Progetto esecutivo Linea di ricerca n. 8

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1 REte dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica Progetto esecutivo Linea di ricerca n. 8 MATERIALI INNOVATIVI PER LA RIDUZIONE DELLA VULNERABILITÀ NELLE STRUTTURE ESISTENTI Coordinatori: Luigi Ascione - Università degli Studi di Salerno Gaetano Manfredi Università degli Studi di Napoli Federico II

2 Motivazioni L OPCM 3274 ha normato, per la prima volta in Italia, l impiego dei materiali compositi fibrorinforzati nella mitigazione della vulnerabilità sismica degli edifici esistenti di c.a.. L OPCM 3431 si riferisce alle Istruzioni CNR-DT 200/2004 sui criteri da adottare per la progettazione, l esecuzione ed il controllo di interventi di consolidamento statico con FRP. Le Istruzioni CNR-DT 200/2004 forniscono un quadro normativo organico per il progetto di elementi e di strutture, sia di c.a. che di muratura, rinforzate con FRP, seguendo un approccio alla sicurezza congruente con l assetto normativo degli Eurocodici. Nelle Istruzioni CNR-DT 200/2004 alcuni aspetti connessi all impiego degli FRP per il consolidamento delle strutture in zona sismica vanno ancora approfonditi. Essi riguardano, ad esempio, il danneggiamento dovuto ad azioni cicliche, l influenza dell effetto scala sulla validazione sperimentale ed, in generale, l introduzione di nuove famiglie di matrici e fibre.

3 Obiettivi del progetto di ricerca: Obiettivi validazione sperimentale, mediante prove in scala reale su elementi e/o sistemi strutturali completi, delle regole progettuali introdotte nelle due OPCM, 3274 e 3431, e nelle istruzioni CNR-DT 200/2004 per il rinforzo di strutture di calcestruzzo armato e di muratura con materiali compositi fibrorinforzati; studio delle possibili innovazioni nel campo dei materiali, con particolare riguardo sia al tipo di fibra (tessuti metallici, fibre naturali, griglie di composito, etc) che al tipo di matrici (organiche ed inorganiche), e delle applicazioni (strutture di calcestruzzo armato con barre di FRP); studio delle nuove tecniche di intervento (near-surface mounted (NSM) technique, pretensionamento degli FRP, etc).

4 Obiettivi Principali temi sviluppati nell ambito del progetto: - comportamento ciclico di elementi di c.a. rinforzati con FRP a flessione e/o a taglio; - tecniche di ancoraggio sia meccaniche che chimiche per la limitazione dei problemi di delaminazione; - effetti del confinamento su colonne e pile di grandi dimensioni; - duttilità di colonne presso-inflesse rinforzate con compositi; - rinforzo di nodi trave-colonna; - rinforzi di elementi murari; - rinforzo di strutture di interesse storico-artistico.

5 Modalità di Svolgimento del Progetto Il progetto di ricerca è suddiviso in 10 task, ciascuno con un Coordinatore Responsabile del raggiungimento degli obiettivi prefissati. Al progetto partecipano: 68 Ricercatori, 22 Tecnici di laboratorio, 32 Dottorandi, 18 Contrattisti, 14 Assegnisti. A ciascun task partecipano ricercatori afferenti a 16 Unità di Ricerca (UR): UniSannio, UniBo, UniCas, UniCal, UniFi, UniLe, UniNa, UniPd, UniPg, PoliMi, UniRoma1, UniSa, UniCh, UniGe, UniRoma2, UniPv. Per rendere più snella la gestione economica del progetto sono state individuate 19 Sedi Amministrative Decentrate, ognuna delle quali ha un Responsabile amministrativo che gestisce economicamente il finanziamento destinato alle UR afferenti (nella stessa sede o in sedi consociate). - Prof. M. R. Pecce - UniSannio - Prof. M. Savoia - UniBo - Prof. A. Benedetti - UniBo - Prof. E. Sacco - UniCas - Prof. A. Grimaldi - UniRoma2 - Prof. A. Baratta - UniNa - Prof. L. Rosati - UniNa - Prof. R. S. Olivito - UniCal - Prof. G. Spadea UniCal - Prof. R. Zinno - UniCal - Prof. S. Briccoli Bati - UniFi - Prof. M.A. Aiello - UniLe - Prof. G. Manfredi - UniNa - Prof. C. Modena - UniPd - Prof. A. Borri - UniPg - Prof. C. Poggi - PoliMi - Prof. G. Monti - UniRoma1 - Prof. L. Ascione - UniSa - Prof. C. Faella UniSa

6 Assegnazioni Economiche Sedi Amministrative Decentrate Assegnazioni Economiche (Euro) Responsabili Amministrativi UniSannio ,00 Pecce UniBo ,00 Savoia ( ), Benedetti (40.000) UniCas ,00 Sacco UniRoma ,00 Grimaldi UniCal ,00 Olivito (20.000), Spadea (20.000), Zinno (20.000) UniFi ,00 Briccoli Bati UniLe ,00 Aiello UniNa ,00 Baratta (20.000), Manfredi ( ), Rosati (20.000) UniPd ,00 Modena UniPg ,00 Borri PoliMi ,00 Poggi UniRoma ,00 Monti UniSa ,00 Ascione ( ), Faella(30.000)

7 Attività di Coordinamento di Linea Riunioni di coordinamento Linea 8: 15 novembre 2005 (Facoltà di Ingegneria, Università di Napoli Federico II ); 13 dicembre 2005 (Facoltà di Architettura di Valle Giulia, Università di Roma La Sapienza ); 5 ottobre 2006 (DAPS, Università di Napoli Federico II ); novembre 2006 (Facoltà di Ingegneria, Università di Udine); febbraio 2007 (Workshop sul tema Materiali ed Approcci Innovativi per il Progetto in Zona Sismica e la Mitigazione della Vulnerabilità delle Strutture presso l'università di Salerno); maggio 2007 (Università di Cassino). Riunioni di coordinamento congiunte della Linea 8 con la Linea 2 (attività sperimentale sui nodi strutturali) : 21 marzo 2006 (DAPS, Università di Napoli Federico II ).

8 Task 8.1 Titolo della Ricerca: Caratterizzazione di materiali compositi sotto azioni cicliche ed in ambiente condizionato (analisi di durabilità) per la calibrazione dei coefficienti di conversione. Coordinatore Responsabile: Poggi. Unità di Ricerca in Sedi Decentrate: PoliMi e UniNa. Ricercatori Afferenti: Poggi e Frassine (PoliMi), Nicolais (UniNa).

9 Programma di Ricerca L attività di ricerca prevista per il task 8.1 nell ambito del progetto di ricerca riguarda: a) la caratterizzazione di materiali compositi fibrorinforzati sottoposti ad azioni cicliche ed in ambiente condizionato (analisi di durabilità) per la calibrazione dei coefficienti di conversione; b) l analisi del comportamento meccanico di nuovi compositi fibrorinforzati e di barre di FRP.

10 Determinazione delle proprietà meccaniche degli adesivi strutturali impiegati per il rinforzo degli elementi costruttivi mediante prove di trazione (ASTM D638) (U.O. POLIMI) Provini a osso di cane ricavati da lastre di adesivo, alcuni dei quali precondizionati in cella climatica al fine di valutarne la durabilità sotto diverse condizioni ambientali.

11 Messa a punto di un Kit-test per prelievi in cantiere di resina (U.O. POLIMI)

12 Valutazione della durabilità dei sistemi acciaio-frp mediante prove di trazione eseguite su provini condizionati (U.O. POLIMI) 500 mm 500 mm 600 mm x y Steel plate x y 500 mm 1000 mm 6mm 50 mm CFRP strip: 1.4 mm 6mm 60 mm (preconditioned) 50 mm (fatigue) Giunti rinforzati Adhesive: 1.1 mm Rinforzi continui Rinforzi continui Giunti rinforzati

13 Condizionamento dei provini nell ambito della sperimentazione sulla durabilità dei sistemi calcestruzzo-frp (U.O. POLIMI)

14 Caratterizzazione delle proprietà a breve e a lungo termine delle barre di GFRP (U.O. POLIMI)

15 Principali pubblicazioni P. Colombi e C. Poggi An experimental, analytical and numerical study of the static behavior of -steel beams reinforced by pultruded CFRP strips Composites: Part B, Vol. 37, 2006, pp P. Colombi e C. Poggi Strengthening of tensile steel members and bolted joints using adhesively bonded CFRP plates Construction and Building Materials, Vol. 20, 2006, pp P. Colombi Reinforcement delamination of metallic beams strengthened by FRP strips: Fracture mechanics based approach Engineering Fracture Mechanics, Vol. 73, 2006, pp

16 Attività Previste per la Seconda Metà del Progetto Studio sull influenza della variabilità delle caratteristiche meccaniche (α fe e α ff ) comprensiva di esempi di calcolo di rinforzi con valori nominali e ridotti di resistenza e rigidezza. Esecuzione di prove di torsione e di flessione a quattro punti. Validazione delle tecniche sperimentali di caratterizzazione proposte nel CNR-DT203/2006 mediante l esecuzione di prove di trazione.

17 Task 8.2 Titolo della Ricerca: Delaminazione sotto azioni cicliche per strutture in c.a. ed in muratura, valutazione della lunghezza di ancoraggio, sviluppo di sistemi meccanici di ancoraggio. Coordinatore Responsabile: Savoia. Unità di Ricerca in Sedi Decentrate: UniBo, UniFi, UniNa, UniSa ed UniSannio. Ricercatori Afferenti: Savoia (UniBo), Briccoli Bati (UniFi), Nigro (UniNa), Ascione, Berardi e Feo (UniSa), Ceroni e Pecce (UniSannio).

18 Programma di Ricerca L attività di ricerca prevista per il task 8.2 nell ambito del progetto di ricerca riguarda: a) lo studio del problema dell aderenza in presenza di carichi ciclici mediante indagini sperimentali su provini di piccole dimensioni per la formulazione di modelli matematici interpretativi e per la valutazione della resistenza di progetto allo S.l.u. di delaminazione; b) la calibrazione di modelli di previsione attraverso la progettazione e l esecuzione di prove pilota su elementi strutturali rinforzati; c) lo studio del miglioramento dell aderenza, con l utilizzo eventuale di particolari dispositivi di ancoraggio, mediante prove di laboratorio per la formulazione di modelli di comportamento e di espressioni semplificate.

19 Prove di delaminazione su elementi di c.a. rinforzati con lamine di CFRP (U.O. UNIBO)

20 Prove di delaminazione su blocchi di laterizio rinforzati con tessuti di CFRP (U.O. UNIFI)

21 Prove di delaminazione su blocchi di tufo giallo rinforzati con tessuti di GFRP (U.O. UNINA)

22 Prove di delaminazione su blocchi di tufo giallo rinforzati con tessuti di CFRP (U.O. UNISANNIO)

23 Progetto e verifica sperimentale di un prototipo di dispositivo meccanico di ancoraggio per interventi di placcaggio in corrispondenza delle zone nodali degli elementi strutturali inflessi (U.O. UNISA) F [kn] R Provino di c.a. rinforzato con CFRP Provino di c.a. non rinforzato s [mm]

24 Principali pubblicazioni Ferracuti B., Savoia M Tension stiffening law for FRP reinforced concrete elements under service loadings. Bond Behaviour of FRP in Structures (BBFS) Conf. Proceedings, Chen and Teng (eds), Hong-Kong, China, 7-9 December. Mazzotti C., Savoia M Long-term properties of bond between concrete and FRP. Bond Behaviour of FRP in Structures (BBFS) Conf. Proceedings, Chen and Teng (eds), Hong-Kong, China, 7-9 December. Mazzotti C., Ferracuti B., Savoia M A new setup for FRP-concrete stable delamination test. FRPRCS-7 Conf. Proceedings, Kansas City. Ferracuti B., Savoia M., Mazzotti C A numerical model for FRP-concrete delamination. Composites. Part B, Engineering. vol. 37, pp , ISSN: Ferracuti B., Savoia M., Mazzotti C Interface law for FRP-concrete delamination. Composite Structures, ISSN: , in press. Faella C., Martinelli E., Nigro E Formulation and validation of a theoretical model for intermediate debonding in FRP strengthened RC beams. Composites Part B: Engineering (submitted). Mazzotti, C., Savoia, M., Ferracuti, B An experimental study on delamination of FRP plates bonded to concrete. Construction and Building Materials (submitted). Faella C., Martinelli E., Nigro E Formulation and validation of a theoretical model for intermediate debonding in FRP strengthened RC beams, Proceedings of 2nd fib World Conference, Naples, 2006, Paper Faella C., Martinelli E., Nigro E Intermediate debonding in FRP strengthened RC Beams: A parametric analysis., Proceedings of 2nd fib World Conference, Naples, 2006, Paper Ceroni F., Pecce M Prove di aderenza su elementi in c.a. e muratura rinforzati con tessuti in FRP. Convegno Nazionale Sperimentazione Su Materiali e Strutture, Venezia, 6-7 Dicembre. Ceroni F., Pecce M Bond tests on concrete and masonry blocks externally bonded with CFRP, Third CICE 2006 International Conference, Miami, Florida, USA, December. Fava G., Mazzotti C., Poggi C., Savoia M. 2007, Durability of FRP-concrete bonding exposed to aggressive environment. FRPRCS-8 Conf. Proceedings, Patras, Greece, July (paper n. 421). Ferracuti B., Martinelli E., Nigro E., Savoia M Fracture energy and design rules against FRP - concrete debonding. FRPRCS-8 Conf. Proceedings, Patras, Greece, July (paper n. 420).

25 Attività previste per la seconda metà del progetto Studio sperimentale della delaminazione sotto azioni cicliche per strutture di c.a. e di muratura. Prosecuzione della sperimentazione su sistemi meccanici per l ancoraggio di lamine di FRP in corrispondenza delle zone nodali.

26 Task 8.3 Titolo della Ricerca: Valutazione della capacità di colonne a sezione piena o cava in c.a. confinate con materiali compositi e soggette a pressoflessione o flessione deviata, studio di sezioni allungate, influenza delle sovrapposizioni delle barre e fenomeni di instabilità, aspetti legati all effetto scala, valutazione della capacità di colonne in muratura confinate con materiali compositi al variare della tessitura e accoppiate con cuciture. Coordinatore Responsabile: Nanni. Unità di Ricerca in Sedi Decentrate: UniLe, UniNa, UniRoma1, UniSa. Ricercatori Afferenti: Aiello (UniLe), Manfredi, Nanni e Prota (UniNa), Monti (UniRoma1), Faella, Martinelli e Realfonzo (UniSa).

27 Programma di Ricerca L attività di ricerca prevista per il task 8.3 nell ambito del progetto di ricerca riguarda: a) la valutazione degli effetti di forma e di scala sul confinamento di colonne di c.a. e di muratura mediante fasciatura esterna di FRP; b) lo sviluppo di tecniche efficaci di rinforzo e di semplice esecuzione in cantiere; c) l analisi dell influenza di eventuali carichi preesistenti o di stati iniziali di fessurazione sull efficacia del confinamento.

28 Confinamento di colonne a sezione circolare piena di pietra leccese mediante nastri di FRP (U.O. UNILE)

29 Confinamento di colonne a sezione quadrata piena di pietra leccese e di laterizio mediante nastri di GFRP (U.O. UNILE)

30 Confinamento di colonne a sezione quadrata cava di pietra leccese mediante nastri di GFRP (U.O. UNILE)

31 Confinamento di colonne a sezione quadrata piena di tufo grigio e di laterizi mediante tessuti di GFRP (U.O. UNISA)

32 Confinamento di colonne a sezione quadrata piena di pietra leccese mediante barre di FRP (U.O. UNILE)

33 Confinamento di colonne a sezione rettangolare di c.a. mediante fasciatura continua o discontinua con nastri di CFRP (U.O. UNIROMA1)

34 Confinamento di colonne (in scala reale) di c.a. mediante fasciatura continua o discontinua con nastri di CFRP (U.O. UNINA) D= 50 cm L= 65 cm Prove condotte presso University of California - San Diego (UCSD) in collaborazione con University of Missouri-Rolla

35 Confinamento di colonne (in scala reale) di c.a. mediante fasciatura continua o discontinua con nastri di CFRP (U.O. UNINA) Dim.: 64 x 128 cm L= 92 cm Prove condotte presso National Institute of Standards and Technology - Washington (NIST) in collaborazione con University of Missouri-Rolla

36 Confinamento di colonne pressoinflesse a sezione rettangolare di c.a. mediante fasciatura continua o discontinua con nastri di CFRP o GFRP (U.O. UNISA)

37 Rinforzo a presso-flessione di colonne di c.a. mediante l applicazione di trecce di SRP (steel-reinforced polymer) e il confinamento con tessuti di GFRP (U.O. UNINA) A - C A - C B - D SRP spike 2 GFRP plies holes φ18 mm 2 GFRP plies holes φ18 mm Trecce di SRP

38 Attività Previste per la Seconda Metà del Progetto Prosecuzione dell analisi sul comportamento di colonne di c.a. e di muratura confinate mediante fasciatura esterna di FRP.

39 Task 8.4 Titolo della Ricerca: Rinforzo a flessione e a taglio di elementi in c.a., impiego di tessuti e matrici innovative, soluzioni con barre NSM o con accoppiamento di barre metalliche e tessuti diversi, effetto configurazione del rinforzo taglio, rinforzo di pareti e nuclei in c.a., aspetti sismici. Coordinatore Responsabile: Monti. Unità di Ricerca in Sedi Decentrate: UniCal, UniCas, UniLe, UniNa, UniRoma1, UniSa, UniCh. Ricercatori Afferenti: Spadea e Zinno (UniCal), Imbimbo (UniCas), De Lorenzis (UniLe), Manfredi e Nanni (UniNa), Monti (UniRoma1), Mancusi (UniSa), Spacone (UniCh).

40 Programma di Ricerca L attività di ricerca prevista per il task 8.4 nell ambito del progetto di ricerca riguarda: a) la rassegna bibliografica e la selezione dei materiali di rinforzo da utilizzare nella ricerca; b) l esecuzione di elaborazioni numeriche preliminari, mediante programmi di analisi non lineare agli elementi finiti, per la valutazione della messa in opera di nuovi schemi di rinforzo; c) l esecuzione di prove su campioni ridotti di materiali selezionati per verificarne e modellarne le caratteristiche di resistenza e aderenza al substrato, in condizioni sia monotone sia cicliche.

41 Analisi sperimentale del comportamento meccanico di travi di c.a. rinforzate a taglio con FRP (U.O. UNICAL) B2 (a/d=6.9) B2.1 e B3.1 (a/d=3.4) B2.2 and B3.2 (a/d=3.4) B2.3 and B3.3 (a/d=3.4) Set-up di prova

42 Analisi sperimentale del comportamento meccanico di travi di c.a. rinforzate a taglio con FRP (U.O. UNICAL) Serie B2 Serie B3

43 Analisi sperimentale del comportamento meccanico di pareti di c.a. (tozze e snelle) rinforzate a taglio con FRP (U.O. UNICAL) Confezionamento dei provini di c.a.

44 Analisi sperimentale del comportamento a flessione di travi di c.a.p danneggiate e successivamente rinforzate con FRP (U.O. UNINA) Travi: Lunghezza: 13m; Altezza: 1.05m

45 Analisi sperimentale del comportamento a flessione di travi di c.a.p danneggiate e e successivamente rinforzate con FRP (U.O. UNINA) Schiacciamento calcestruzzo Rottura trefolo

46 Rinforzo a taglio di travi di c.a. con laminati di FRP applicati secondo la tecnica NSM (U.O. UNIROMA1) Travi di Controllo C-R Assenza di staffe P 2S-R φ6@300mm P 6S-R P φ6@130mm x75 3x300 18x75 7x130 18x75 Laminati a 90º 100 2S-3LV 900 PP PP 2S-5LV 100 2S-8LV 900 PP x x x x x75 Laminati a 45º 100 2S-3LI P S-5LI45 P S-8LI45 P x367 18x x x x x75 Laminati a 60º 100 2S-3LI P S-5LI P S-7LI P x x x x139 18x

47 Rinforzo a taglio di travi di c.a. con laminati di FRP applicati secondo la tecnica NSM (U.O. UNIROMA1) Assenza di staffe φ6@300mm φ6@130mm Travi di Controllo Laminati a 90º 2S-3LV 2S-5LV 2S-8LV Laminati a 45º 2S-3LI45 2S-5LI45 2S-8LI45 Laminati a 60º 2S-3LI60 2S-5LI60 2S-7LI60

48 Tecnica NSM - valutazione delle proprietà di aderenza barra di FRP calcestruzzo mediante prove statiche (U.O. UNILE)

49 Tecnica NSM - valutazione delle proprietà di aderenza barra di FRP calcestruzzo in presenza di azioni assiali di precondizionamento di tipo ciclico (senza inversione di segno) (U.O. UNILE)

50 Dispositivo di pretensionamento UNIROMA1) per tessuti di FRP (U.O. slitte mobili Intradosso della trave Fp slitta fissa tessuto di FRP cilindro rotante ingranaggi martinetti idraulici denti fissi

51 Principali pubblicazioni Imbimbo, M., Rasulo, A., The influence of transverse steel and FRP configurations on the shear behaviour of RC beams, Conference Fib06, June 2006, Naples (Italy). Grande, E., Imbimbo, M., Rasulo, A., Effect of transverse steel on the response of RC beams strengthened in shear by FRP: experimental study, submitted to Journal of Composite for Constructions, ASCE, De Lorenzis, L., and Galati, D. (2006), Effect of construction details on the bond performance of NSM FRP bars in concrete, Proceedings fib Congress, Napoli, Italy, June Bianco Vincenzo; Barros J.A.O.; Monti Giorgio, Shear Strengthening of RC beams by means of NSM laminate strips: experimental evidence and predictive models, Technical report 06-DEC/E-18, Dep. Civil Eng., School Eng. University of Minho, October 2006 (in preparation). Galati, D., and De Lorenzis, L. (2006), Experimental study on the local bond behavior of NSM-FRP bars to concrete, Proceedings CICE 2007, Miami, USA, December Grande, E., Imbimbo, M., Rasulo, A., Experimental behaviour of RC beams strengthened in shear by FRP sheets, Conference FRPRCS - 8, July 2007, Patrasso (Greece). Bianco Vincenzo; Barros J.A.O.; Monti Giorgio, A new approach for Modelling the NSM Shear Strengthening contribution in Reinforced Concrete beams, FRP- RCS8 Congress, University of Patras, Patras, Greece, July 2007, (submitted).

52 Attività previste per la seconda metà del progetto Calibrazione probabilistica del modello di resistenza con verifica dell ipotesi di normalità dell errore (normalità dei residui), da eseguirsi mediante costruzione del grafico di probabilità e test di Kolmogorov- Smirnov. Determinazione delle curve di capacità, in termini di momento flettente/curvatura e taglio/spostamento in sommità, di pareti in c.a, con e senza rinforzo esterno in FRP. analisi di pareti tozze in c.a. aventi due tipi di sezione differente: la prima a forma di doppia T e la seconda con la classica sezione rettangolare. Adozione del modello macroscopico di calcolo MCPM (Multi-Component-in- Parallel Model): Ogni parete è analizzata utilizzando una schematizzazione a quattro molle verticali ed una orizzontale; per i legami costitutivi dei materiali calcestruzzo e l acciaio sono stati scelti, rispettivamente, il legame di Kent e Park modificato e quello elasto-plastico incrudente. Adozione del legame isteretico three line orientato all origine per la molla orizzontale Adozione dello stesso modello macroscopico MCPM per la parete in c.a. rinforzata con strisce di tessuto in CFRP e aggiunta del contributo di trazione del rinforzo nel codice di calcolo Applicazione di tessuto a solette in c.a., e verifica della capacità operativa del tenditore su elementi in c.a. a grandezza reale, con continuo monitoraggio della tensione nel tessuto, della capacità flessionale dell elemento rinforzato, e della sua freccia d inflessione.

53 Task 8.5 Titolo della Ricerca: Rinforzo di nodi trave-colonna e colonnafondazione, influenza della posizione del nodo in pianta ed elevazione, rinforzo a taglio del pannello, rinforzo continuo sulle colonne per il ripristino della gerarchia delle resistenze. Coordinatore Responsabile: Manfredi. Unità di Ricerca in Sedi Decentrate: UniNa ed UniPv. Ricercatoti Afferenti: Manfredi e Prota (UniNa), Magenes (UniPv).

54 Programma di Ricerca L attività di ricerca prevista per il task 8.5 nell ambito del progetto di ricerca riguarda: a) la valutazione dell influenza della geometria del sistema rinforzato e delle proprietà meccaniche del composito fibrorinforzato sul comportamento a rottura di pannelli nodali rinforzati mediante FRP; b) lo sviluppo di tecniche efficaci di rinforzo e di semplice esecuzione in cantiere; c) l analisi di soluzioni innovative di ancoraggio dei rinforzi dei nodi.

55 Studio del comportamento meccanico di colonne di c.a. rinforzate con fogli GFRP e fiocchi di SRP in corrispondenza delle zone nodali. 2 fogli di GFRP UNI-AX 900/60; 4 fiocchi di SRP tipo Z-3x2-Zinc. B - D A - C A - C 2 fogli di GFRP 2 fogli di GFRP fori φ 18 mm fori φ 18 mm SRP Z-3x2-Zinc

56 Set-up di prova CELLE DI CARICO MARTINETTI IDRAULICI POTENZIOMETRI A FILO CELLA DI CARICO ATTUATORE PIASTRA DI CONTATTO CERNIERA LVDT SG BARRE PER L'APPLICAZIONE DELLO SFORZO ASSIALE LVDT FASCIATURA IN GFRP TIRAFONDI DI VINCOLO CONTRASTO LATERALE CERNIERA Step di prova: 1. applicazione del carico assiale verticale (mantenuto costante per l intera prova); 2. applicazione dell azione laterale in controllo di spostamento secondo una legge monotona crescente.

57 8000 Descrizione delle Attività Condotte Incremento di resistenza 7000 strengthened kn 6000 Shear (DaN) as built kn Top displacement (mm)

58 Attività previste per la seconda metà del progetto Prosecuzione delle prove sperimentali su diverse tipologie di nodi e determinazione di formule di progetto che mettano in relazione la geometria e le proprietà meccaniche del rinforzo con l incremento di tensione principale di trazione limite del nodo.

59 Task 8.6 Titolo della Ricerca: Criteri di progetto per l adeguamento sismico di strutture in c.a., strutture miste con tamponature efficaci e strutture miste c.a.-muratura. Coordinatore Responsabile: Ascione. Unità di Ricerca in Sedi Decentrate: UniNa, UniRoma1, UniSa. Ricercatoti Afferenti: Manfredi (UniNa), Monti (UniRoma1), Ascione e Berardi (UniSa), Spacone (UniCH).

60 Programma di Ricerca L attività di ricerca prevista per il task 8.6 nell ambito del progetto di ricerca riguarda: a) la raccolta dei risultati ottenuti nell ambito dei task 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 e 8.5, relativi agli interventi di rinforzo strutturali mediante FRP di singoli elementi di c.a.; b) lo studio teorico numerico di strutture intelaiate di c.a. interessate da interventi di rinforzo strutturale di tipo tradizionale, innovativo o misto; c) l individuazione dei criteri di progettazione per gli interventi di adeguamento sismico con materiali innovativi.

61 Analisi sperimentale di un edificio di c.a. rinforzato con FRP Edificio di tre piani progettato per soli carichi verticali Progettato secondo le indicazioni della Normativa Greca utilizzata dal 1954 al 1995 Struttura regolare in elevazione ma doppiamente non simmetrica in pianta Telai a 2 campate con luci da 3 a 6 m

62 Particolare degli interventi di rinforzo

63 Previsioni teoriche Spettro zona 2 (ag=0.25 g) Indicazione dello S.L.Danno Severo (q=3/4 qu)) Edificio non rinforzato Edificio rinforzato Dir. +X Dir. +X Direzione + X Sa (m/s2) _ 9 mu=1 8 Nudo 7 mu= S.L.D.S Sa (m/s2) _ mu=1 9 GFRP 8 mu= Serie2 6 S.L.D.S Sd (m ) Sd (m) Direzione - X Sa (m/s2) _ Dir. -X mu=1 9 Nudo 8 7 mu= S.L.D.S Sd (m) Sa (m/s2) _ Dir. +Y mu=1 GFRP mu=4.27 S.L.D.S Sd (m)

64 Previsioni teoriche Spettro zona 2 (ag=0.25 g) Indicazione dello S.L.Danno Severo (q=3/4 qu)) Edificio non rinforzato Edificio rinforzato Direzione + Y Dir. +Y mu=1 Nudo mu=5.01 S.L.D.S Sa (m/s2) _ Dir. +Y mu=1 GFRP mu=4.27 S.L.D.S Sd (m) Dir. -Y mu=1 Dir. -Y mu=1 Direzione - Y Sa (m/s2) _ Nudo mu=4.35 S.L.D.S Sd (m) GFRP mu=3.96 S.L.D.S Sd ( m)

65 Esempi di interventi su edifici di conglomerato cementizio armato mediante FRP F [kn] Curva di capacità Sistema equivalent e F [kn] Curva di capacità Sist ema equivalent e d [m] d [m] Telaio Y Struttura non rinforzata Telaio X Struttura non rinforzata F [kn] Curva di capacità 200 Sist ema equivalent e d [m] F [kn] Curva di capacità 200 Sist ema equivalent e d [m] Telaio Y Struttura rinforzata Telaio X Struttura rinforzata

66 Principali pubblicazioni L. Ascione, A. Giordano, Rinforzo sismico di strutture di c.a. mediante FRP Proceeding of CRASC 06 Congress, Messina, Italy, Monti, G., Alessandri, S. Design equations for FRP-strengthened RC rectangular columns under combined biaxial bending and axial load submitted for presentation to FRPRCS-8, 8th international symposium on Fiber Reinforced Polymer Reinforcement for Concrete Structures, Patras, Greece, July 16-18, L. Ascione, A. Giordano, Building seismic upgrade with FRP according to Italian guide lines submitted for presentation to FRPRCS-8, 8th international symposium on Fiber Reinforced Polymer Reinforcement for Concrete Structures, Patras, Greece, July 16-18, 2007.

67 Attività previste per la seconda metà del progetto Progettazione di strutture intelaiate, caratterizzate da livelli differenti di irregolarità planimetrica, e dei relativi interventi di rinforzo al fine di analizzarne il comportamento globale al variare dell input sismico.

68 Task 8.7 Titolo della Ricerca: Criteri di progetto per l adeguamento sismico di strutture in muratura, interventi su beni culturali, strutture alte (torri e campanili). Coordinatore Responsabile: Benedetti. Unità di Ricerca in Sedi Decentrate: UniBo, UniCas, UniGe, UniNa, UniPg, UniPv. Ricercatoti Afferenti: Benedetti (UniBo), Sacco (UniCas), Augenti, Baratta, Corbi e Rosati (UniNa), Borri (UniPg).

69 Programma di Ricerca L attività di ricerca prevista per il task 8.7 nell ambito del progetto di ricerca riguarda: a) la raccolta dei risultati ottenuti nell ambito dei task 8.2, 8.3, 8.8 e 8.9, relativi agli interventi di rinforzo strutturale mediante FRP di singoli elementi e/o strutture murarie; b) l analisi dell efficacia delle diverse tecniche riabilitative, nonché dei differenti materiali di rinforzo impiegati, negli interventi di miglioramento sismico di strutture storiche e monumentali; c) l individuazione dei criteri di progettazione per gli interventi di adeguamento sismico con materiali innovativi di organismi murari complessi, quali edifici storici e monumentali.

70 Rinforzo di edifici realizzati con muratura a sacco con tecniche innovative Solaio di legno e cordolo di c.a.

71 Intervento di rinforzo con strisce di GFRP Rinforzo a taglio/pressoflessione Rinforzo a pressoflessione

72 Intervento di rinforzo con griglie di GFRP

73 Attività previste per la seconda metà del progetto Studio di modelli semplificati a bielle per l analisi delle fasce di piano. Scrittura di linee guida di progetto per gli interventi su elementi murari di parete di qualsiasi tipologia e forma.

74 Task 8.8 Titolo della Ricerca: Analisi del comportamento di edifici in muratura rinforzati con materiali compositi, crisi delle pareti e dei pannelli, collegamenti, catene e cuciture, comportamento dei pannelli fuori del piano e nel piano. Coordinatore Responsabile: Sacco. Unità di Ricerca in Sedi Decentrate: UniCas, UniNa, UniPd, UniPg. Ricercatoti Afferenti: Luciano e Sacco (UniCas), Manfredi (UniNa), Modena (UniPd), Borri (UniPg).

75 Programma di Ricerca L attività di ricerca prevista per il task 8.8 nell ambito del progetto di ricerca riguarda: a) la creazione di un database delle prove sperimentali eseguite sulle pannelli murari, rinforzati e non; b) l individuazione di modelli di calcolo e di procedure di verifica per elementi strutturali piani rinforzati con FRP; c) la comparazione tra le differenti tecniche di intervento di ripristino.

76 Database delle prove sperimentali

77 Prove su pannelli murari rinforzati e non. Load cell + spherical hinge Pannello non rinforzato Pannello rinforzato con FRP Sistema di acquisizione dati: - 4 LVDT lungo le diagonali; - 1 LVDT ortogonale al pannello; - cella di carico.

78 Prove su pannelli murari rinforzati con strisce di FRP Modellazione FEM

79 Prove su pannelli murari rinforzati con strisce di FRP

80 Modellazione del comportamento meccanico del pannello murario privo di rinforzo V N Lt V y l e N Lt V u l e N Lt ε ( z) ε ( z) ε = y f E mk m σ = 2N L t ε f ε y = E mk m 2N σ = β t l p ε u = u N σ = β t

81 Modellazione del comportamento meccanico del pannello murario rinforzato con strisce di FRP V N L t V y N Lt V u l e N Lt l e ε ( z) ε ( z) l p ε = y f E mk m F σ = 2( N + F) d t 0 ε F σ = 2( N + F) β t ε = y f E mk m F un ( + F) σ = β t ε u = 0.003

82 Sistemi di pretensione con SRP Configurazione finale

83 Principali pubblicazioni Grande, E. Quattrucci, F., Sacco, E. Analisi di pannelli in muratura in presenza di softening, XVI Convegno Italiano di Meccanica Computazionale, Bologna, Borri, A., Castori, G., Grazini, A. Seismic upgrading of historical masonry buildings with steel reinforced grout (SRG), submitted to the 8th International Symposium on Fiber Reinforced Polymer Reinforcement for Concrete Structures, Greece, Borri, A., Castori, G., Grazini, A. Performance of masonry elements strengthened with steel reinforced grout, submitted to the 8th International Symposium on Fiber Reinforced Polymer Reinforcement for Concrete Structures, Greece, Sacco, E., Grande, E. Nonlinear response of masonry panels strengthened with FRP, submitted to the Tenth North American Masonry Conference, St. Louis, Missouri, Marcari, G., Fabbrocino, G., Manfredi, G., Prota, A. Numerical interpretation of experimental monotonic response of tuff masonry panels under shear loading submitted to the Tenth North American Masonry Conference, St. Louis, Missouri, 2007.

84 Attività previste per la seconda metà del progetto Analisi delle indicazioni progettuali contenute in tale documento nonché nella formulazione di nuove indicazioni volte a migliorare il documento normativo

85 Task 8.9 Titolo della Ricerca: Analisi del comportamento di strutture curve (archi e volte) in muratura rinforzati con materiali compositi. Coordinatore Responsabile: Grimaldi. Unità di Ricerca in Sedi Decentrate: UniBo, UniRoma2, UniSa. Ricercatoti Afferenti: Benedetti (UniBo), Grimaldi (UniRoma2), Ascione (Salerno)

86 Programma di Ricerca L attività di ricerca prevista per il task 8.9 nell ambito del progetto di ricerca riguarda: a) la valutazione della comportamento meccanico di archi, volte e cupole in presenza dei carichi permanenti e di spinte orizzontali crescenti fino al raggiungimento del collasso; b) l analisi del danneggiamento di strutture voltate in presenza di azioni sismiche medio-deboli; c) lo studio del comportamento dinamico delle suddette strutture murarie; d) l indagine sperimentale su elementi murari non piani, rinforzati e non.

87 Rinforzo di archi con SRP

88 Rinforzo di archi con SRP

89 Rinforzo di archi con strisce di CFRP e GFRP

90 Rinforzo di archi con strisce di CFRP

91 Analisi del comportamento meccanico di archi rinforzati con FRP

92 Attività previste per la seconda metà del progetto Completamento delle prove sperimentali su archi. Realizzazione e sperimentazione di portali in muratura rinforzati (la realizzazione è già in atto presso il Laboratorio dell Università di Roma Tor Vergata ). Validazione di modelli semplificati ed applicati all analisi sismica di strutture voltate. Definizione di procedure e formulazioni semplificate e indicazioni normative.

93 Task 8.10 Titolo della Ricerca: Controllo di qualità di rinforzi in materiale composito, criteri di collaudo e tecniche di monitoraggio. Coordinatore Responsabile: Olivito. Unità di Ricerca in Sedi Decentrate: UniCal ed UniNa. Ricercatoti Afferenti: Olivito (UniCal), Nanni e Prota (UniNa)

94 Programma di Ricerca L attività di ricerca prevista per il task 8.10 nell ambito del progetto di ricerca riguarda: a) l esecuzione di prove di strappo su campioni in scala reale di elementi strutturali di c.a. e di muratura rinforzati con FRP; b) il monitoraggio ed il collaudo mediante prove semidistruttive e non distruttive di strutture reali rinforzate con FRP.

95 Prove di strappo normale su provini di c.a. rinforzati con FRP

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97 Principali pubblicazioni OLIVITO R.S., ZUCCARELLO F.A. (2006). Caratterizzazione meccanica e proposta di impiego delle fibre di ginestra in Ingegneria Civile. XXXV Convegno Nazionale Dell Associazione Italiana per l Analisi delle Sollecitazioni (AIAS), Sett. 2006, Ancona. Olivito R.S., Zuccarello F.A. (2006). Indagine sperimentale per il controllo dell applicazione di materiali FRP a strutture murarie mediante prove semidistruttive e non distruttive. Convegno Nazionale Sperimentazione su Materiali e Strutture, 6-7 dic. 2006, VENEZIA, Olivito R.S., Zuccarello F.A. (2006). Quality control and monitoring of FRP applications to masonry structures. Accettato al 13th International Conference on Experimental Mechanics, Experimental Analysis of Nano and Engineering Materials and Structures (ICEM-13), 1-6 Lug. 2007, Alexandroupolis, Grecia. Olivito R.S., Zuccarello F.A., Milani E., Tralli A. (2007). FRP reinforced bricks: delamination tests. Accettato al 6th International Conference on Intelligent Processing and Manufacturing of Materials (IPMM 2007), Giu. 2007, Salerno (Italy). Olivito R.S., Zuccarello F.A. (2007). Prove di delaminazione su laterizi rinforzati con materiali compositi. Sottomesso per accettazione al XXXVI Convegno Nazionale dell Associazione Italiana per l Analisi delle Sollecitazioni (AIAS), 4-8 sett. 2007, Ischia (NA). Olivito R.S., Zuccarello F.A. (2007). Quality control and monitoring of FRP applications to masonry structures. Sottomesso per accettazione alla rivista internazionale STRAIN, An International Journal for Experimental Mechanics, Blackwell Publishing.

98 Attività previste per la seconda metà del progetto Esecuzione di ulteriori prove di strappo normale ed a taglio su edifici esistenti, unitamente a prove non distruttive di tipo ultrasonico. Esecuzioni di prove di delaminazione su laterizi fibrorinforzati, uniformando le modalità di esecuzione delle prove a quelle di altre unità di ricerca impegnate nel progetto al fine di ottenere risultati confrontabili e utilizzabili per la validazione delle relazioni proposte nel DT 200/2004 riguardanti il fenomeno della delaminazione.