COMPORTAMENTO DEL CALCESTRUZZO CONFINATO CON TESSUTI IN FIBRA DI ACCIAIO: RISULTATI SPERIMENTALI

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1 AIAS ASSOCIAZIONE ITALIANA PER L ANALISI DELLE SOLLECITAZIONI 42 CONVEGNO NAZIONALE, SETTEMBRE 213, UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI SALERNO AIAS COMPORTAMENTO DEL CALCESTRUZZO CONFINATO CON TESSUTI IN FIBRA DI ACCIAIO: RISULTATI SPERIMENTALI A. Napoli, R. Realfonzo Università degli Studi di Salerno - Dipartimento di Ingegneria Civile, Via Giovanni Paolo II, 132, 8484 Fisciano (SA), Italy, annapoli@unisa.it; rrealfonzo@unisa.it Sommario Questa memoria presenta i primi risultati di un ampia campagna sperimentale messa a punto al fine di esaminare il comportamento a compressione di provini cilindrici in calcestruzzo (diametro = 15 mm; altezza = 3 mm) confinati con tessuti in fibra di acciaio (SFRP). L intera matrice dei test include 252 provini caratterizzati da diverse classi di resistenza del calcestruzzo non confinato (8, 15, 3 e 35-4 MPa) e da un numero variabile di strati di tessuto SFRP impiegato per realizzare la fasciatura (1, 2 e 3). I test oggetto di questa memoria sono 49, tutti appartenenti alla classe di resistenza del calcestruzzo di 15 MPa, ed i risultati ottenuti hanno consentito di esaminare l efficacia del confinamento con SFRP nell incrementare la resistenza e la deformazione assiale del calcestruzzo. Inoltre, è stato possibile analizzare il comportamento degli elementi confinati in termini di legami costitutivi -, deformazioni ultime del jacket e modalità di rottura esibite. Abstract The paper presents the first results of a wide experimental campaign performed to investigate the compressive behaviour of plain concrete cylinders (15 mm diameter and 3 mm height) confined with Steel Fiber Reinforced Polymer (SFRP) materials. The complete test matrix includes 252 specimens and the main parameters investigated were the target compressive strength of the unconfined concrete (8, 15, 3 and 35-4 MPa) and the number of SFRP layers used for column jacketing (1, 2, and 3). Tests presented herein are 49, all belonging to the 15MPa-series, and the obtained results have allowed to investigate the effectiveness of using the FRP confining system to increase the compressive strength and ductility of concrete. Other aspects investigated herein deal with the stress-strain behavior, the circumferential strains of the SFRP jacket and the failure modes of SFRP wrapped specimens. Parole chiave: calcestruzzo; confinamento; compositi in fibra di acciaio (SFRP); resistenza; deformazione. 1. INTRODUZIONE Negli edifici esistenti a struttura intelaiata, il confinamento esterno di pilastri in c.a. con materiali polimerici fibro-rinforzati (FRP) sta in parte soppiantando l impiego di tecniche di rinforzo con materiali tradizionali, consistenti principalmente in incamiciature di calcestruzzo o con elementi metallici. È noto che per il confinamento esterno con FRP si fa generalmente uso di fibre di carbonio (CFRP) o di vetro (GFRP) e, in minor misura, di quelle aramidiche (AFRP). L efficacia di questi materiali è stata ampiamente esaminata nella letteratura scientifica, come confermato anche dall elevato numero di modelli analitici proposti per la predizione del comportamento a compressione del calcestruzzo confinato con FRP; in letteratura è possibile reperire diversi articoli riportanti uno stato dell rate avanzato su tale argomento [1-3].

2 42 CONVEGNO NAZIONALE SALERNO, SETTEMBRE 213 Di recente, tuttavia, è stata introdotta una nuova classe di compositi FRP basata sull impiego di fibre di acciaio (SFRP) che si sta rapidamente affermando come una soluzione promettente ed economica per il confinamento di elementi strutturali in c.a. Il tessuto in SFRP è formato da micro trefoli di acciaio ad altissima resistenza in sostituzione delle fibre di carbonio o vetro e può essere impregnato in situ mediante resine epossidiche (tecnica del wet lay-up ). In alternativa, il tessuto può essere adeso al calcestruzzo con apposite malte per realizzare un sistema di rinforzo noto con l acronimo SFRG ( Steel Fiber Reinforced Grout ). Nonostante la minore flessibilità del tessuto che, diversamente da quanto accade nelle applicazioni con CFRP o GFRP, richiede l impiego di opportune macchine piegatrici dello stesso, ci si aspetta che il composito SFRP fornisca all elemento confinato delle prestazioni superiori per le elevate caratteristiche meccaniche delle fibre costituenti il singolo strato. A tal proposito, gli studi preliminari condotti da Mashrik [4] hanno dimostrato che le fasciature in SFRP consentono di ottenere incrementi di resistenza e deformazione superiori a quelli derivanti dai sistemi confinanti in CFRP. Inoltre, il tessuto in SFRP sembra fornire delle prestazioni migliori in presenza di condizioni di esposizione in ambiente aggressivo. Ad oggi, i contributi scientifici in letteratura che trattano la problematica del confinamento del calcestruzzo con SFRP sono piuttosto limitati. Al fine di esaminare l efficacia di questo sistema di rinforzo, solo recentemente alcuni ricercatori hanno condotto delle prove sperimentali in compressione centrata su elementi in piccola scala [5], ovvero in scala reale [6], confinati con SFRP. Gli stessi autori del presente articolo hanno appena terminato una campagna sperimentale riguardante prove in pressoflessione ciclica su pilastri in c.a. in scala reale rinforzati con sistemi in SFRP; i risultati ottenuti sono stati del tutto soddisfacenti [7]. Con l obiettivo di approfondire la conoscenza sul comportamento in compressione centrata del calcestruzzo confinato con SFRP, è stata condotta un ampia campagna sperimentale presso il Laboratorio Ufficiale Prove Materiali e Strutture dell Università degli Studi di Salerno. Il programma sperimentale ha incluso 252 cilindri di calcestruzzo, aventi diametro 15 mm ed altezza 3 mm, che sono stati catalogati in quattro gruppi sulla base della resistenza cilindrica a compressione del calcestruzzo non confinato (f c ) stabilita in fase di progetto (8, 15, 3 e 35-4 MPa). I provini sono stati confinati adoperando fasciature a singolo, doppio o triplo strato di tessuto in SFRP caratterizzato da bassa, media o alta densità delle fibre; per alcuni cilindri il confinamento è stato realizzato combinando strati a diversa densità delle fibre per poter meglio esaminare l efficacia del rinforzo al variare della rigidezza del confinamento. Infine, alcuni provini non sono stati confinati per poter essere utilizzati come termine di comparazione ( provini di controllo ). In questo articolo sono presentati e discussi i risultati sperimentali dei primi 49 dei 94 test eseguiti sui cilindri appartenenti alla serie f c = 15 MPa, dai quali è stato possibile effettuare delle prime valutazioni sull efficacia del confinamento con SFRP in termini di resistenza e deformazione. 2. PROGRAMMA SPERIMENTALE Come evidenziato nel paragrafo introduttivo, i 49 provini oggetto di questa memoria appartengono tutti alla serie contraddistinta da una resistenza a compressione del calcestruzzo non confinato di target f c = 15 MPa. Questo valore piuttosto modesto della resistenza è quello che frequentemente si riscontra negli edifici esistenti in c.a. dove, perciò, un intervento di confinamento con SFRP potrebbe rendersi necessario. Dei 49 cilindri, 13 non sono stati confinati per poter essere considerati come elementi di controllo, mentre i restanti 36 sono stati confinati adoperando 1, 2 o 3 strati di tessuto in SFRP caratterizzati dalle stesse ovvero differenti densità delle fibre (bassa, media o alta). Nei sottoparagrafi che seguono si riporta una descrizione dettagliata dei tessuti in SFRP adoperati, dei layout di rinforzo, del set-up di prova e della strumentazione impiegata durante i test Materiali compositi SFRP e schemi di rinforzo Il tessuto in SFRP impiegato nella campagna sperimentale è del tipo Fidsteel 3x2-By-12 Hardwire TM [8]. Il trefolo 3x2 è ottenuto unendo tra loro 5 filamenti 3 filamenti rettilinei, più 2 che avvolgono i precedenti con un elevato angolo di avvolgimento, garantendo, grazie a questa particolare

3 42 CONVEGNO NAZIONALE SALERNO, SETTEMBRE 213 geometria, un sistema con ottime proprietà meccaniche ed una buona aderenza con la matrice di impregnazione impiegata. Il termine By contenuto nella sigla indica la densità del tessuto, espressa in numero di filamenti/25.4 mm. In questo studio sono state impiegate tre diverse densità del tessuto, illustrate in Figura 1, che sono denominate B4 (= 4 filamenti/25.4 mm), B12 (= 12 filamenti/25.4 mm) e B2 (= 2 filamenti/25.4 mm); a queste tre diverse densità è stato attribuito, rispettivamente, la terminologia di bassa (LD), media (MD) e alta densità (HD). Infine, l ultimo numero riportato nella sigla identifica la larghezza del tessuto espressa in inches (12 in = 35 mm). LD MD HD a) b) c) Figura 1: Tessuti in SFRP: bassa (a), media (b) e alta (C) densità delle fibre La Tabella 1 fornisce lo spessore e le principali proprietà meccaniche riportate nelle schede tecniche dei tessuti [8]; in particolare: t s è lo spessore equivalente del tessuto; f s è la resistenza ultima a trazione; E s il modulo elastico, e s,u la deformazione ultima. Tabella 1: Spessore e proprietà meccaniche dei tessuti in SFRP Fibra di acciaio Hardwire TM t s f s E s densità s,u mm MPa GPa % FIDSTEEL 3x2-B4 Bassa (LD).75 FIDSTEEL 3x2-B12 Media (MD) FIDSTEEL 3x2-B2 Alta (HD).378 L impregnazione del tessuto in SFRP è stata eseguita adoperando una resina del tipo Fidsaturant HM- T [8]. Si tratta di una resina epossidica bicomponente tixotropica caratterizzata da una resistenza a trazione di 7 MPa, un modulo elastico di 25 MPa ed un allungamento a rottura del 6%. Gli strati di tessuto con stessa o differente densità sono stati variamente combinati al fine di ottenere sistemi confinanti caratterizzati da diversi valori della rigidezza elastica (k conf ), fornita dalla seguente relazione: k conf 2 t j E D s (1) dove t j e D rappresentano, rispettivamente, lo spessore totale del sistema in SFRP ed il diametro del cilindro (=15 mm). La Tabella 2 elenca i 18 schemi di rinforzo (da S1 to S18) considerati nell intero programma sperimentale; in grigio sono evidenziate le 12 configurazioni esaminate in questo articolo. Come si può osservare, i layout spaziano da uno strato di tessuto a bassa densità ("1LD") a tre strati di tessuto, di cui uno a media e due ad alta densità ("1MD+2HD"). Queste due configurazioni forniscono, rispettivamente, la minore (k conf = 185 MPa) e la maggiore (k conf = 24 MPa) rigidezza del sistema confinante. Come ampiezza della zona di sovrapposizione è stata scelta una lunghezza di circa 2 mm ( metà circonferenza); questo valore è circa il doppio della lunghezza minima suggerita da Mashrik [4] al fine di poter scongiurare una prematura rottura per delaminazione del tessuto in corrispondenza della zona di sovrapposizione.

4 H 2 42 CONVEGNO NAZIONALE SALERNO, SETTEMBRE 213 Tabella 2: Schemi di rinforzo S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 1LD 1MD 1HD 2LD 2MD 2HD 3LD 3MD 3HD S1 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17 S18 1LD +1MD 1LD +1HD 1MD +1HD 2LD+1MD 2LD+1HD 2MD+1HD 1LD+2MD 1LD+2HD 1MD+2HD 2.2. Set-up di prova e strumentazione I provini sono stati sottoposti a prove monotone di compressione assiale applicata in controllo di spostamento secondo una velocità di 2 mm/min. I test sono stati interrotti al raggiungimento di un degrado di resistenza del 4% rispetto al valore di picco registrato per ogni campione. La Figura 2a mostra il set-up di prova. Al fine di assicurare una perfetta orizzontalità e assenza di scabrezza su entrambe le estremità del cilindro, le sezioni di base e di sommità dello stesso sono state cappate mediante zolfo. Durante i test sono stati predisposti quattro sensori a filo al fine di misurare gli abbassamenti verticali del cilindro e, al tempo stesso, monitorare la perfetta orizzontalità dei piatti superiori e inferiori della pressa idraulica al contatto con le estremità del provino (Fig. 2a). Inoltre, sono stati installati diversi estensimetri per la misura delle deformazioni radiali e verticali dei cilindri, in presenza o meno di confinamento. In particolare, i provini non confinati sono stati strumentati mediante l impiego di tre estensimetri verticali e altrettanti estensimetri orizzontali, posti a metà altezza del cilindro secondo un angolo di 12. La stessa configurazione (Fig. 2b) è stata adottata anche per gran parte dei provini confinati, mentre per i restanti è stato raddoppiato il numero degli estensimetri orizzontali (sei strain gauges disposti a 6 ). 6 V 1 H 3 H 1 V 3 V 2 12 a) b) Figura 2: Macchina di prova (a); distribuzione degli estensimetri sul perimetro del cilindro (b) 3. RISULTATI SPERIMENTALI E DISCUSSIONE La Tabella 3 riassume i principali dati e risultati dei 49 test ad oggi disponibili, di cui 13 sono relativi ai provini di controllo ; per i provini confinati con SFRP, invece, la tabella riporta informazioni in merito a tre test identici per ciascuna configurazione di rinforzo (12 set di test). Ciascun test è identificato da una sigla che fornisce indicazioni sul: a) tipo di layout di rinforzo tra quelli riportati in Tabella 2 (che spaziano da S1 a S18); b) numero del provino all interno di ciascun set di cilindri identici (variabile da #1 a #3). In Tabella 3, i 13 provini identici non confinati sono identificati con le sigle S#1, S#2,,S#13, dei quali 5 sono stati sottoposti a prove di compressione assiale con lo scopo di ottenere i legami costitutivi tensione-deformazione ( ); i restanti 8, invece, sono stati impiegati solo per conoscere le rispettive resistenze a compressione. Per ciascun test, la Tabella 3 riporta: lo spessore totale (t j ) e la rigidezza elastica (k conf ) del jacket in SFRP;

5 42 CONVEGNO NAZIONALE SALERNO, SETTEMBRE 213 il diametro (Ø) e l altezza (H) del cilindro; la resistenza a compressione di picco del calcestruzzo non confinato (f co ), ovvero confinato con SFRP (f cc ), con i rispettivi valori medi (f co,av ; f cc,av ) e deviazioni standard ( fco ; fcc ) calcolati da ciascun set di tre test; Tabella 3: Risultati delle prove 1 f t Test j k conf Ø H cc f cc,av fcc f (f co ) (f co,av ) cc /f cc cc,av cc co,av ( fco ) ( co ) ( co,av ) ( co ) cc / ccu co,av ( cu ) mm MPa mm mm MPa MPa MPa - MPa - S# S# S# S# S# S# S# S# S# S# S# S# S# S1# S1# S1# S2# S2# S2# S3# S3# S3# S4# S4# S4# S5# S5# S5# S6# S6# S6# S1# S1# S1# S11# S11# S11# S12# S12# S12# S14# S14# S14# S17# S17# S17# S18# S18# S18# I valori di ccu cc sono riportati in corsivo

6 42 CONVEGNO NAZIONALE SALERNO, SETTEMBRE 213 gli incrementi di resistenza del calcestruzzo confinato valutati attraverso il rapporto f cc / f co,av ; la deformazione assiale del calcestruzzo non confinato, ovvero confinato, corrispondente alla resistenza di picco ( co ; cc ) con i rispettivi valori medi ( co,av ; cc,av ) e deviazioni standard ( co ; cc ); il rapporto cc / co,av ; la deformazione ultima del calcestruzzo non confinato ( cu ), ovvero confinato con SFRP ( ccu ). Si evidenzia che i valori sperimentali delle deformazioni assiali sono stati ottenuti mediante il rapporto tra lo spostamento imposto dalla macchina di prova e l altezza iniziale del provino. Dalla tabella si può osservare che, nel caso dei provini confinati, il valore di cc generalmente coincide con la deformazione ultima ccu ; tuttavia, quando questa condizione non risulta verificata, si può verificare che la deformazione ultima ccu è attinta per valori molto prossimi a cc. I seguenti sottoparagrafi forniscono una discussione preliminare sui risultati ad oggi disponibili in termini di resistenza, deformazione, legami costitutivi, deformazioni trasversali del jacket e modalità di rottura dei provini confinati con SFRP Resistenza a compressione e deformazione assiale Come già osservato per i provini confinati con CFRP e GFRP [2-3], i risultati riportati in Tabella 3 evidenziano, fatta eccezione per alcuni test, una dispersione significativa dei dati in termini deformativi; tale dispersione ovviamente può comportare alcune difficoltà nello sviluppo di modelli predittivi affidabili. Concentrando l attenzione sui layout di rinforzo che vanno da S1 a S6, si può notare che, raddoppiando il numero di strati di tessuto ad uguale densità delle fibre (2LD, 2MD, o 2HD), si ottengono degli incrementi di resistenza del 5% circa. Questo risultato conferma quanto già riscontrato da El-Hacha e Mashrik [5] che avevano notato come l incremento di resistenza non fosse linearmente dipendente dal numero di strati. Simili incrementi percentuali sono ottenuti anche nel caso delle deformazioni assiali, ad eccezione della serie di provini S4 per i quali si osserva solo un lieve miglioramento. Un confronto rilevante può essere effettuato tra il set di cilindri S5, confinati con due strati di tessuto a media densità (2MD), ed il set di campioni S11 per i quali la stessa rigidezza del sistema confinante k conf è stata ottenuta combinando uno strato di tessuto a bassa densità ed uno ad alta densità (1LD+1HD); si può osservare che i cilindri S11 hanno fornito una dispersione significativa dei risultati sia in termini di resistenza che di deformazione e, in media, delle prestazioni ridotte rispetto ai campioni S5. Tuttavia, queste limitate prestazioni risentono dei risultati ottenuti dal provino S11#3 che ha esibito durante il test una prematura delaminazione dello strato più esterno di SFRP. Gli istogrammi di Figura 3a e 3b consentono di esaminare con maggior dettaglio l efficienza del confinamento con SFRP al variare del numero di strati e della densità delle fibre. In particolare, in Figura 3a le configurazioni di rinforzo sono state ordinate sulla base dei valori crescenti degli incrementi di resistenza f cc,av calcolati, per ciascuna tripletta di test, rispetto alla resistenza media del calcestruzzo non confinato f co,av. La Figura 3b, invece, mostra un simile istogramma costruito sulla base degli incrementi di deformazione calcolati in corrispondenza della resistenza di picco; tali incrementi sono stati ottenuti attraverso il rapporto, per ciascun set di test, tra il valore di cc,av e quello di co,av. Dai diagrammi è possibile verificare come il confinamento con SFRP consenta di incrementare notevolmente sia le resistenze sia le deformazioni assiali del calcestruzzo. Infatti, l uso di un singolo strato di tessuto a bassa densità (serie S1), caratterizzato dal valore più basso di k conf,, è sufficiente di per sé quasi a raddoppiare la resistenza a compressione del calcestruzzo non confinato, mentre le deformazioni corrispondenti sono più di sei volte superiori. Il confinamento con SFRP del tipo S18 (1MD+2HD), invece, caratterizzato dal valore più alto di k conf,, consente di ottenere delle prestazioni in termini di resistenza e deformazione che, rispettivamente, sono 8 e 25 volte più grandi di quelle esibite dal calcestruzzo non confinato. Osservando la distribuzione dei layout di rinforzo ordinati in funzione degli incrementi di resistenza e deformazione, è possibile verificare che, salvo alcune eccezioni, le prestazioni migliorano al crescere della rigidezza del sistema confinante.

7 S2 S3 1MD 1HD S4 2LD S5 S6 2MD 2HD S18 S6 S17 Strengthening Layout Strengthening Layout S1 1LD S14 S5 S18 S6 S17 S12 S14 S5 S3 S11 S1 S2 S4 S1 5 S12 1 S S S3 4 S2 5 b) 2 S S1 a) 7 SO Strain increase at peak 8 SO Strength increase at peak 42 CONVEGNO NAZIONALE SALERNO, SETTEMBRE 213 S1 S11 S12 S14 1LD +1MD 1LD +1HD 1MD +1HD 2LD+1HD S17 S18 1LD+2HD 1MD+2HD Figura 3: Incrementi medi di resistenza (a) e deformazione (b) valutati con riferimento al calcestruzzo non confinato 3.2. Legami costitutivi tensione-deformazione Le Figure 4a e 4b illustrano il confronto tra il comportamento a compressione di un provino non confinato (nel caso specifico il provino S#2, considerato come rappresentativo) e le curve tensione deformazione tipicamente esibite dai provini confinati con SFRP. In particolare, gli andamenti sperimentali di Figura 4a si riferiscono a campioni rappresentativi confinati con un singolo o doppio strato di tessuto aventi uguale densità delle fibre (bassa, media o alta); gli andamenti sperimentali di Figura 4b, invece, sono stati ottenuti da cilindri per i quali il confinamento è stato realizzato combinando strati di tessuto a diversa densità. S6#1 S4#1 S3#1 S1#3 S5#3 S#2 14 S2# a) Axial stress, c [MPa] Axial stress, c [MPa] 14 S18#3 S17#3 S14#1 S11#2 S1#2 S#2 S12# b) Axial strain, c [% o] Axial strain, c [% o] 8 9 Figura 4: Legami costitutivi tensione-deformazione del calcestruzzo confinato con SFRP: dipendenza dal numero di strati (a); confinamento ottenuto combinando strati di tessuto a diversa densità delle fibre (b) Come già osservato nel caso dei sistemi confinanti in CFRP o GFRP, la pendenza iniziale delle curve tensione-deformazione è per lo più la stessa, in presenza o meno di confinamento, poichè l azione esercitata dal jacket non risulta ancora attiva e la maggior parte del carico è portato dal solo calcestruzzo. Il contributo benefico del jacket in SFRP diventa efficace non appena si raggiunge la massima resistenza di un calcestruzzo privo di confinamento; attinta la suddetta condizione, il legame del calcestruzzo confinato presenta un andamento per lo più lineare fino a rottura del provino. Si evidenzia che la prematura caduta di resistenza osservata nel caso del provino S11#2 è stata dapprima determinata dalla delaminazione dello strato esterno di tessuto e, successivamente, dalla rottura di quello interno. Infine, la Figura 4a mostra chiaramente come il comportamento a compressione del calcestruzzo

8 Axial Stress, c [MPa] 42 CONVEGNO NAZIONALE SALERNO, SETTEMBRE 213 confinato migliora in maniera significativa all aumentare del numero di strati di SFRP. Questa osservazione può essere ragionevolmente motivata dal momento che l azione confinante dipende dalla pressione radiale esplicata dal jacket sul core di calcestruzzo. Aumentando il numero di strati, si incrementa la rigidezza del sistema confinante e, quindi, anche la pressione radiale esercitata sul calcestruzzo, consentendo allo stesso di migliorare la propria capacità portante. L efficacia del confinamento con SFRP può essere anche riscontrata dall analisi delle relazioni tra la tensione assiale e la deformazione radiale della fasciatura in SFRP mostrate in Figura 5; le curve riportate sono relative ai provini S1#1 e S4#2 confinati, rispettivamente, con uno e due strati di tessuto a bassa densità (LD). Come già detto in precedenza, le deformazioni radiali sono state generalmente misurate attraverso tre estensimetri disposti a 12 a metà altezza del cilindro. Come già osservato da El-Hacha e Mashrik [5], le curve sono caratterizzate da due rami lineari crescenti connessi mediante una zona di transizione non lineare; tale zona corrisponde alla condizione in cui il calcestruzzo sta perdendo la propria capacità portante mentre il contributo del jacket in SFRP non è pienamente attivato. Inoltre, si osserva che nel caso del test S1#1 le deformazioni massime misurate raggiungono, in media, l 1.2% che è un valore molto prossimo alla deformazione ultima del tessuto riportata nelle schede tecniche (= 1.6%). Tuttavia, si evidenzia che la deformazione media calcolata potrebbe risentire dei valori più bassi di deformazione misurati dagli strain gauges nel tratto di sovraposizione degli strati di SFRP, dove però il tessuto presenta uno spessore raddoppiato; tale aspetto sarà meglio approfondito in futuro. 5 4 S4#2 3 S1#1 2 1 Figura 5: Relazioni tensione assiale-deformazione laterale: provini S1#1 e S4# Modalità di rottura Circumferential Strain, h [% o ] La Figura 6 illustra le modalità di rottura dei cilindri confinati con SFRP che sono state tipicamente osservate durante i test. H1 H2 H3 average strain S2#1 S17#1 S3#2 a) b) c) Figura 6: Tipiche modalità di rottura dei cilindri confinati con SFRP

9 42 CONVEGNO NAZIONALE SALERNO, SETTEMBRE 213 La maggior parte dei campioni ha esibito la rottura del tessuto proprio in corrispondenza dell inizio della zona di sovrapposizione; generalmente la rottura ha interessato l intera altezza del cilindro (Fig. 6a) e, in minor misura, porzioni più piccole. In pochi casi, la spaccatura del tessuto è stata preceduta da un danneggiamento piuttosto evidente delle fibre di acciaio. Nel caso dei provini confinati con più strati di tessuto, è stato talvolta osservato lo scollamento dello strato più esterno e la successiva rottura di quello/i più interno/i che ha interessato una parte o l intera altezza del cilindro (Fig. 6b). Solamente per il campione S3#2, la delaminazione dello strato più esterno di tessuto, avvenuta in corrispondenza della zona di sovrapposizione, non è stata accompagnata dalla successiva rottura dell SFRP. 4. CONCLUSIONI In questa memoria sono stati presentati i primi risultati sperimentali di test a compressione eseguiti su cilindri in calcestruzzo confinati mediante tessuti in fibra di acciaio. È stato evidenziato che l impiego di un singolo strato di tessuto a bassa densità delle fibre è sufficiente di per sé quasi a raddoppiare la resistenza del calcestruzzo non confinato, mentre la deformazione assiale corrispondente è più di sei volte più grande. Il confinamento realizzato mediante impiego di tre strati, di cui uno a media densità e due ad alta densità delle fibre, consente di fornire delle prestazioni in termini di resistenza e di deformazioni che sono, rispettivamente, pari a circa 8 e 25 volte superiori a quelle esibite dal calcestruzzo con confinato. 5. RINGRAZIAMENTI Gli autori ringraziano la ditta Fidia S.r.l. - Technical Global Services di Perugia per il supporto finanziario al programma sperimentale e per la messa in opera dei rinforzi in SFRP dei provini. BIBLIOGRAFIA [1] J.G. Teng, J.F. Chen, S.T. Smith, L. Lam, FRP strengthened RC structures, Wiley, U.K. (22). [2] R. Realfonzo, A. Napoli, Concrete confined by FRP systems: Confinement efficiency and design strength models, Composites: Part B, Vol. 42, (211). [3] R. Realfonzo, A. Napoli, Confining concrete members with FRP systems: predictive vs design strain models, Composite Structures, Vol. 14, (213). [4] M.A. Mashrik, Performance evaluation of circular and square concrete columns wrapped with CFRP and SFRP sheets, M.Sc. Thesis, University of Calgary, Canada (211). [5] R. El-Hacha, M.A. Mashrik, Effect of SFRP confinement on circular and square concrete columns, Engineering Structures, Vol. 36, (212). [6] K. Abdelrahman, R. El-Hacha, Behavior of large-scale concrete columns wrapped with CFRP and SFRP sheets, J. of Composites for Construction, Vol. 16(4), (212). [7] A. Napoli, F. Perri, R. Realfonzo, J.G. Ruiz Pinilla, Seismic performance of RC columns strengthened with SFRP systems: experimental study in Proc. of FRPRCS-11, Guimarães, June (213). [8] Fidia srl - Technical Global Services, FIDSTEEL_3X2-B4_Hardwire and "FIDSATURANT HM-T", product guide specification, September 212, web site: