SAIE Innovazione e regole - L'attività del CNR per le nuove tecnologie. Bologna - 19 ottobre 2012

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1 SAIE 2012 Innovazione e regole - L'attività del CNR per le nuove tecnologie Bologna - 19 ottobre 2012 I Compositi Fibrorinforzati nel Consolidamento Statico prof. ing. Luigi Ascione Università di Salerno l.ascione@unisa.it

2 Sommario Attività prenormativa svolta dal CNR sull uso strutturale dei materiali compositi fibrorinforzati (FRP) nel periodo ; Aggiornamenti apportati al documento tecnico CNR-DT 200/2004 dalla versione aggiornata R : Istruzioni per la Progettazione, l Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l utilizzo di Compositi Fibrorinforzati: Materiali, strutture di c.a. e di c.a.p., strutture murarie; Esempi di interventi.

3 Attività prenormativa del CNR Il Consiglio Nazionale delle Ricerche ha pubblicato una serie di ben 5 documenti tecnici sull uso strutturale degli FRP. Tali documenti, sia in versione italiana che inglese, possono essere scaricati dal sito del CNR: I documenti adottano il classico approccio degli Eurocodici: le Istruzioni sono distinte in Principi e Regole applicative.

4 Attività prenormativa del CNR This Technical Document has been prepared by a Task Group whose members are: AIELLO Prof. Maria Antonietta- University of Lecce ASCIONE Prof. Luigi - University of Salerno BARATTA Prof. Alessandro - Università Federico II - Napoli BASTIANINI Dr. Filippo - University of Bologna BENEDETTI Prof. Andrea - University of Bologna BERARDI Dr. Valentino Paolo - University of Salerno BORRI Prof. Antonio - University of Perugia BRICCOLI BATI Prof. Silvia - University of Firenze CERONI Dr. Francesca - University of Sannio - Benevento CERSOSIMO Dr. Giuseppe - Interbau S.r.l.- Milano COSENZA Prof. Edoardo - University Federico II - Napoli CREDALI Dr. Lino - Ardea S.r.l. - Casalecchio (BO) DE LORENZIS Dr. Laura - University of Lecce FAELLA Prof. Ciro - University of Salerno FANESI Dr. Elisabetta - Polytechnic of Milano FEO Prof. Luciano - University of Salerno FORABOSCHI Prof. Paolo - IUAV - Venezia FRASSINE Prof. Roberto - Polytechnic of Milano GIACOMIN Dr. Giorgio - Maxfor - Quarto d Altino (VE) GRANDI Dr. Alberto - Sika Italia S.p.a. - Milano IMBIMBO Prof. Maura - University of Cassino LA TEGOLA Prof. Antonio - University of Lecce LAGOMARSINO Prof. Sergio - University of Genova LUCIANO Prof. Raimondo - University of Cassino MACERI Prof. Franco - University Tor Vergata - Roma MAGENES Prof. Guido - University of Pavia MANFREDI Prof. Gaetano - University Federico II - Napoli MANTEGAZZA Dr. Giovanni Ruredil S.p.a. - Milano MARTINELLI Dr. Enzo - University of Salerno MODENA Prof. Claudio - University of Padova MONTI Prof. Giorgio - University La Sapienza - Roma MORANDINI Dr. Giulio - Mapei S.p.a. - Milano NANNI Prof. Antonio - University Federico II - Napoli NIGRO Prof. Emidio - University Federico II - Napoli OLIVITO Prof. Renato Sante - University of Calabria - Cosenza PASCALE Prof. Giovanni - University of Bologna PECCE Prof. Maria Rosaria - University of Sannio - Benevento PISANI Prof. Marco Andrea - Polytechnic of Milano POGGI Prof. Carlo - Polytechnic of Milano PROTA Dr. Andrea - University Federico II - Napoli REALFONZO Prof. Roberto - University of Salerno ROSATI Prof. Luciano - University Federico II - Napoli SACCO Prof. Elio - University of Cassino SAVOIA Prof. Marco - University of Bologna SPACONE Prof. Enrico - University of Chieti Coordinators: for the chapter on Materials : FRASSINE Prof. Roberto, POGGI Prof. Carlo; for the chapter on Basic notions on the strengthening design and special issues : MONTI Prof. Giorgio, NANNI Prof. Antonio; for the chapter on Reinforced concrete and prestressed concrete structures : ASCIONE Prof. Luigi, MANFREDI Prof. Gaetano, MONTI Prof. Giorgio; for the chapter on Masonry structures : BENEDETTI Prof. Andrea, SACCO Prof. Elio. General Coordinator: ASCIONE Prof. Luigi. Technical Secretariat:FEO Prof. Luciano, ROSATI Prof. Luciano.

5 Attività prenormativa del CNR Strengthening intervention in Palazzo Nobili (Designer: dr.ing. M. Martinelli - Legno Più S.r.l.) Strengthening intervention on the main beam (Designers: ing. G. Ussia Ardea Progetti & sistemi S.r.l.)

6 Attività prenormativa del CNR Slattocks Canal Bridge (England) Arch of Corona Bridge after the FRP strengthening (England)

7 Attività prenormativa del CNR FRP bars available on the market 53 rd Ave Bridge, City of Bettendorf ( 2001), Iowa (USA)

8 Attività prenormativa del CNR Fiberline Bridge (1997), Denmark. FRP profiles available on the market Court of law in Pescara, Italy

9 Aggiornamenti al documento tecnico CNR DT-200 Come tutti I materiali strutturali anche gli FRP devono essere: identificati univocamente dal Produttore/Fornitore; certificati sotto la responsabilità dello stesso Produttore/Fornitore; accettati dal Direttore dei Lavori attraverso l acquisizione e la verifica di tutti i documenti forniti dal Produttore/Fornitore, come pure attraverso l esecuzione di prove di accettazione. I sistemi di rinforzo FRP sono classificati sulla base delle seguenti due proprietà meccaniche, entrambe nella direzione delle fibre: resistenza a trazione e modulo di elasticità normale. Nel caso dei sistemi preformati (lamine pultruse) tali proprietà sono riferite alla sezione retta complessiva del composito (matrice e fibre); nel caso dei sistemi impregnati in situ le stesse proprietà sono invece riferite alla sezione complessiva delle sole fibre secche. Sono previste sia prove del tipo Initial Type Testing (ITT) che del tipo Factory Production Control (FPC)

10 Aggiornamenti al documento tecnico CNR Le due tabelle seguenti mostrano la classificazione dei sistemi preformati ed impregnati in situ. Sistemi preformati Classe Fibra Modulo elastico [GPa] Resistenza a trazione [MPa] E17 Glass E23 Glass G38/600 Glass G38/800 Glass G45 Glass C120 Carbon C150/1800 Carbon C150/2300 Carbon C190/1800 Carbon C200/1800 Carbon A55 Aramid

11 Aggiornamenti al documento tecnico CNR DT-200 Sistemi impregnati in situ Classe Fibra Modulo elastico [GPa] Resistenza a trazione [MPa] 60G Glass C Carbon /1750C Carbon /2800C Carbon C Carbon A Aramid

12 Aggiornamenti al documento tecnico CNR DT-200 I valori del modulo elastico e della resistenza a trazione devono essere opportunamente stabili nei confronti del degrado di origine ambientale. Le Istruzioni prevedono specifiche prove su campioni soggetti a cicli di gelo-disgelo come pure ad invecchiamento artificiale. I campioni condizionati devono esibire valori delle proprietà caratteristiche almeno pari all 85% di quelli esibiti da campioni di controllo.

13 Aggiornamenti al documento tecnico CNR DT-200 Nel caso di rinforzo di strutture di c.a., l espressione dell energia specifica di frattura, G Fd, è assunta pari a: essendo: G k k f FC b G Fd cm ctm f - k b 2 bf / b 1 b / b f 1 (b e b f sono rispettivamente, la larghezza dell elemento rinforzato e quella del rinforzo); - k G = mm per i compositi preformati; - k G = mm per i compositi impregnati in situ.

14 Aggiornamenti al documento tecnico CNR DT-200 Nel caso di rinforzo di strutture murarie, l espressione dell energia specifica di frattura, G Fd, è assunta pari a: essendo: G k k f f FC b G Fd bm btm - k b 3 bf / b 1 b / b f (b e b f sono rispettivamente, la larghezza dell elemento rinforzato e quella del rinforzo); - k G = mm (per una muratura di laterizio); - k G = mm (per una muratura di tufo); - k G = mm (per una muratura di calcarenite o pietra leccese).

15 Aggiornamenti al documento tecnico CNR DT-200 Il testo delle Istruzioni è stato inoltre arricchito con i calcoli relativi alla verifica e al dimensionamento del sistema di rinforzo FRP dei maschi murari di una parete perimetrale di un edificio di muratura a tre piani. L esempio è articolato nei seguenti punti: geometria, caratteristiche dei materiali e sollecitazioni; verifica a pressoflessione dei maschi murari preesistenti; dimensionamento del sistema di rinforzo FRP a pressoflessione; verifica a taglio dei maschi murari preesistenti; dimensionamento del sistema di rinforzo FRP a taglio.

16 Esempi di interventi Designer/Contractor: Interbau S.r.l. Milano University of Salerno, Salerno (Italy): flexural and shear strenghtening of r.c. beams; confinement of columns.

17 Esempi di interventi Designer/Contractor: Interbau S.r.l. Milano State Audit Court, Rome: shear strengthening of r.c. beams and confinement of columns.

18 Esempi di interventi Designer/Contractor: Interbau S.r.l. Milano STM building, Milan (Italy): strengthening of a r.c. truss

19 Esempi di interventi Designer/Contractor: Interbau S.r.l. Milano Italian seat of the European Parliament, Rome: strengthening of masonry vaults.

20 Esempi di interventi Designer/Contractor: Mapei Hotel Bellerive, Salò (Italy): Increase tensile capacity of beamcolumn joints and confinement of columns.

21 Esempi di interventi Designer/Contractor: Ardea Progetti e Sistemi S.r.l. Casalecchio di Reno Seimic strengthening of a skyscraper damaged by the recent earthquake of 2012, Cento (Ferrara): increase of the tensile capacity of beam-column joints by using FRP material installed with fibers located along the principal tensile stresses; shear strengthening of columns.

22 Esempi di interventi Designer/Contractor: Ardea Progetti e Sistemi S.r.l. Casalecchio di Reno Ex-Foundry Savigliano, Torino: flexural and shear strengthening of r.c. beams and columns.

23 Duomo di Alba Esempi di interventi Designer/Contractor: Ardea Progetti e Sistemi S.r.l. Casalecchio di Reno Ardea srl - Prof. Lino Credali Alba Cathedral, Rome: flexural strengthening of masonry columns with CFRP wet lay-up systems; chaining of the aisles.

24 Esempi di interventi Designer/Contractor: Fidia Srl Technical Global Services Dubai - Repair and Strengthening of a fire damaged RC warehouse in construction: Flexural strengthening of the two-way slab with UHTS steel fiber sheet.

25 Esempi di interventi Designer/Contractor: G&P intech Rovigo, Italy - Strengthening of a RC silos with CFRP sheets.

26 Esempi di interventi Designer/Contractor: G&P intech Bologna, Italy - Strengthening of a RC bridge with CFRP prestressed plates.

27 Grazie per la Vostra attenzione!