COLLASSO PER DELAMINAZIONE

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1 SEMINARIO DI STUDIO sul documento CNR-DT 200/2004 Istruzioni per la Progettazione, l Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l utilizzo di Compositi Firorinorzati COLLASSO PER DELAMINAZIONE Pro. Emidio NIGRO Dipartimento di Analisi e Progettazione Strutturale Università di Napoli Federico II Pro. Marco SAVOIA DISTART - Università di Bologna

2 VALUTAZIONE DELLA RESISTENZA NEI CONFRONTI DELLA DELAMINAZIONE (Par Appendice B) MODALITA DI DELAMINAZIONE DEL RINFORZO PER TRAVI IN C.A. MODELLAZIONE DEL LEGAME DI ADERENZA RINFORZO CALCESTRUZZO RESISTENZA ALLA DELAMINAZIONE DALLE ESTREMITA DEL RINFORZO (STATO LIMITE ULTIMO) RESISTENZA ALLA DELAMINAZIONE IN CORRISPONDENZA DI FESSURE DA FLESSIONE (STATO LIMITE ULTIMO) VERIFICA DELLE TENSIONI DI INTERFACCIA ALLO STATO LIMITE DI SERVIZIO ESTREMITA DEL RINFORZO FESSURE DA FLESSIONE NON PLANARITA FESSURE DA TAGLIO

3 MECCANISMI DI ROTTURA PER DELAMINAZIONE Delaminazione deonding: nel calcestruzzo Delaminazione tra calcestruzzo calcestruzzo e adesivo in concrete etween concrete and adhesive Delaminazione nell adesivo in adhesive Delaminazione nella lamina Calcestruzzo concrete adhesive Adesivo Lamina in FRP

4 APPENDICE B 7.. MECCANISMI DI ROTTURA PER DELAMINAZIONE Delaminazione alla ESTREMITA DEL RINFORZO Quando la lunghezza di ancoraggio non è suiciente a traserire la orza richiesta Trave in c.a. delaminazione all'estremità della lamina direzione di propagazione della delaminazione lamina direzione di propagazione della delaminazione FRP essura intermedia Trave in c.a. tensioni normali Delaminazione Intermedia (FESSURE DA FLESSIONE) Avvengono tipicamente lungo la trave delaminazione a partire da essure intermedie essura diagonale critica Delaminazione per FESSURE DA TAGLIO Quando vi sono carenze dal punto di vista della resistenza a taglio delaminazione a partire da essure diagonali direzione di propagazione della delaminazione

5 APPENDICE B 7.. MECCANISMI DI ROTTURA PER DELAMINAZIONE Delaminazione alla ESTREMITA DEL RINFORZO Quando la lunghezza di ancoraggio non è suiciente a traserire la orza richiesta Trave in c.a. delaminazione all'estremità della lamina direzione di propagazione della delaminazione lamina Incremento delle tensioni tangenziali di interaccia rispetto al valore medio τ J calcolato con la teoria di Jourawsky a a a F/2 L/2 F L 4 4 τ τ /τ /τ J J a/l0.00 a/l0.025 a/l0.05 a/l0.075 ϕ z,w 3 3 Estremità del rinorzo y,v σy τ 2 2 Tensioni tangenziali di interaccia z/l Distanza misurata lungo l FRP Tensioni normali /3 /2 Eetto della sezione di interruzione

6 PROVE SPERIMENTALI DI PULL-OUT Determinazione della orza di ancoraggio e deinizione del legame di aderenza Dispositivi impiegati per la realizzazione delle prove di strappo (pull-out) Provini considerati nella campagna sperimentale condotta Macchina di trazione Pistone Lamina in C-FRP Estensimetro Strumentazione con estensimetri lungo l incollaggio Pistone Cuetto di CLS Placcaggio x/l 0,9 0,7 0,5 0,3 0,2 0, 0,0 Dispositivo di ammorsaggio Estensimetri L Estensimetri

7 PROVE DI PULL-OUT

8 7.2 MODELLAZIONE DEL LEGAME DI ADERENZA RINFORZO CALCESTRUZZO F max l l e t k FATTORE DI SCALA 50 mm; 50 mm k,2 2 ΓF s k 0.64 k ( in N / mm ) Valore 2 medio K ck c t G + t G a a c c ctm t c mm; c τ [N/mm 2 ] 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0,5,0 0,5 0,0 arctg K k 0,00 0,05 0,0 0,5 0,20 s [mm] G s 0.2 mm ck ctm

9 COLLASSO PER DELAMINAZIONE direzione di propagazione della delaminazione essura intermedia FRP Trave in c.a. tensioni normali delaminazione a partire da essure intermedie Prove sperimentali su travi in c.a. rinorzate con tessuti in FRP

10 INDICAZIONI OPERATIVE NEL CNR-DT 200/ Resistenza allo stato limite ultimo per delaminazione di estremità (Modalità ) 4..4 Resistenza allo stato limite ultimo per delaminazione intermedia (Modalità 2) 4..5 Veriica delle tensioni di interaccia allo stato limite di esercizio ESTREMITA DEL RINFORZO DELAMINAZIONE INTERMEDIA

11 4..3 RESISTENZA ALLO STATO LIMITE ULTIMO PER DELAMINAZIONE DI ESTREMITA (Modalità ) VALORE DI PROGETTO DELLA FORZA MASSIMA TRASMISSIBILE (ancoraggio di lunghezza ininita) Trave in c.a. delaminazione all'estremità della lamina direzione di propagazione della delaminazione lamina F max,d 2 E t Γ d F max l l e t d Γ Fd F max, Γ γ t Fk c d k G k 2 E γ c t ck Γ Fd ctm TENSIONE DI PROGETTO NEL RINFORZO ALL ESTREMITA dd γ,d 2 E γ t Coeiciente parziale per delaminazione c Γ Fk

12 RESISTENZA ALLA DELAMINAZIONE ALLO STATO LIMITE ULTIMO (RESISTENZA DI PROGETTO) dd 2 E Γ γ γ t Fk Taella 3-2 Coeicienti parziali γ m per i materiali ed i prodotti.,d c Modalità di collasso Coeiciente parziale Applicazione tipo A () Applicazione tipo B (2) Rottura γ.0.25 Delaminazione γ,d () Sistemi di rinorzo certiicati in accordo a quanto indicato al capitolo 2 di queste Istruzioni ( 2.5). (2) Sistemi di rinorzo non certiicati in accordo a quanto indicato al capitolo 2 di queste Istruzioni ( 2.5). I produttori e/o i ornitori che sono in grado di proporre sistemi completi di rinorzo (insieme di ire, resine, preormati o preimpregnati, adesivi ed altri componenti), possono ornire, oltre alle caratteristiche meccaniche e isiche dei singoli componenti, anche le caratteristiche meccaniche del sistema completo indicando il tipo di sustrato utilizzato a cui si a rierimento. Tali valori devono essere supportati da validazioni sperimentali eettuate in laoratorio o in situ (prove su strutture in scala reale) e documentate da rapporti di prova. Tali sistemi completi di rinorzo saranno indicati nel prosieguo come Applicazioni di tipo A; gli altri saranno invece indicati come Applicazioni di tipo B.

13 LUNGHEZZA OTTIMALE DI ANCORAGGIO F max l l e t l e Et 2 ctm [lunghezze in mm] dd, rid / Lunghezze ineriori a quella ottimale (es. Taglio) dd,2 0,8 0,6 dd,rid l 2 dd l e l l e 0,4 0, ,5,5 2 l l e

14 4..4 RESISTENZA ALLO STATO LIMITE ULTIMO PER DELAMINAZIONE INTERMEDIA (Modalità 2) Delaminazione in zona essurata Le essure trasversali sono molto più ravvicinate che nel caso non placcato Il prolema è analogo a quello della delaminazione dalle estremità, se pur con geometria dierente l e 200 mm 50 mm l e PROBLEMA DI GRANDE IMPORTANZA, IN QUANTO DEFINISCE LA TENSIONE DI PROGETTO (OVVERO LA DEFORMAZIONE DI PROGETTO) DEL RINFORZO A FLESSIONE. / 4

15 TENSIONE (DEFORMAZIONE) MASSIMA AMMESSA NEL RINFORZO IN FRP C.N.R. DT 200/04 dd,2 k cr dd γ,d k cr γ c 2E Γ t Fk con k cr 3.0 Tensione massima per delaminazione intermedia Deormazione di progetto 0,050 Yao et Al. (2003) Foster et Al. (2004) ε,max Sharma et Al. (2004) Pham et Al. (2004) 0,025 De Souza et Al. (2003) Shahawy et Al. (996) Garden et Al. (998) 0,000 Zarnic et Al. (999) Spadea et Al. (998) Valore medio CNR-DT 200/04 (Valore di Progetto) 0,0075 ε dd dd,2 E 0,0050 0,0025 0,0000 E t /2Γ Fd

16 DEFORMAZIONE MASSIMA AMMESSA NEL RINFORZO IN FRP ACI 440/02 ε, max k m ε u Deormazione di progetto 0,050 Yao et Al. (2003) Foster et Al. (2004) ε,max Sharma et Al. (2004) Pham et Al. (2004) 0,025 De Souza et Al. (2003) Shahawy et Al. (996) Garden et Al. (998) Zarnic et Al. (999) 0,000 Spadea et Al. (998) ACI 440 (Valori di progetto) CNR-DT 200/04 Teng et Al. (2003) 0,0075 ε C.N.R. DT 200/04 dd γ,d k k cr 3.0 cr γ c 2Γ E t Fk 0,0050 0,0025 0,0000 E t [N/mm]

17 4..5 VERIFICA DELLE TENSIONI DI INTERFACCIA ALLO STATO LIMITE DI ESERCIZIO q z a FRP L Estremità del rinorzo Tensioni tangenziali di interaccia Distanza misurata lungo l FRP Tensioni normali Le concentrazioni di tensioni tangenziali e normali all interaccia tra calcestruzzo e rinorzo possono provocare la essurazione dell interaccia, innescando il distacco tra i due materiali. È opportuno che, in condizioni di esercizio, ciò non accada, soprattutto in presenza di cicli di carico e di cicli di gelo/disgelo. La veriica viene eseguita mediante un calcolo delle tensioni di interaccia utilizzando modelli elastico-lineari.

18 VERIFICA DELLE TENSIONI DI INTERFACCIA ALLO S.L. DI ESERCIZIO Parametri che inluenzano la concentrazione di tensioni all interaccia Eetto della rigidezza dell interaccia Eetto della sezione di interruzione F/2 4 τ max /τ J αl30 a L/2 0,05 a/l 0,25 τ /τ J τ /τ J 3 a/l G a /t a z/l z/l a/l /3 /2 La rigidezza dell interaccia inluenza il picco delle tensioni (importante ad es. per murature). /3 /2 L incremento della tensione rispetto al valore medio τ m calcolato con la teoria di Jourawsky dipende da a/l.

19 VERIFICA DELLE TENSIONI DI INTERFACCIA ALLO S.L. DI ESERCIZIO τ, e kid τm Tensione tangenziale equivalente τ, e d d k γ ctk Resistenza di adesione tra rinorzo e calcestruzzo (valore di progetto),00 τ m k id V ( z a) (.5.5 ) 2 / 3 k +.5 k σ t I c n ( h x ) τ Dominio di resistenza in termini di tensioni tangenziali e normali e / ctk 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80,00 σ / ctk

20 Calcolo della Tensione tangenziale equivalente τ, e kid τm V τ z a m t I c ( h x ) n e k id (.5.5 ) 2 / 3 k +.5 k σ τ k σ k τ β t kτ + αa M ( x a) V( ) a x a β 2.30 K 4E I 4 α K E t K t a G a + t c G c Parametri dipendenti dalla rigidezza dell interaccia e del rinorzo