Rinforzo di trutture in c.a. con materiali compoiti fibrorinforzati (FRP) Condizioni ultime Aderenza lamina-calcetruzzo Condizioni di ervizio Feurazione Crii per delaminazione Simplified modelling F F 1 2 3 5 4 tie σ b concrete b σ l bar l σ l FRP σ l element between crack
Prove perimentali: bond tet Il legame di aderenza dovrebbe eere definito perimentalmente, ma non eite ancora neuna procedura tandard Prove trazione Prove beam tet Ditribuzione delle deformazioni ε.6.4.2 N=.25 Nu N=.5 Nu N=.75 Nu N= Nu Calibrazione perimentale del legame di aderenza τ 5 [MPa] fib TL1-5 TL1-1 TL2-5 4 TL2-1 TL3-1 3 2 1. x [mm] 5 1 15 [mm].1.2
Modello analitico N N σ σ FRP concrete bar σ σ rm σ FRP σ Equazioni di equilibrio dσ dz c τ = (,z) π φ A ct τ ( A, z) b ct dσ dz = τ ( A, z ) b dσ 4 τ (z) = dz φ d d Equazioni di congruenza = ε (z) εct (z) = ε (z) εct (z) dz dz Legami cotitutivi e di aderenza non lineari Le equazioni ono riolte numericamente con una procedura numerica iterativa Uguale corrimento acciaio-cl e lamina-cl nella ezione caricata
Legami cotitutivi ACCIAIO: non lineare FIBRE: elatico-lineare σ [kg/cmq] 8 6 4 2 3 σ [Mpa] 2 1 % 5% 1% 15% 2% 25% Legame di aderenza FRP/ calcetruzzo Fib bulletin 14, 21 ε 3 ε [mm/m] 6 9 acciaio /calcetruzzo Eligehauen et al., 1983 τ τ τ1 τ3 1 2 3
45 N [kn] 3 τ max =4.5MPa 1 =.15 Analii Parametriche L t [mm] 2 15 τ max = 4.5MPa 1 =.25 15 max=.3mm max=.6mm 1 E FRP [Gpa] 25 4 1 5 max=.3mm max=.6mm 5 25 E FRP [Gpa] 45 4 N num [kn] Regreione dei riultati numerici 3 L t,num [cm] 2 2 1 N th [kn] 2 4 N th = b E t τ max max L t,th 1 L t,th [cm] 2 3 = E t / τ max (4.6 1 + 1.2 max )
Confronto teorico - perimentale τ [MPa] 3.6 1.8 exp. N=.15 Nu exp. N=.25 Nu exp. N=.4 Nu exp. N=.85 Nu model TL3-1 ε.4.2 exp. N=.15 Nu exp. N=.25 Nu exp. N=.4 Nu exp. N=.85 Nult model TL3-1 τ [MPa] 3.6 1.8 1 4 x [mm] 7 1 exp. N=.1 Nu exp. N=.25 Nu exp. N=.35 Nu model TL4-15. 1 4 x [mm] 7 1 ε.2.1 exp. N=.1 Nu exp. N=.25 Nu exp. N=.35 Nu model TL4-15. 3 6 x [mm] 9 12 15. 3 6 x [mm] 9 12 15
INFLUENZA DEL LEGAME DI ADERENZA FRP-CALCESTRUZZO 3 N [kn] 2 L t = 15.3 cm 3 N [kn] 2 linear bilinear 2 FRP layer teel bar φ1 τ max = 4.5 Mpa 1 =.25 mm max =.3 mm teel rebar + FRP = max 1 L t = 8.6 cm linear bi-linear τ max = 4.5 Mpa 1 =.25 mm max =.3 mm 1 1.1 L [mm].2 max =.3..2 ε m.4.6 = 1 teel yielding only teel rebar La legge lineare ovratima il traferimento degli forzi La legge bilineare porta in conto il degrado dei materiali, ma neceita di una maggiore lunghezza di traferimento per gli forzi
Il traferimento degli forzi dalla lamina al calcetruzzo i viluppa in una ridotta lunghezza di incollaggio e la rottura è governata dalla crii del legame di aderenza tra calcetruzzo e FRP Il legame di aderenza perimentale conferma la forma bilineare uggerita dalla letteratura tecnica, anche e la definizione del maimo corrimento è incerta Il legame di aderenza bilineare permette di raggiungere una maggiore reitenza e maggiori lunghezze di aderenza ono diponibili Le formulazioni emplificate del carico di delaminazione e della lunghezza di ancoraggio, ottenute dall analii parametrica, ono utili per la progettazione di un adeguata lunghezza di ancoraggio che aicuri il maimo traferimento della forza di trazione
A erie of 14 loading tet ha been performed on the period February-July 23 at the Magnel Laboratory of Gent Univerity (Belgium) The reearch project aim to invetigate the bond behaviour between concrete and FRP carbon laminate and to verify the efficiency of different anchorage ytem at the end of the laminate Different anchorage ytem have been conidered: Sufficient tranfer lenght Steel plate with/without bolt FRP plate FRP bar Bond tet & Anchorage ytem
Intrument Strain gauge LVDT
Failure mode Delamination of fibre wa followed by tenile fracture of fibre or by crii of the anchorage Lower failure load were reached when fibre were applied on the horizontal plane due to local effect in the angle that can produce local delamination Steel plate, FRP plate and FRP bar gave all good reult in term of ultimate load if fibre are applied only on the vertical plane Strain ditribution evidenced that tranfer lenght are about 1 mm