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CNR-200/2004 Rinforzo a flessione di strutture in c.a. e c.a.p.

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Napoli 10 giugno <strong>200</strong>5<strong>CNR</strong>-<strong>200</strong>/<strong>200</strong>4<strong>R<strong>in</strong>forzo</strong> a <strong>flessione</strong> <strong>di</strong> <strong>strutture</strong><strong>in</strong> c.a. e c.a.p.Marisa PecceProfessore Or<strong>di</strong>nario <strong>di</strong> Tecnica delle CostruzioniUniversità del Sannio, Benevento, ITALY


RINFORZO a FLESSIONEIl progetto del r<strong>in</strong>forzo a <strong>flessione</strong> deve essere sviluppato effettuando la verificadella sezione più sollecitata a momento flettente, della zona <strong>di</strong> trave piùsollecitata a taglio, e curando i dettagli <strong>di</strong> <strong>in</strong>collaggio ed ancoraggio per evitarefenomeni <strong>di</strong> delam<strong>in</strong>azione che non consentano il completo sviluppo dellacapacità resistente dell’elemento r<strong>in</strong>forzato.L’<strong>in</strong>cremento <strong>di</strong> resistenza che si può ottenere <strong>di</strong>pende soprattuttodall’armatura <strong>in</strong> acciaio preesistente; i migliori risultati si ottengono per le travipoco armate, mentre l’<strong>in</strong>cremento può essere trascurabile per le travi con fortearmatura <strong>in</strong> cui la rottura era dovuta alla crisi del calcestruzzo compressoanche prima dell’applicazione del r<strong>in</strong>forzo.È importante verificare che il taglio resistente dell’elemento r<strong>in</strong>forzato siasuperiore a quello associato al <strong>di</strong>agramma del momento flettente <strong>di</strong> progetto.Poiché generalmente il r<strong>in</strong>forzo <strong>di</strong> FRP viene applicato su una struttura giàsollecitata, si deve tenere conto dello stato <strong>di</strong> deformazione della strutturaall’atto del r<strong>in</strong>forzo.Si ricorda che<strong>di</strong> regola, per l’elemento r<strong>in</strong>forzato, non può essere considerato un<strong>in</strong>cremento della capacità resistente <strong>di</strong> calcolo superiore al 60% <strong>di</strong> quelladell’elemento non r<strong>in</strong>forzato.


modalità <strong>di</strong> delam<strong>in</strong>azioneg + qModalità 1 Modalità 2zona fessuratazona <strong>di</strong> massimomomento flettenteModalità 4Modalità 3zona non fessurataModalità 1 (Delam<strong>in</strong>azione <strong>di</strong> estremità);Modalità 2 (Delam<strong>in</strong>azione <strong>in</strong>terme<strong>di</strong>a, causata da fessure per <strong>flessione</strong> nella trave);Modalità 3 (Delam<strong>in</strong>azione causata da fessure <strong>di</strong>agonali da taglio);Modalità 4 (Delam<strong>in</strong>azione causata da irregolarità e rugosità della superficie <strong>di</strong> calcestruzzo)


Il r<strong>in</strong>forzo a <strong>flessione</strong> con compositi si ottiene applicando uno o più strati <strong>di</strong>tessuto sulla superficie esterna della zona tesa dell’elemento da r<strong>in</strong>forzare.l’<strong>in</strong>tervento <strong>di</strong> r<strong>in</strong>forzo risulta efficace per sezioni a debole armaturaLa rottura per <strong>flessione</strong> si manifesta quando si raggiunge:- la massima deformazione plastica nel calcestruzzo compresso- una deformazione massima nella lam<strong>in</strong>a, ε fd, calcolata come:ε fuè la deformazione ultima a trazionedeformazione <strong>di</strong>progetto per rotturadelle lam<strong>in</strong>aε⎧ ε= m<strong>in</strong> η ⋅ , ε⎩fkfd ⎨ a fddγf⎫⎬⎭ε fddè la deformazionemassima perdelam<strong>in</strong>azione <strong>in</strong>terme<strong>di</strong>a


‣ Se il r<strong>in</strong>forzo è applicato <strong>in</strong> presenza <strong>di</strong> sollecitazioni preesistenti corrispondenti adun momento M o , maggiore del momento <strong>di</strong> fessurazione occorre valutare lo statodeformativo <strong>in</strong>iziale <strong>in</strong> ipotesi <strong>di</strong> comportamento elastico l<strong>in</strong>eare dei materiali e <strong>di</strong>calcestruzzo non reagente a trazione.‣ Se M o è m<strong>in</strong>ore del momento <strong>di</strong> fessurazione, può essere trascurato.Con riferimento alla sezione reagente omogeneizzata (n=E s/E c) il valore dell’asse neutro y osi ricavadall’annullamento del momento statico:S n=0 ⇒yobyo+ nAs2(yo− d 2 ) = nAs1(d − yo)2la deformazione nel calcestruzzo al lembo compresso, ε co, e al lemboteso, ε o, sono per l<strong>in</strong>earitàεco=MoyE Icocoεo= εcoh − yyooy 0essendo I coil momento <strong>di</strong> <strong>in</strong>erzia della sezioneomogeneizzata reagente non r<strong>in</strong>forzata.Ico=13by3o+nAs2(yo− d2)2+nAs1( d−yo)2La deformazione ε orappresenta qu<strong>in</strong><strong>di</strong> l’aliquota già presente <strong>in</strong> corrispondenza delle fibre <strong>di</strong>calcestruzzo dove verrà applicata la lam<strong>in</strong>a.


con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> rotturaAs2 Α εc0hddd21ε coεcu ε x = =ξ ξ d12ε s εy,d >ε ydtfb f εfdε fdbε0As1 Α b fAf A fε oεs2 ε σs2 σ s2σc σ cσs1 f ydσfσ fM zona 1 la rottura si att<strong>in</strong>ge per raggiungimento delladeformazione elastica limite <strong>di</strong> progetto nelle fibre ε fd zona 2 la rottura avviene per schiacciamento del calcestruzzocon acciaio teso snervato, quando nelle fibre non è stata ancoraraggiunta la deformazione limiteLe deformazioni normali nelle <strong>di</strong>verse fibre della sezione retta dell’elemento sicalcolano per l<strong>in</strong>earità assumendo come punto noto la deformazione ε fdnellefibre per la zona 1 e la deformazione ultima plastica del calcestruzzo ε cu


‣ Se gli acciai sono <strong>in</strong> fase elastica le tensioni si ottengonomoltiplicando le deformazioni per il modulo elastico, altrimenti siassumono pari al limite <strong>di</strong> snervamento.‣ La tensione nella lam<strong>in</strong>a può essere calcolata come prodottodella deformazione per il modulo elastico della lam<strong>in</strong>a.‣ Per evitare che l’acciaio teso sia <strong>in</strong> campo elastico, l’asse neutroa<strong>di</strong>mensionalizzato ξ=x/d non deve superare il valore limite talecheεεcuyd=ξlim1−ξlim


Collasso per delam<strong>in</strong>azione‣ La delam<strong>in</strong>azione <strong>di</strong>pende da una serie <strong>di</strong> fattori: ubicazione della zona<strong>di</strong> formazione delle fessure e la tipologia <strong>di</strong> queste ultime (fessuretaglianti e/o flessionali), la presenza <strong>di</strong> irregolarità sulla superficie <strong>di</strong>applicazione del r<strong>in</strong>forzo, la concentrazione <strong>di</strong> tensioni nelle zone <strong>di</strong>ancoraggio.‣ Per travi <strong>in</strong> c.a., la <strong>di</strong>stanza massima ‘a’ dall’appoggio a cui applicare lalam<strong>in</strong>a senza che sia abbia delam<strong>in</strong>azione si calcola uguagliando lamassima forza <strong>di</strong> trazione trasferibile, F max, alla forza <strong>di</strong> trazionetrasferita ad una <strong>di</strong>stanza a+l edall’appoggio sotto l’azione del caricoultimo agente sull’elemento. I valori della massima forza trasferibile,F max, e della lunghezza <strong>di</strong> ancoraggio, l e, si calcolano con le formule <strong>di</strong>ancoraggio riportate al § 4.2.3.‣ Se non si procede alla verifica della lunghezza <strong>di</strong> ancoraggio èpossibile utilizzare sistemi tecnologici speciali per l’ancoraggio delleestremità delle lam<strong>in</strong>e


Se l’ancoraggio si realizza <strong>in</strong> una zona con elevate sollecitazioni taglianti,che possono <strong>in</strong>durre fessure <strong>in</strong>cl<strong>in</strong>ate, la forza <strong>di</strong> ancoraggio del r<strong>in</strong>forzodeve essere valutata <strong>in</strong>crementando il momento <strong>di</strong> calcolo sollecitantedella quantità:l bM = V⋅asdu 1a 1dove V Sdè il taglio sollecitante <strong>di</strong> progetto, a 1=0.9⋅d⋅(1−cotα), α èl’<strong>in</strong>cl<strong>in</strong>azione dell’armatura a taglio e d è l’altezza utile della sezione.


sistemi <strong>di</strong> ancoraggio (si possono usare certificandone la vali<strong>di</strong>tà•‘ventagli’<strong>di</strong> fibre• Lam<strong>in</strong>e <strong>di</strong> acciaio o FRP<strong>in</strong>collate e/o bullonateall’estremitàNear-surface mounted FRProds/lam<strong>in</strong>ates


Analisi del comportamento agli stati limite <strong>di</strong> servizio‣ Limitazione delle tensioni allo SLS (§ 4.2.3.2)‣ Controllo dell’<strong>in</strong><strong>flessione</strong> sotto i carichi dello SLS (§ 4.2.3.3)‣Controllo della fessurazione (§ 4.2.3.4)‣ Le verifiche <strong>in</strong> con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> servizio possono essere svolte <strong>in</strong> campoelastico-l<strong>in</strong>eare tenendo conto sia del comportamento per sezione<strong>in</strong>teramente reagente che per sezione fessurata.‣ Va tenuta <strong>in</strong> conto l’eventuale presenza <strong>di</strong> un carico al momentodell’applicazione della lam<strong>in</strong>a.‣ Le tensioni nei materiali sono valutabili per sovrapposizione deglieffetti.• Le ipotesi alla base del calcolo sono:- comportamento elastico l<strong>in</strong>eare dei materiali;- conservazione della planeità delle sezioni rette;- assenza <strong>di</strong> scorrimenti tra calcestruzzo ed armatura metallica e tracalcestruzzo e lam<strong>in</strong>a <strong>di</strong> r<strong>in</strong>forzo <strong>in</strong> FRP: proporzionalità tra la tensionedell’acciaio e della lam<strong>in</strong>a rispetto a quella <strong>di</strong> una fibra <strong>di</strong> calcestruzzoposta alla stessa quota attraverso coefficienti <strong>di</strong> omogeneizzazione- i valori dei coefficienti <strong>di</strong> omogeneizzazione devono essere stabilititenendo conto dell’evoluzione della viscosità e qu<strong>in</strong><strong>di</strong> facendoriferimento a situazioni sia a breve che a lungo term<strong>in</strong>e


Verifica delle frecce• Il calcolo della freccia per travi <strong>di</strong> c.a. r<strong>in</strong>forzate con FRP può essereeffettuato me<strong>di</strong>ante <strong>in</strong>tegrazione del <strong>di</strong>agramma delle curvature. Queste ultimepossono essere valutate attraverso un’analisi non l<strong>in</strong>eare che tenga contodella fessurazione e dell’effetto irrigidente del calcestruzzo teso.• In alternativa sono possibili analisi semplificate del tipo <strong>di</strong> quelle <strong>in</strong> uso per leor<strong>di</strong>narie sezioni <strong>di</strong> c.a., sempre che siano suffragate da adeguatesperimentazioni.• Il calcolo della freccia può essere effettuato portando <strong>in</strong> conto l’effetto <strong>di</strong>tension stiffen<strong>in</strong>g (effetto irrigidente) del calcestruzzo, utilizzando unapproccio tecnico che <strong>in</strong>troduce tale effetto nell’espressione deglispostamenti me<strong>di</strong>ante opportuni coefficienti.• Le formule per il calcolo delle frecce relative al c.a. si possono ancorautilizzare tenendo conto della presenza del r<strong>in</strong>forzo esterno nel calcolo delle<strong>in</strong>erzie.‣ E’ possibile utilizzare modellazioni più accurate per il calcolo delle freccepurché siano supportate da adeguate evidenze sperimentali.‣ La presenza <strong>di</strong> una con<strong>di</strong>zione <strong>di</strong> carico preesistente all’applicazione delr<strong>in</strong>forzo può essere <strong>in</strong>trodotta sovrapponendo gli effetti e qu<strong>in</strong><strong>di</strong> i contributidelle frecce delle <strong>di</strong>verse fasi se il calcolo è l<strong>in</strong>eare


stati limite <strong>di</strong> serviziodeformabilitàF/2 F/2trave fessurataxx 2.... . ......1MMI 1 I g I 2I 2 < I m < I 11/r 1 1/r 21/r 1 < 1/r m < 1/r 2comportamento me<strong>di</strong>oI 1 - <strong>in</strong>erzia sezione <strong>in</strong>tegraI 2 - <strong>in</strong>erzia sezione parzializzata1/r - curvaturaf=f1⎛ M⎜⎝ Mcrmax⎞⎟⎠2+ f2⎡ ⎛ M⎢1−⎜⎢⎣ ⎝ Mcrmax⎞⎟⎠2⎤⎥⎥⎦relazione momento-curvatura me<strong>di</strong>amf - frecciaf 1 - freccia sta<strong>di</strong>o If 2 - freccia sta<strong>di</strong>o IIM cr - momento <strong>di</strong> fessurazioneM max - momento massimo


Verifica dell’apertura delle fessure• I fenomeni fessurativi devono essere opportunamente contenuti dal momento chela presenza <strong>di</strong> fessure troppo numerose o troppo aperte potrebbe ridurrenotevolmente la durabilità delle <strong>strutture</strong>, la loro funzionalità, il loro aspetto epotrebbe danneggiare l’<strong>in</strong>tegrità del legame <strong>di</strong> aderenza all’<strong>in</strong>terfaccia lam<strong>in</strong>acalcestruzzo.• I limiti <strong>di</strong> fessurazione delle <strong>strutture</strong> r<strong>in</strong>forzate con FRP devonosod<strong>di</strong>sfare le prescrizioni contenute nella normativa vigente.wm=εfm⋅srm•E’ possibile utilizzare modellazioni <strong>di</strong>sponibili <strong>in</strong> leteratura per il calcolodell’aperture delle fessure purché siano supportate da adeguate evidenzesperimentaliverifica w


Verifica delle tensioni• evitare lo snervamento dell’acciaio e mitigare i fenomeni <strong>di</strong> viscosità nelcalcestruzzo e nel r<strong>in</strong>forzo esterno• <strong>in</strong> presenza <strong>di</strong> un momento M 0agente sulla sezione all’atto dell’applicazionedel r<strong>in</strong>forzo e <strong>di</strong> un momento M 1dovuto ai carichi applicati dopo l’<strong>in</strong>tervento,le tensioni <strong>in</strong>dotte nei materiali dal momento complessivo M = M 0+ M 1possono essere valutate per sovrapposizione degli effetti• per le verifiche delle tensioni nel calcestruzzo e nell’acciaio si fa riferimentoalle <strong>in</strong><strong>di</strong>cazioni della normativa vigente per il cemento armato.• limitazione delle tensioni nelle fibresotto con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> carico semi-permanentidove f fkè la tensione <strong>di</strong> rottura caratteristica delle fibre,il coefficiente η è <strong>di</strong>versificato <strong>in</strong> funzione delle fibre e i valori <strong>in</strong><strong>di</strong>cativi perCFRP, AFRP e GFRP sono riportati nel capitolo relativo alle basi del progetto<strong>di</strong> r<strong>in</strong>forzo.σ ≤ηfffk


Verifica delle tensioni(1)P In con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> servizio le tensioni nelle fibre, calcolate per la comb<strong>in</strong>azione <strong>di</strong> carico quasipermanente, devono sod<strong>di</strong>sfare la limitazioneσ ≤η fffk, essendo f fkla tensione caratteristica <strong>di</strong> rottura delle fibre ed η il fattore <strong>di</strong> conversione, i cui valori sonosuggeriti nel § 3.6.Le tensioni nel calcestruzzo e nell’acciaio vanno limitate <strong>in</strong> accordo con quanto prescritto nellaNormativa vigente.(2) In presenza <strong>di</strong> un momento M 0agente sulla sezione all’atto dell’applicazione del r<strong>in</strong>forzo e <strong>di</strong> unmomento M 1dovuto ai carichi applicati dopo l’<strong>in</strong>tervento, le tensioni <strong>in</strong>dotte dal momento complessivoM=M 0+M 1possono essere valutate <strong>in</strong> maniera ad<strong>di</strong>tiva, nel modo seguente:•tensioni nel calcestruzzo: σ c= σ c0+ σ c1, σ c0= M 0/ W 0,cs, σ c1= M 1/ W 1,cs;•tensioni nell’acciaio teso: σ s= σ s0+ σ s1, σ s0= n sM 0/ W 0,si, σ s1= n sM 1/ W 1,si;•tensioni nelle fibre: σ f= n fM 1/ W 1,fi.Nelle relazioni sopra riportate, con riferimento alla Figura 4-10, i moduli <strong>di</strong> resistenza sono così def<strong>in</strong>iti:- W 0,cs=I 0/x 0: modulo <strong>di</strong> resistenza della sezione <strong>in</strong> c.a. relativo al lembo <strong>di</strong> calcestruzzo piùcompresso;- W 0,si=I 0/(d-x 0): modulo <strong>di</strong> resistenza della sezione <strong>in</strong> c.a. relativo all’acciaio <strong>in</strong> trazione;- W 1,cs= I 1/x 1: modulo <strong>di</strong> resistenza della sezione <strong>in</strong> c.a. r<strong>in</strong>forzata relativo al lembo <strong>di</strong> calcestruzzopiù compresso;- W 1,si=I 1/(d-x 1): modulo <strong>di</strong> resistenza della sezione <strong>in</strong> c.a. r<strong>in</strong>forzata relativo all’acciaio <strong>in</strong> trazione;- W 1,fi=I 1/(H-x 1): modulo <strong>di</strong> resistenza della sezione <strong>in</strong> c.a. r<strong>in</strong>forzata relativo alle fibre.Inoltre, per quanto riguarda le caratteristiche geometriche della sezione retta e la posizione dell’asseneutro, nell’ipotesi che il momento M 0<strong>in</strong>duca fessurazione nella sezione, i momenti <strong>di</strong> <strong>in</strong>erzia I 0e I 1e le<strong>di</strong>stanze x 0e x 1degli assi neutri dall’estremo lembo compresso sono relativi, rispettivamente, allacon<strong>di</strong>zione <strong>di</strong> sezione <strong>in</strong> c.a. fessurata e non r<strong>in</strong>forzata, e <strong>di</strong> sezione <strong>in</strong> c.a. fessurata e r<strong>in</strong>forzata conFRP.Anche <strong>in</strong> questo caso i coefficienti <strong>di</strong> omogeneizzazione utilizzati devono tenere conto della viscosità delcalcestruzzo e qu<strong>in</strong><strong>di</strong> della <strong>di</strong>st<strong>in</strong>zione tra verifiche a breve ed a lungo term<strong>in</strong>e.


Duttilità• capacità <strong>di</strong> deformazione <strong>in</strong> campo plastico: <strong>di</strong>pende sia dalcomportamento della sezione, sia dalle modalità effettive <strong>di</strong> collassodell’elemento.• Per la sezione si ottiene un comportamento più duttile quando il collassoavviene per rottura a compressione del calcestruzzo.• Il superamento della resistenza a trazione della lam<strong>in</strong>a comporta unamodalità <strong>di</strong> rottura <strong>di</strong> tipo fragile.• La duttilità è <strong>in</strong>fluenzata dalla modalità <strong>di</strong> rottura dell’elemento nel suocomplesso, <strong>in</strong><strong>di</strong>pendentemente dal tipo <strong>di</strong> sezione, ed è decisamente<strong>in</strong>feriore quando si verifica la delam<strong>in</strong>azione.F/F max,ref21rotture perA3delam<strong>in</strong>azioneA4A1A2trave r<strong>in</strong>forzatacon ancoraggitrave non r<strong>in</strong>forzata00.0 0.5 δ/δ max,ref 1.0 1.5


tagliomeccanismi resistentimeccanismo resistente ad arco + meccanismo resistente a travemeccanismo resistente ad arcorilevante nelle travi cortemeccanismo resistente a traveeffetto pett<strong>in</strong>e o bietta<strong>in</strong>granamentosp<strong>in</strong>otto


RINFORZO A TAGLIO CON LAMINE IN FRPIl r<strong>in</strong>forzo a taglio si realizza con strisce <strong>di</strong> tessuto, su uno o più strati, <strong>in</strong> aderenzaalla superficie esterna dell’elemento da r<strong>in</strong>forzare. Le strisce possono essereapplicate <strong>in</strong> maniera <strong>di</strong>scont<strong>in</strong>ua, con spazi vuoti fra strisce consecutive, oppure <strong>in</strong>maniera cont<strong>in</strong>ua, con strisce a<strong>di</strong>acenti l’una all’altra.β = 90 °0 ° < β < 180°0 ° < β < 180°<strong>in</strong>crociatiLaterale Ad U AvvolgimentoIl r<strong>in</strong>forzo ad U può essere reso efficace come quello a completo avvolgimento<strong>in</strong>serendo sistemi <strong>di</strong> ancoraggio alle estremità libereIl r<strong>in</strong>forzo a taglio può anche essere realizzato me<strong>di</strong>ante l’<strong>in</strong>serimento <strong>di</strong> barre olam<strong>in</strong>e <strong>di</strong> materiale composito <strong>in</strong> apposite fessure praticate sulle facce esternedell’elemento. Tale tipologia <strong>di</strong> r<strong>in</strong>forzo non è oggetto delle presenti Istruzioni;qualora fosse utilizzata, la sua efficacia dovrebbe essere supportata da evidenzesperimentali.


• L’EFFICIENZA DEL SISTEMA SI MANIFESTA SOPRATTUTTO PER GLIELEMENTI IN C.A. DOVE VI È CARENZA DI ARMATURA TRASVERSALE E LACRISI PER TAGLIO SI RAGGIUNGE PER TRAZIONE DIAGONALE.• IN COMPRESSIONE, LE LAMINE NON POSSONO FORNIRE UN CONTRIBUTODI RILIEVO ATTESA L’ELEVATA DEFORMABILITÀ; TUTTAVIA POSSONOFORNIRE UN EFFETTO DI CONFINAMENTO PER IL CALCESTRUZZOCOMPRESSO.• L’APPLICAZIONE ESTERNA DEL RINFORZO CONDUCE AD UNA NUOVAMODALITA’ DI ROTTURA CHE SI AFFIANCA A QUELLE TRADIZIONALIDEGLI ELEMENTI IN C.A..LA DELAMINAZIONERottura acompressione delpuntone <strong>di</strong>calcestruzzocompressoFFRottura atrazionedella fibraDelam<strong>in</strong>azione


Rottura a trazionedell’FRPDelam<strong>in</strong>azione


Il contributo dell’FRPalla resistenza a taglioSi noti che ogni striscia contribuisce <strong>in</strong> modo <strong>di</strong>versoDiversalunghezza<strong>di</strong> aderenza


Resistenza <strong>di</strong> calcolo a taglio(1) La resistenza <strong>di</strong> calcolo a taglio dell’elemento r<strong>in</strong>forzato allo SLU si valuta come:{ }V = m<strong>in</strong> V + V + V , VRd Rd,ct Rd,s Rd,f Rd,maxV Rd,ctV Rd,sV Rd,fV Rd,maxcontributo del calcestruzzocontributo dell’armatura trasversale <strong>in</strong> acciaiocontributo del r<strong>in</strong>forzo <strong>in</strong> FRPresistenza della biella compressa <strong>di</strong> calcestruzzo


(2) Nel caso <strong>di</strong> r<strong>in</strong>forzo laterale su una sezione rettangolare, il contributo del r<strong>in</strong>forzo <strong>in</strong> FRP, V Rd,fpuò essere valutato <strong>in</strong> base al meccanismo <strong>di</strong> “cucitura” delle fessure da taglio, nel modo seguente:γ Rdmodello <strong>di</strong> resistenza da assumere pari ad 1.2d è l’altezza utile della sezione, h w l’altezza dell’animaffedt f1 s<strong>in</strong> wV = βm<strong>in</strong> 0.9 d, h f 2 tγ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ s<strong>in</strong>θ⋅ p{ }fRd,f w fed fRdè la resistenza efficace <strong>di</strong> calcolo del r<strong>in</strong>forzo (riportata successivamente)è lo spessore del r<strong>in</strong>forzo <strong>in</strong> FRPfβè l’angolo <strong>di</strong> <strong>in</strong>cl<strong>in</strong>azione delle fibre rispetto all’asse longitu<strong>di</strong>nale dell’elementoθ è l’angolo <strong>di</strong> <strong>in</strong>cl<strong>in</strong>azione delle fessure rispetto all’asse della travep fe w fsono, rispettivamente, il passo e la larghezza delle strisce, misuratiortogonalmente alla <strong>di</strong>rezione delle fibre


(3) Nel caso <strong>di</strong> r<strong>in</strong>forzo ad U o <strong>di</strong> r<strong>in</strong>forzo <strong>in</strong> avvolgimento su una sezionerettangolare, il contributo del r<strong>in</strong>forzo <strong>in</strong> FRP,V Rd,f , è basato sul meccanismoa traliccio <strong>di</strong> Moersch e risulta:1 cotθ+ cotβV = ⋅0.9d⋅ f ⋅2t⋅ ⋅Rd,f fed fγ s<strong>in</strong>( θ+β)Rdwfpf(4) Nel caso <strong>di</strong> r<strong>in</strong>forzo <strong>in</strong> avvolgimento con fibre ortogonali all’assedell’elemento da r<strong>in</strong>forzare (β=90°), avente sezione circolare <strong>di</strong> <strong>di</strong>ametro D,il contributo del r<strong>in</strong>forzo <strong>in</strong> FRP risulta essere <strong>in</strong>vece:1 πV = ⋅D⋅ f ⋅ ⋅t⋅cotθγ 2Rd,f fed fRd(5) Nelle espressioni è possibile <strong>in</strong>trodurre il passo pfdelle strisce _ misurato lungol’asse dell’elemento, al posto <strong>di</strong> p f , tenendo presente che p f = ⋅senβ_resistenza <strong>di</strong> progettop f


Resistenza efficace <strong>di</strong> progettoIn corrispondenza delle fessure da taglio si manifestano delle concentrazioni tensionaliall’<strong>in</strong>terfaccia calcestruzzo-FRP che possono <strong>in</strong>nescare la delam<strong>in</strong>azione del r<strong>in</strong>forzo.Una procedura semplificata per valutare lo stato tensionale responsabile del fenomeno consistenell’<strong>in</strong>trodurre la cosiddetta “resistenza efficace” del r<strong>in</strong>forzo, def<strong>in</strong>ita come la tensione <strong>di</strong> trazione<strong>in</strong> esso presente all’atto della delam<strong>in</strong>azione.(2) Nel caso <strong>di</strong> <strong>di</strong>sposizione laterale su una sezione rettangolare, la resistenza efficace <strong>di</strong> calcolodel r<strong>in</strong>forzo è fornita dalla relazione:ffedzrid,eq= f ⋅ ⋅ 1−0.6⋅fdd⎜{ ⋅d h }m<strong>in</strong> 0.9 ,w⎛⎜⎝zleqrid,eq⎞⎟⎠2,dove ffddè la resistenza <strong>di</strong> progetto alla delam<strong>in</strong>azione, da valutarsi me<strong>di</strong>ante la (4.4) tenendo contodel successivo punto (5), d è l’altezza utile della sezione, h w è l’altezza dell’anima della trave ed i-noltre:sfz = z + l , z = m<strong>in</strong>rid,eq rid eq rid { 0.9 ⋅d, hw} −l ⋅ s<strong>in</strong> β , l = ⋅ s<strong>in</strong>β,e eqf / Eessendo l ela lunghezza efficace <strong>di</strong> ancoraggio, fornita dalla (4.1), β l’angolo <strong>di</strong> <strong>in</strong>cl<strong>in</strong>azione dellefibre rispetto all’asse longitu<strong>di</strong>nale dell’elemento, s flo scorrimento ultimo <strong>di</strong> delam<strong>in</strong>azione da assumersipari a 0.2 mm (vedere Appen<strong>di</strong>ce B) edFRP nella <strong>di</strong>rezione delle fibre.Effd<strong>di</strong>l modulo <strong>di</strong> elasticità normale del r<strong>in</strong>forzo <strong>di</strong>f


(3) Nel caso <strong>di</strong> <strong>di</strong>sposizione ad U su una sezione rettangolare, la resistenza efficace <strong>di</strong> calcolodel r<strong>in</strong>forzo è fornita dalla relazione:ffed⎡ 1= f ⋅ − ⋅fdd ⎢⎣⋅s<strong>in</strong>βe1 3 m<strong>in</strong> 0.9 ,l{ ⋅ d h }w⎤⎥⎦.(4) Nel caso <strong>di</strong> <strong>di</strong>sposizione <strong>in</strong> avvolgimento su una sezione rettangolare, la resistenza efficace<strong>di</strong> calcolo del r<strong>in</strong>forzo è fornita dalla relazione:⎡ 1 l ⋅s<strong>in</strong>β ⎤e1⎡ l ⋅s<strong>in</strong>β ⎤ef = f ⋅ 1 ( ) 1fed fdd ⎢ − ⋅ ⎥+ φ ⋅ f − f ⋅R fd fdd ⎢ −⎥,⎣ 6 m<strong>in</strong>{ 0.9 ⋅d, hw} ⎦ 2 ⎣ m<strong>in</strong>{ 0.9 ⋅d,hw}⎦dove ffdè la resistenza <strong>di</strong> progetto a rottura del r<strong>in</strong>forzo <strong>di</strong> FRP, da valutarsi come nel § 3, ed <strong>in</strong>oltre:rbφ = cc0.2 + 1.6 ⋅ , 0 ≤ ≤ 0.5 ,Rwrbwessendo r cil raggio <strong>di</strong> curvatura dell’arrotondamento dello spigolo della sezione attorno a cui è avvoltoil r<strong>in</strong>forzo, bwla larghezza dell’anima della sezione.Nell’equazione (4.31) il contributo del secondo term<strong>in</strong>e va considerato solo se positivo.


(5) Nella valutazione della resistenza <strong>di</strong> progetto alla delam<strong>in</strong>azione, ffdd(eq. (4.4)), <strong>in</strong>tervieneil coefficiente <strong>di</strong> ricoprimento k b fornito dalla (4.3): nel presente paragrafo, nel caso <strong>di</strong> r<strong>in</strong>forzi <strong>di</strong>scont<strong>in</strong>uisotto forma <strong>di</strong> strisce, si deve porre b f = w f e b = p f , mentre nel caso <strong>di</strong> r<strong>in</strong>forzi cont<strong>in</strong>uisotto forma <strong>di</strong> fogli o <strong>di</strong> strisce a<strong>di</strong>acenti, si deve porre b f= b = m<strong>in</strong>{0.9 ⋅d, h w} ⋅ s<strong>in</strong>( θ + β) / s<strong>in</strong>θ,essendo hwl’altezza dell’anima della trave.(6) Se si adottano <strong>di</strong>spositivi atti a v<strong>in</strong>colare le estremità libere <strong>di</strong> r<strong>in</strong>forzi ad U e si <strong>di</strong>mostra chela loro resistenza è almeno pari a quella del r<strong>in</strong>forzo avvolto attorno allo spigolo della sezione, la resistenzaefficace <strong>di</strong> calcolo può essere ottenuta a partire dalla (4.31). In caso contrario, la resistenzaefficace <strong>di</strong> calcolo del r<strong>in</strong>forzo è fornita dalla (4.30).(7) Nel caso <strong>di</strong> avvolgimento <strong>in</strong> fogli con β = 90°, applicato su una sezione circolare <strong>di</strong> <strong>di</strong>ametroD, la resistenza efficace <strong>di</strong> calcolo del r<strong>in</strong>forzo è fornita dalla relazione:f = E ⋅ εfed f f,max,dove Efè il modulo <strong>di</strong> elasticità normale del r<strong>in</strong>forzo <strong>di</strong> FRP nella <strong>di</strong>rezione delle fibre e εf,maxè unopportuno valore limite da imporre alla deformazione <strong>di</strong> quest’ultimo. In mancanza <strong>di</strong> una determ<strong>in</strong>azionepiù accurata, si può assumere εf,max= 0.005.


Resistenza <strong>di</strong> progetto a torsioneLa resistenza <strong>di</strong> progetto a torsione dell’elemento r<strong>in</strong>forzato può essere valutata attraverso la seguenterelazione:{ }T = m<strong>in</strong> T + T , T ,Rd Rd,s Rd,f Rd,maxdove TRd,sè il contributo dell’armatura <strong>di</strong> acciaio, da valutarsi <strong>in</strong> accordo con i Co<strong>di</strong>ci e la LetteraturaTecnica più recente; TRd,fè il contributo del r<strong>in</strong>forzo <strong>di</strong> FRP, da valutarsi come <strong>in</strong><strong>di</strong>cato nel seguito;TRd,maxè la resistenza della biella compressa <strong>di</strong> calcestruzzo, da valutarsi <strong>in</strong> accordo con i Co<strong>di</strong>cie la Letteratura Tecnica più recente.(2) Il contributo dell’armatura <strong>di</strong> acciaio, TRd,s, è fornito da:⎧ AswA⎫lT = m<strong>in</strong> 2 cot , 2 tanRd,s ⎨ ⋅ ⋅B ⋅ f ⋅ θ ⋅ ⋅B ⋅ f ⋅ θe ywd e yd ⎬⎩ pue⎭,dove Aswè l’area della sezione <strong>di</strong> un braccio <strong>di</strong> una staffa, p è il passo delle staffe, Beè l’area racchiusadal poligono avente per vertici i baricentri delle armature longitu<strong>di</strong>nali, fywdè la resistenza <strong>di</strong>progetto allo snervamento dell’acciaio dell’armatura trasversale, A lè l’area totale delle armaturelongitu<strong>di</strong>nali, ueè il perimetro del predetto poligono, fydè la resistenza <strong>di</strong> progetto allo snervamentodell’acciaio dell’armatura longitu<strong>di</strong>nale e θ è l’angolo <strong>di</strong> <strong>in</strong>cl<strong>in</strong>azione delle bielle compresse rispettoall’asse dell’elemento (<strong>in</strong> mancanza <strong>di</strong> determ<strong>in</strong>azione più accurata, si può assumere θ =45°).


(3) La resistenza della biella compressa <strong>di</strong> calcestruzzo nella (4.34), è data da:T = 0.50⋅ f ⋅B ⋅ h ,Rd,max cd e sdove fcdè la resistenza <strong>di</strong> progetto a compressione del calcestruzzo, h sè lo spessore della sezioneanulare fittizia resistente, pari ad 1/6 del <strong>di</strong>ametro del cerchio massimo <strong>in</strong>scritto nel poligono aventeper vertici i baricentri delle armature longitu<strong>di</strong>nali.(4) Nel caso <strong>in</strong> cui dalla (4.35) risulti che la m<strong>in</strong>ima resistenza a torsione è quella dell’armaturatrasversale, il contributo del r<strong>in</strong>forzo <strong>di</strong> FRP nella 4.34 è fornito da:1wfT = ⋅2⋅ f ⋅t ⋅b⋅h⋅ ⋅ cotθ,Rd,f fed fγpRdfdove il coefficiente parziale γ Rd deve essere assunto pari a 1.20 (tab. 3.3), ffedè la resistenza efficace<strong>di</strong> calcolo del r<strong>in</strong>forzo, da valutarsi come nel § 4.3.3.2, t fè lo spessore della striscia o del foglio<strong>di</strong> FRP, b è la base della sezione, h è l’altezza della sezione, θ è l’angolo <strong>di</strong> <strong>in</strong>cl<strong>in</strong>azione delle biellecompresse rispetto all’asse dell’elemento (<strong>in</strong> mancanza <strong>di</strong> determ<strong>in</strong>azione più accurata, si può assumereθ =45°), wfe p fsono, rispettivamente, la larghezza ed il passo delle strisce, misurati ortogonalmentealla <strong>di</strong>rezione delle fibre. Si noti che nel caso <strong>di</strong> strisce applicate <strong>in</strong> a<strong>di</strong>acenza o nel caso<strong>di</strong> fogli il rapporto w f /p f è pari ad 1.0.


(5) Se dalla (4.35) risulta che la m<strong>in</strong>ima resistenza a torsione è quella dell’armatura longitu<strong>di</strong>nale,non è possibile effettuare un r<strong>in</strong>forzo <strong>di</strong> FRP.(6) Nel caso <strong>di</strong> sollecitazione comb<strong>in</strong>ata <strong>di</strong> torsione, TSdlimitazione:TTVSdSd+ ≤ 1 ,VRd,max Rd,max, e taglio, VSdTAGLIO + TORSIONE, deve essere sod<strong>di</strong>sfatta la<strong>in</strong> cui T Rd,maxsi valuta con l’ausilio della (4.36) e VRd,maxsi valuta secondo la Normativa vigente. Ilcalcolo del r<strong>in</strong>forzo a torsione si esegue <strong>in</strong><strong>di</strong>pendentemente da quello del r<strong>in</strong>forzo a taglio: l’areacomplessiva <strong>di</strong> r<strong>in</strong>forzo è conseguentemente la somma delle s<strong>in</strong>gole aree competenti all’<strong>in</strong>terventoper il taglio ed all’<strong>in</strong>tervento per la torsione.Limitazioni e dettagli costruttivi(1) Nel caso <strong>di</strong> r<strong>in</strong>forzi per torsione, gli spigoli della sezione dell’elemento da r<strong>in</strong>forzare a contattocon il materiale composito devono essere arrotondati, <strong>in</strong> modo da evitare il tranciamento <strong>di</strong>quest’ultimo. Il raggio <strong>di</strong> curvatura, r c, dell’arrotondamento deve essere non m<strong>in</strong>ore <strong>di</strong> 20 mm.(2) Nei r<strong>in</strong>forzi eseguiti con strisce <strong>in</strong> materiale composito, la larghezza w f ed il passo p’ f <strong>di</strong> queste,misurati (<strong>in</strong> mm) ortogonalmente alla <strong>di</strong>rezione delle fibre, dovranno rispettare le seguenti limitazioni:50 mm ≤ w f ≤ 250 mm, e w f ≤ p’ f ≤ m<strong>in</strong>{0.5·d, 3·w f , w f + <strong>200</strong> mm}.

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