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Prestazioni meccaniche di calceestruzzi fibrorinforzati con fibre polimeriche a bassi dosaggi

Luisa Pani - Università di Cagliari - Dipartimento Ingegneria Strutturale

1

PRESTAZIONI MECCANICHE

DI CALCESTRUZZI

FIBRORINFORZATI CON FIBRE

POLIMERICHE A BASSI

DOSAGGILuisa Pani

Progettare e realizzare elementi strutturali in calcestruzzo fibrorinforzato

CNR – Roma – 4 febbraio 2011



2

Tipo 0 senza fibre

Tipo A dosaggio volumetrico 0,33%

Tipo B dosaggio volumetrico 0,44%

Composizione del calcestruzzo a m3

CEM 42,5R II/A-L 300 kg

Acqua 200 l

Aggregati grossi 883 kg

Aggregati fini 937 kg

Additivo 1,2%



3

Caratteristiche delle fibre sintetiche impiegate:

miscela di polimeri poliolefinici monofilamento

peso specifico 0,91 kg/dm3

lunghezza 54 mm

diametro equivalente 0,48 mm

rapporto lunghezza/diametro 113





4

Lavorabilità del calcestruzzo

14

16

18

20

0 A Btipo di calcestruzzo

slu

mp

cm





5

Resistenza a compressione

0

10

20

30

40

50

60


resis

ten

za

a

co

mp

ressio

ne

MP

a

provino 1 provino 2 valore medio





6

Resistenza a trazione indiretta

0

1

2

3

4

5


resis

ten

za

a tra

zio

ne

ind

ire

tta

M

Pa

provino 1 provino 2 valore medio





7

Prova di flessione su 3 punti





8



9





10

Calcestruzzo di riferimento

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

CMOD (mm)

F

(kN

)

dosaggio fibre in volume = 0%





11

Calcestruzzo A - Vf = 0,33%

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

CMOD (mm)

F (

kN

)

dosaggio fibre in volume = 0,33%



12

Calcestruzzo B - Vf = 0,44%

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

CMOD (mm)

F

(kN

)

dosaggio fibre in volume = 0,44%



13

Peculiarità: le fibre conferiscono omogeneità al

calcestruzzo nel ramo ascendente

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,5 1

F (

kN

)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,5 1

F (

kN

)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 0,5

F (

kN

)



14

tipo provino LOP fL

(MPa)

fR,1

(MPa)

fR,2

(MPa)

fR,3

(MPa)

fR,4

(MPa)

0 1 4,1 4,4 - - -

0 2 2,7 2,9 - - -

0 3 3,6 3,7 - - -

0 4 1,6 2,3 - - -

A 1 2,3 3,3 1,0 1,0 0,9

A 2 2,4 3,3 1,0 1,0 1,0

A 3 2,4 3,3 1,0 1,0 0,9

A 4 2,6 3,5 0,8 0,8 0,8

B 1 2,9 4,1 2,5 2,7 2,6

B 2 3,0 3,9 1,7 1,7 1,6

B 3 3,4 4,2 1,2 1,2 1,2

B 4 3,6 4,3 1,4 1,4 1,4

Resistenze residue a trazione per flessione



15

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

LOP fr1 fr2 fr3 fr4

resistenza a trazione per flessione

MP

a

0 A B

Resistenza residue flessionali a trazione





16

Analisi teorica

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03

ε

σ (M

Pa)

sperimentale teorico

Provino 1; Vf = 0,33%





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Analisi teorica

Calcestruzzo FRC tipo A MR = 1,56 kNm

Calcestruzzo FRC tipo B MR = 2,30 kNm



18

Sezione in C.A. equivalente� Calcestruzzo FRC tipo A

� MR = 1,56 kNm

� %As equivalente = 0,4%

� Calcestruzzo FRC tipo B

� MR = 2,30 kNm

� %As equivalente = 0,6%





19

Model Code 2010 n. 55 Vol. 1 § 5.6.3



20

Classificazione

Calcestruzzo FRC tipo A

fR1,medio = 3,3 MPa

fR3,medio / fR1,medio = 0,28

fR1,medio / fL,medio = 1,37

fR1,medio / fL,medio > 0,4

fR3,medio / fR1,medio < 0,5

Calcestruzzo FRC tipo B

fR1,medio = 4,1 MPa

fR3,medio / fR1,medio = 0,43

fR1,medio / fL,medio = 1,27

fR1,medio / fL,medio > 0,4

fR3,medio / fR1,medio < 0,5



21

Conclusioni

� La presenza delle fibre non modifica la

lavorabilità del calcestruzzo. La classe di

consistenza per i calcestruzzi 0, A e B è S4.

� La resistenza a compressione

+16% calcestruzzo tipo B (Vf = 0,44%)

- 6% calcestruzzo tipo A (Vf = 0,33%)





22

Conclusioni� La resistenza a trazione indiretta.

+20% calcestruzzo tipo B (Vf = 0,44%)

+ 7% calcestruzzo tipo A (Vf = 0,33%)

� I calcestruzzi tipo A e B manifestano nel ramo

ascendente una costanza di prestazione

� I bassi dosaggi di fibre hanno prodotto un

comportamento degradante del materiale





23

Conclusioni� La resistenza flessionale residua ultima

raddoppia passando dal dosaggio volumetrico

Vf 0,33% a 0,44%.

� Si è osservata una costanza di prestazione

sia nel ramo ascendente che in quello

discendente solo per il calcestruzzo tipo A





24

Conclusioni� Il fibrorinforzo tipo A è equivalente ad una

%As = 0,4%

� Il fibrorinforzo tipo B è equivalente ad una

%As = 0,6%

� I calcestruzzi FRC tipo A e tipo B non

rientrano nella classificazione del Model

Code 2010 n. 55 Vol. 1 prevista per

applicazioni strutturali



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