Presentazione

UniversitUniversit degli Studi di Napoli Federico IIdegli Studi di Napoli Federico II

TESI DI LAUREATESI DI LAUREA

ANALISI TEORICO ANALISI TEORICO SPERIMENTALE DI ELEMENTI MURARI SPERIMENTALE DI ELEMENTI MURARI RINFORZATI CON FRP: MECCANISMI RESISTENTI E FORMULE DI RINFORZATI CON FRP: MECCANISMI RESISTENTI E FORMULE DI

PROGETTOPROGETTO

Relatori:Relatori:ChCh.mo .mo Prof.Prof. Ing. Gaetano Manfredi Ing. Gaetano Manfredi Ing.Ing. Andrea Andrea ProtaProta

Candidato:Candidato:Fabio Fabio NardoneNardone

Anno Accademico 2005/2006Anno Accademico 2005/2006

FacoltFacolt di Ingegneriadi IngegneriaDipartimento di Analisi e Progettazione StrutturaleDipartimento di Analisi e Progettazione Strutturale

ANALISI TEORICO SPERIMENTALE DI ELEMENTI MURARI RINFORZATI CON FRP: MECCANISMI RESISTENTI E FORMULE DI PROGETTO

ContenutiContenuti

INDICAZIONI NORMATIVE DELLA O.P.C.M. 3431

RESISTENZA A TAGLIO DI PANNELLI MURARI

VALUTAZIONE TEORICO-SPERIMENTALE DI PANNELLIMURARI NON RINFORZATI SOGGETTI AD AZIONI NEL PIANO

COMPORTAMENTO SPERIMENTALE DI PANNELLI MURARIRINFORZATI CON FRP

ANALISI CRITICA DELLE FORMULE PER IL PROGETTO DELRINFORZO DI PANNELLI MURARI FORNITE DALLA CNR DT200

CONCLUSIONI


ModalitModalit di rottura di pannelli soggetti ad azioni nel pianodi rottura di pannelli soggetti ad azioni nel piano

Rottura per Rottura per fessurazione diagonalefessurazione diagonale

Rottura per meccanismo Rottura per meccanismo di scorrimentodi scorrimento

Rottura per flessioneRottura per flessione


Indicazioni normative O.P.C.M. 3431Indicazioni normative O.P.C.M. 3431

8.2.2.1 Pressoflessione nel pianoEdifici di nuova costruzione

2 0u 0

d

M =l t 1-0.85f

La resistenza a taglio di ciascun elemento strutturale verrvalutata per mezzo della relazione seguente:

M =VHu 02

0 0

0 d

l t V= 1-2H 0.85f

8.2.2.2 Taglio

'tV =l vdt f

l lunghezza della parte compressa della parete; t spessore della parete; fvd=fvk/m resistenza a taglio muratura.

D.M. 20-11-87

Nel caso di una sezione rettangolare il momento ultimo pu essere calcolato come:

[8.3]

Rottura per meccanismo di Rottura per meccanismo di scorrimento (Mohrscorrimento (Mohr--Coulomb)Coulomb)

Rottura per flessioneRottura per flessione


Indicazioni normative O.P.C.M. 3431Indicazioni normative O.P.C.M. 3431

Sezione 11.5Edifici esistenti

l lunghezza pannello; t spessore della parete; 0 tensione normale media riferita allarea totale della sezione; b coefficiente correttivo legato alla distribuzione di sforzi sulla muratura, si pu assumere b=h/l , comunque non superiore ad 1,5.

ftd e 0d valori di calcolo della resistenza a trazione per fessurazione diagonale e della corrispondente resistenza a taglio della muratura, con ftd=1,5 0 ;

Nel caso di muratura ordinaria, in sostituzione dellequazione [8.3], la resistenza a taglio di calcolo per azioni nel piano di un pannello in muratura, potr essere calcolata con la relazione seguente:

0d 0 td 0t

0d td

1.5V =lt 1 lt 1b 1.5 b

ff

+ = + [11.13]

Rottura per fessurazione Rottura per fessurazione diagonale (Turnsekdiagonale (Turnsek--Cacovic)Cacovic)


ContenutiContenuti






CONCLUSIONI


Resistenza a taglio di pannelli murariResistenza a taglio di pannelli murariLobiettivo confrontare i valori della resistenza a taglio 0 sotto azioni nel piano di pannelli murari forniti nella tabella 11.D.1 dellO.P.C.M.

con quelli misurati in laboratorio.

fm resistenza media a compressione della muratura;

o resistenza media a taglio della muratura;

E valore medio modulo elasticit normale;

G valore medio modulo elasticit tangenziale;

w peso specifico medio muratura.

ASTM E-519-02P

h t =

P il valore del massimo carico applicato al provino; h laltezza del provino; t lo spessore del provino.


Resistenza a taglio di pannelli murariResistenza a taglio di pannelli murari

P carico a rottura; t, h spessore ed altezza pannello; fbelem. resistenza a compressione elemento;

fbmalta resistenza a compressione malta; fmk resistenza a compressione pannello; sper., 3431 resistenza a taglio sperimentale e

teorica.


ContenutiContenuti






CONCLUSIONI


Valutazione teoricoValutazione teorico--sperimentale di pannelli sperimentale di pannelli murari non rinforzati soggetti ad azioni nel pianomurari non rinforzati soggetti ad azioni nel piano

Rassegna normativaRassegna normativa


Valutazione teoricoValutazione teorico--sperimentale di pannelli sperimentale di pannelli murari non rinforzati soggetti ad azioni nel pianomurari non rinforzati soggetti ad azioni nel piano

Confronti teoricoConfronti teorico--sperimentali (Pannelli soggetti a Tagliosperimentali (Pannelli soggetti a Taglio--Compressione)Compressione)


ContenutiContenuti






CONCLUSIONI


Comportamento sperimentale di pannelli murari Comportamento sperimentale di pannelli murari rinforzati con FRPrinforzati con FRP

Realizzazione dei pannelli in muraturaRealizzazione dei pannelli in muratura6

5

4

3

2

1

148

1

5

7

2

5

2

5

2

5

2

5

2

5

2

5

401253

Disposizione geometrica del rinforzoDisposizione geometrica del rinforzo

pietre di tufo giallo napoletano100x250x400 mm;malta pozzolanica (2,5 MPa); tipologia muraria a sacco, con paramenti collegati attraverso pietre trasversali sfalsate in altezza; pannelli 530x1480 mm di base e 1570 mm in altezza.

GrigliaGriglia Strisce Strisce diagonalidiagonali



Dispositivo sperimentaleDispositivo sperimentale

3750

HYDRAULIC ACTUATOR

STRONG FLOOR

LOAD CELL

+

REACTION FRAMEHEB 600

CILINDRICAL HINGE

LVDT

LVDT

STEEL LOAD BEAMHEB 600HYDRAULIC ACTUATORS

BALANCER ACTUATOR

CILINDRICAL HINGE

+

HYDRAULIC ACTUATOR

LVDT

0,50 MPa

400 KN



Posizione LVDTsPosizione LVDTs

PANEL C1b

0

25

50

75

100

125

150

175

200

-0,0030 -0,0015 0,0000 0,0015 0,0030 0,0045 0,0060 0,0075 0,0090e[mm/mm]

V [KN]

FACE ESTFACE WEST

V

LVDT

V

LVDT

PANEL C1b

0

25

50

75

100

125

150

175

200

-0,0030 -0,0015 0,0000 0,0015 0,0030 0,0045 0,0060 0,0075 0,0090ea[mm/mm]

V [KN]

FACE ESTFACE WEST

V

LVDT

V

LVDT

LVDTs

LVDTs

PANEL C4a

0

30

60

90

120

150

180

210

240

-0,0100 -0,0075 -0,0050 -0,0025 0,0000 0,0025 0,0050 0,0075 0,0100e[mm/mm]

V [KN]

FACE ESTFACE WEST

V

LVDT

V

LVDT

PANEL C4a

0

30

60

90

120

150

180

210

240

-0,0100 -0,0075 -0,0050 -0,0025 0,0000 0,0025 0,0050 0,0075 0,0100ea[mm/mm]

V [KN]

FACE ESTFACE WEST

V

LVDT

V

LVDT



Posizione Posizione StrainStrain gaugesgauges

1

3

6

87

5

4

2

64 5

7 8

1 2 3

PANEL C1b

0

25

50

75

100

125

150

175

200

-0,0015 -0,0010 -0,0005 0,0000 0,0005 0,0010 0,0015 0,0020 0,0025 0,0030 0,0035e[mm/mm]

V [KN]

V

Strain gauges ondiagonal compression

1

3

6

8

V

450350

7

5

4

2

Strain gauges ondiagonal tension

S.G. 5

S.G. 8

S.G. 6

S.G. 1

S.G. 2S.G. 4

S.G. 7

S.G. 3

PANEL C1b

0

25

50

75

100

125

150

175

200

-0,0015 -0,0010 -0,0005 0,0000 0,0005 0,0010 0,0015 0,0020 0,0025 0,0030 0,0035ea[mm/mm]

V [KN]

V

Strain gauges ondiagonal compression

1

3

6

8

V

450350

7

5

4

2

Strain gauges ondiagonal tension

PANEL C4a

0

30

60

90

120

150

180

210

240

-0,0010 -0,0008 -0,0006 -0,0004 -0,0002 0,0000 0,0002 0,0004e[mm/mm]

V [KN]

V

6

1

5

2

6

2

5

8

2

6

4

StrainGauge 6

StrainGauge 1

PANEL C4a

0

30

60

90

120

150

180

210

240

-0,00025 0,00000 0,00025 0,00050 0,00075 0,00100 0,00125 0,00150e[mm/mm]

V [KN]

V

7

2

5

2

6

2

5

8

2

6

4

StrainGauge 2StrainGauge 7

PANEL C4a

0

30

60

90

120

150

180

210

240

-0,0012 -0,0010 -0,0008 -0,0006 -0,0004 -0,0002 0,0000 0,0002e[mm/mm]

V [KN]

V

8

3

5

2

6

2

5

8

2

6

4

StrainGauge 8

StrainGauge 3

PANEL C4a

0

30

60

90

120

150

180

210

240

0,0000 0,0005 0,0010 0,0015 0,0020 0,0025 0,0030 0,0035 0,0040 0,0045

e[mm/mm]

V [KN]

V

4 5

5

2

6

2

5

8

2

6

4

StrainGauge 5

StrainGauge 4


ContenutiContenuti






CONCLUSIONI


Analisi critica delle formule per il progetto del Analisi critica delle formule per il progetto del rinforzo fornite dalla CNRrinforzo fornite dalla CNR--DT200DT200

Resistenza a taglio di murature rinforzate con FRP disposto a grResistenza a taglio di murature rinforzate con FRP disposto a grigliaiglia

{ }Rd Rd,m Rd,f Rd,maxV =min V +V ,V [5.16]Rd,m vd

Rd

1V = dtf

fw fdRd,f

Rd f

1 0.6dA fV = p

[5.17]

[5.18]

hRd,max mdV =0.3f td [5.19]

La resistenza di progetto del rinforzo di FRP, ffd , definita come il minimo tra la tensione di rottura del composito e :

f Fkfdd

ff,d M

1 2E f = t

[5.4] Fk 1=c mk mtmf f [5.3] c1=0,015 in assenza

di dati sperimentali; fmtm=0,10 fmk

Resistenza a compressione di progetto della muratura nella direzione dellazione agente cio parallela ai letti di malta ( 80% fmk )

La massima deformazione di progetto consentita al rinforzo in FRP :

fkfd a fdd

f

=min ,

[5.1] fddfdd=f

fE

f Fkfddff,d M

1 1 2E t fE

=


Confronto valori teorici e sperimentaliConfronto valori teorici e sperimentali


64 5

7 8

1 2 3

Debonding

Fractures

Fracture


Pannelli con rinforzo disposto a griglia Pannelli con rinforzo disposto a griglia Tenendo conto di una delaminazione intermedia attraverso il coefficiente KCR=3

Pannelli con rinforzo disposto a strisce diagonali Pannelli con rinforzo disposto a strisce diagonali

Tenendo conto di una delaminazione intermedia attraverso il coefficiente KCR=3


ContenutiContenuti






CONCLUSIONI


ConclusioniConclusioni La formula dellOrdinanza relativa alla rottura per taglio trazione

consente di prevedere con buona approssimazione la resistenza dipannelli in pietra naturale.

Per murature costituite da blocchi pi regolari, la rottura tende adessere per scorrimento lungo i giunti e la formula pi appropriata quella che lOrdinanza fornisce per edifici nuovi (taglio scorrimento).

I confronti teorico-sperimentali hanno evidenziato che leformulazioni del DT 200 per rinforzo disposto a griglia sono basatesu valori troppo ridotti della deformazione di delaminazione.

Sulla base dei confronti con i risultati sperimentali (strisce ancorate) si proposta una formulazione che riguarda il caso del rinforzo diagonale non incluso nelle Istruzioni. Si verificato che il modello meccanico proposto consente una buona previsione della resistenza di pannelli rinforzati considerando per il rinforzo una deformazione di delaminazione intermedia.


ConclusioniConclusioni Dai risultati ottenuti si evince che il contributo a taglio della

muratura non aumenta sostanzialmente se il rinforzo verticale inFRP non ancorato in testa ed al piede (muratura armata). Cipotrebbe essere oggetto di precisazione in futuri aggiornamentidelle Istruzioni DT 200.

Le formule del DT 200 potrebbero essere pi aderenti ai risultatisperimentali se si calibrasse il coefficiente kcr che consente dipassare dalla deformazione di delaminazione destremit a quellarelativa alla delaminazione intermedia.

Nel caso di disposizione a griglia, assumere un valore del kcrpari a 3 potrebbe essere non conservativo.

Queste considerazioni suggeriscono di operare sul coefficientec1 che rientra nel calcolo della energia specifica di frattura Fk .


GRAZIE PER LGRAZIE PER LATTENZIONE.ATTENZIONE.

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