PRESTAZIONI MECCANICHE DI COLONNE IN MURATURA CONFINATE MEDIANTE FRP VS

167

Figura 146_Confronto della risposta, al variare della resistenza cilindrica iniziale, degli FRCM e FRP nelle colonne realizzate in calcestruzzo

Come mostra il grafico riportato in Figura 146, vengono messi a confronto le risposte dei modelli più attendibili riguardanti le tecniche di rinforzo, tramite FRP e FRCM, per colonne realizzate in calcestruzzo al variare della resistenza iniziale. Da notare, che i due modelli si comportano in modo simile, fornendo dei valori incrementali che tendono ad abbassarsi all’aumentare di 𝑓𝑐0. Ciò è spiegato dal fatto che si ha una crescita più veloce della resistenza iniziale rispetto a quella confinata. Inoltre, con l’aumento di tale parametro variabile, si registra una riduzione del discostamento dei valori incrementali delle due tipologie. Dalla tabella allegata nel grafico dove è possibile notare che i valori medi di incremento risultano essere molto vicini, ossia 2,03 volte per FRP e 1,24 volte per FRCM. Quindi, all’aumentare della resistenza iniziale in una colonna realizzata in calcestruzzo, il modello relativo agli FRP tendo a fornire dei valori incrementali più alti rispetto a quelli forniti dal modello per gli FRCM e, inoltre, entrambi i confinamenti tendono ad essere meno efficaci per calcestruzzo con resistenza iniziale elevata.

168

Figura 148_Confronto della risposta, al variare del numero di strati, degli FRCM e FRP nelle colonne realizzate in muratura

Come mostra il grafico riportato in Figura 148, vengono messi a confronto le risposte dei modelli più attendibili al variare del numero di strati del rinforzo. Si nota, il fatto che i due modelli presentano degli sviluppi molto differenti: il rinforzo mediate sistema FRP, presenta una crescita di tipo parabolico ed è molto più elevato rispetto a quella dimostrata dal confinamento tramite FRCM. Questa circostanza, tende a presentarsi fino a 4 strati, dove i valori dei due modelli vanno a coincidere. Successivamente, nella sperimentazione con 5 strati, si registra un valore di resistenza maggiore dato dal confinamento tramite FRCM. Il primo dei due, presenta un valore medio di incremento pari a 1,70 volte, mentre il restante ha una crescita media pari a 1,60 volte. Questo fa concludere, che in funzione del numero di strati di rinforzo applicati, il modello più performante può variare: fino a 3 strati risulta essere l’applicazione di sistemi FRP, per 4 entrambi forniscono stesse prestazioni, mentre per 5 strati il sistema FRCM associa maggiore resistenza all’elemento in muratura.

Figura 149_Confronto della risposta, al variare del rapporto volumetrico di armatura, degli FRCM e FRP nelle colonne realizzate in muratura

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

0 1 2 3 4 5

fmd/fm0

nf

Influenza del numero di strati di rinforzo

FRP FRCM

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

fmd/fm0

ρf

Influenza del rapporto volumetrico di armatura

FRP FRCM

169

Come mostra il grafico riportato in Figura 149, vengono messi a confronto le risposte dei modelli più attendili nei confronti della variazione del rapporto volumetrico di armatura. Aspetto che risalta subito all’occhio, risulta essere il fatto che i due modelli si comportano in modo differente all’aumentare del rapporto volumetrico di armatura:

l’applicazione di FRCM, fornisce dei valori incrementali che risultano essere crescenti linearmente ma in maniera limitata, mentre l’FRP tende ad aumentare la sovrastima della resistenza in maniera lineare. Lo scarto diventa sempre più ampio con l’aumento del rapporto volumetrico, raggiungendo un valore massimo del 47%, in corrispondenza di una pressione di confinamento efficace incrementata di 2,25 volte. Dalla tabella in allegato, è possibile notare che i valori medi di incremento risultano essere molto distanti, ossia 2,17 volte per FRP e 1,29 volte per FRCM. Quindi, all’aumentare del rapporto volumetrico di armatura in una colonna realizzata in muratura, l’inserimento di FRP tendono a fornire dei valori incrementali meno conservativi rispetto a quelli forniti dagli FRCM.

Figura 150_Confronto della risposta, al variare della pressione efficace di confinamento, degli FRCM e FRP nelle colonne realizzate in muratura

Come mostra il grafico riportato in Figura 150, vengono messi a confronto le risposte dei modelli più attendibili nei confronti della variazione della pressione di confinamento. I due modelli si comportano in modo completamente distinto, con una crescita parabolica nel caso di applicazione di sistema FRP, mentre quasi costante per il confinamento tramite FRCM. Conferma di ciò, è data dalla tabella presente nel grafico, dove è possibile osservare la restituzione di valori medi incrementali molto distanti, ossia 2,73 volte per FRP e 1,32 volte per FRCM. Quindi, all’aumentare della pressione efficace di confinamento in una colonna realizzata in muratura, l’applicazione di FRP tende a fornire una resistenza a compressione confinata più alta rispetto a quella fornita dall’inserimento di FRCM.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25

fmd/fm0

fl,eff /fm0

Influenza della pressione laterale di confinamento efficace

FRP FRCM

170

Figura 151_Confronto della risposta, al variare della resistenza cilindrica iniziale, degli FRCM e FRP nelle colonne realizzate in muratura

Nella Figura 151, si vanno a comparare le risposte dei modelli più attendibili nei confronti della variazione della resistenza cilindrica iniziale. Fattore molto evidente, risulta essere il fatto che i due modelli si comportano in modo completamente distinti, fornendo dei valori incrementali che tendono ad abbassarsi all’aumentare di 𝑓𝑚0. Il rinforzo tramite FRP, mostra un incremento iniziale pari a 3,26 volte, mentre il confinamento tramite FRCM mostrano un incremento pari a 2,80 volte. Nei provini più performanti allo stato di fatto, entrambi mostrano una riduzione de quantitativo di incremento della resistenza cilindrica, con valori che tendono a 2,0 volte per gli FRP e 1 volta per FRCM.

I valori medi di incremento risultano essere molto differenti, ossia 2,19 volte per FRP e 1,21 volte per FRCM. Quindi, entrambi i rinforzi sono più efficaci se applicati su provini con basso livello di resistenza cilindrica. Invece, per valori superiori, l’applicazione dei sistemi FRP risulta essere ampiamente più efficace.

6.3 EFFICACIA DEL RINFORZO MEDIANTE FRP SU COLONNE IN CALCESTRUZZO VS

MURATURA

In questo paragrafo, si procede alla determinazione della tipologia di colonna quale vedrà maggiore miglioramento prestazionale dopo aver subito il confinamento mediante applicazione di sistema FRP. Per poter eseguire ciò, vengono presi in considerazione i grafici derivanti dall’analisi parametrica relative alle colonne in calcestruzzo e in muratura confinate tramite tale tipologia di rinforzo. Da sottolineare il fatto che vengono comparati i modelli considerati più attendibili: per il confinamento per le colonne in calcestruzzo, viene considerato il modello relativo all’articolo di Spoelstra and Monti (1999); invece, per il rinforzo per le colonne in muratura, si adotta il modello analitico relativo alla Circolare CNR DT200 R1 (2013). Da ricordare, che la scelta di tali modelli, è basato sul fatto che risultano presentare un discostamento medio con entità minore rispetto ai restanti modelli.

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

5 10 15 20 25 30 35 40

fmd/fm0

fm0[MPa]

Analitic model:

FRP-AVG:2,19;

FRCM-AVG:1,21

FRP FRCM

171

Figura 152_Confronto della risposta, al variare del modulo elastico della fibra, tra colonna in calcestruzzo e colonna in muratura confinate con FRP

In Figura 152, vengono messi a confronto le risposte dei modelli nei confronti della variazione della rigidezza della fibra. Aspetto che risalta subito all’occhio, risulta essere il fatto che i risultati restituiti dalle due colonne risultano essere molto simili, presentando una crescita lineare ma limitata. Da notare, che lo scarto tende ad aumentare di poco all’incremento di 𝐸_𝑓. Fino ad una rigidezza pari a 90 Gpa, le resistenze confinate risultano essere estremamente vicine.

Invece, per valori di rigidezza più alti, lil discostamento inizia ad essere sempre più evidente con picco pari del 17%

registrato nell’ultimo provino con una rigidezza della fibra pari a 270 GPa. Nella la tabella in allegato, è possibile notare che i valori medi di incremento risultano essere poco differenziati, 1,45 volte per le colonne in calcestruzzo e 1,35 volte per le colonne in muratura. Quindi, le due colonne acquisiscono degli incrementi molto simili, per applicazione di rinforzi fibrosi di rigidezza fino a 72 GPa. Per valori superiori a questo, il sistema FRP impartisce migliorie maggiori per colonne in calcestruzzo.

Figura 153_Confronto della risposta, al variare del numero di strati del rinforzo, tra colonna in calcestruzzo e colonna in muratura confinate con FRP

Nella Figura 153, vengono messi a confronto le risposte dei modelli scelti nei confronti della variazione del numero di strati di rinforzo. Si nota, che le due colonne presentano una crescita di tipo parabolica. Inoltre, i valori tendono ad essere molto ravvicinati, nella casistica della presenza di un solo strato di rinforzo. Successivamente, il discostamento

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

fcc/fc0

Ef [MPa]

Influenza della rigidezza della fibra

CLS MURATURA

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

0 1 2 3 4 5

fcc/fc0

nf

Influenza del numero di strati di rinforzo

CLS MURATURA

172

aumenta al crescere del 𝑛_𝑓. Difatti, con la tabella allegata nel grafico, è possibile notare che i valori medi di incremento risultano essere molto vicini, 2,28 volte per le colonne in calcestruzzo e 1,70 volte per le colonne in muratura. Quindi, all’aumentare del numero di strati del rinforzo, la colonna realizzata in calcestruzzo, risulta fornire valori più alti in termini di incremento della resistenza cilindrica.

Figura 154_Confronto della risposta, al variare del rapporto volumetrico di armatura tra colonna in calcestruzzo e colonna in muratura confinate con FRP

Come mostra il grafico riportato in Figura 154, vengono messi a confronto le risposte dei modelli più attendibili nei confronti di un’entità differente di rapporto volumetrico di armatura. Risulta evidente il fatto che i due modelli si comportano in modo analogo, in quanto presentano una crescita parabolica. Nei primi provini, si presentano dei valori che risultano essere molto vicini, con resistenze discostate di circa 0,3 volte. All’aumentare del rapporto volumetrico di armatura, lo scarto tende ad aumentare fino a raggiungere un valore costante, del circa 30%, in corrispondenza di 𝜌_𝑓 pari a 0,8%. Nella tabella in allegato, è possibile notare che i valori medi incrementali risultano essere pari a 3,08 volte per le colonne in calcestruzzo e 2,17 volte per le colonne in muratura. Quindi, all’aumentare del rapporto volumetrico di armatura, la colonna realizzata in calcestruzzo tende a presentare maggiori miglioramenti delle prestazioni meccaniche.

Figura 155_Confronto della risposta, al variare della pressione efficace di confinamento, tra colonna in calcestruzzo e colonna in muratura confinate con FRP

Come mostra il grafico riportato in Figura 155, vengono messi a confronto le risposte dei modelli scelti nei confronti della variazione della pressione efficace di confinamento. In tale casistica, entrambi i modelli presentano una crescita

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

fcc/fc0

ρf

Influenza del rapporto volumetrico di armatura

CLS MURATURA

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25

fcc/fc0

fl,eff/fc0

Influenza della pressione laterale di confinamento efficace

CLS

MURATURA

173

di tipo parabolica: la colonna in calcestruzzo, presenta dei valori che tendono a rimanere costanti a partire dal provino con un incremento pari a 1,5 volte; invece, la colonna in muratura prosegue questa crescita andando, così, a ridurre lo scarto dai dati dell’altro modello raggiungendo un valore minimo, pari a 0,33 volte. Nella tabella allegata nel grafico, è possibile notare che i valori medi di incremento risultano essere molto ravvicinati, 3,21 volte per le colonne in calcestruzzo e 2,73 volte per le colonne in muratura. Quindi, all’aumentare della pressione di confinamento, la colonna realizzata in muratura, risulta fornire valori più cautelativi in termini di incremento della resistenza cilindrica.

Figura 156_Confronto della risposta, al variare della resistenza cilindrica iniziale, tra colonna in calcestruzzo e colonna in muratura confinate con FRP

Come mostra il grafico riportato in Figura 156, vengono messi a confronto le risposte dei modelli nei confronti della variazione della resistenza cilindrica iniziale. Fattore molto importante, risulta essere il fatto che il confinamento, in tale casistica, impartisce una risposta completamente differente tra le due tipologie di colonne: difatti le colonne in calcestruzzo, all’aumentare della 𝑓𝑐0, presenta i valori incrementali che si abbattano sempre di più; invece, sulle colonne in muratura, si registra un primo abbattimento deli valori, ma poi prosegue con un trend costante che risulta essere intorno alle 2 volte. Nella tabella allegata nel grafico, è possibile notare che i valori medi di incremento risultano essere molto vicini, ossia 2,03 volte per le colonne in calcestruzzo e 2,19 volte per le colonne in muratura. Quindi, all’aumentare della resistenza cilindrica iniziale, la colonna realizzata in calcestruzzo, risulta fornire valori più cautelativi in termini di incremento della resistenza cilindrica.