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Fiber reinforced cementitious matrix (FRCM) materials to strengthen masonry vaults
No full textThe present paper includes a brief description of Fiber Reinforcing Cementitious matrix (FRCM) material and designs criteria for masonry vaults strengthening, based on “macro-element” approach. Vaults strengthening description in a building on the former Florio tuna processing plant on Favignana island (Sicily, Italy) is also included as design example. Fibre Reinforced Polymers (FRP) are well known systems to improve load carrying capacity of masonry vaults, especially in seismic upgrade applications. FRP offer advantages in terms of moderate invasivity, flexibility, light weight, low cost. Disadvantages are related to moderate fire and high temperature resistance and absence of transpirability. The last aspect is of great importance for masonry structures, especially in cases of historical constructions, in presence of decorations and frescos in the opposite surface with respect to the strengthened one. Application of innovative composites made of cementitious matrix reinforced by continuous fibres (FRCM) can overcome these disadvantages. FRCM and FRP behave in a different manner, especially at collapse, due to the difference in the debonding mechanisms
Rinforzo di archi in muratura con cavi scorrevoli
No full textLa memoria descrive un modello analitico per la valutazione del comportamento meccanico
di archi di muratura rinforzati con cavi disposti all’estradosso. Viene considerato un arco ad
asse circolare, di materiale non resistente a trazione, soggetto ad un sistema di carichi e
rinforzato con un cavo disposto all’estradosso, scorrevole senza attrito ed ancorato alle
imposte. Il modello è formulato nell’ipotesi di spostamenti finiti. L’equilibrio del sistema in
una generica configurazione viene imposto rendendo stazionario il potenziale delle forze
agenti. Si mostra che se il cavo non è preteso, si ha un aumento di portanza ultima dell’arco
solo se la rigidezza assiale del rinforzo è sufficientemente grande. Se invece il cavo è preteso
si ha sempre un aumento del carico che provoca il primo spostamento dell’arco (massimo
carico che la struttura può sopportare senza spostarsi); se poi la rigidezza del cavo è
sufficientemente elevata l’arco collassa per un carico superiore a quello che ne provoca il
primo spostamento
Alcuni aspetti del comportamento flessionale di travi di cemento armato con fogli di CFRP
No full textThis paper deals with the flexural strengthening of reinforced concrete beams with Carbon FRP sheets. In particular, referring to Replark, the mechanical characteristics of the material and some aspects of the flexural design are discussed, especially involving the check of stress under working loads. The influence of the state of stress of the structure at the time of the renovation on the utlimate bending moment and on the stress under working loads is evaluated. The unloading branches of moment – curvature diagrams are also considered in order to evaluate the influence of the state of stress on the residual deformations. Two examples of application of CFRP sheets for repair and strengthening of a concrete structure are briefly described. First example refers to a prestressed concrete structure; second example refers to the beams of a reinforced concrete structure
Shear strengthening of RC beams with PBO-FRCM composites
No full textIn recent years, innovative composites made of Cementitious Matrix Reinforced by continuous Fibers (FRCM) were introduced for strengthening of Reinforced Concrete (RC) members. Effectiveness of an externally bonded strengthening material strongly depends on bond performances and on mechanical proper-ties of concrete cover. Common design approaches for the shear strengthening of concrete beams with Fiber Reinforced Polymers (FRP) materials involve the concrete/fibers bond properties. In this paper the Italian Guidelines provided by CNR are applied to an FRCM material considering the bond-slip relation determined in a previous phase of the research. Differences respect to the case of an FRP strengthening material are dis-cussed
Local bond slip relations of PBO-FRCM composites for strengthening RC members
No full textIn recent years, innovative composites made of Cementitious Matrix Reinforced by continuous Fibers (FRCM) were introduced for strengthening of Reinforced Concrete (RC) members. Effectiveness of an externally bonded strengthening material strongly depends on bond performances and on mechanical proper-ties of concrete cover. In this paper results of bond tests on PBO-FRCM bonded to concrete specimens are presented. Experimental results allowed the calibration of a local bond-slip relationship for the considered strengthening material
Compositi a matrice cementizia per il rinforzo delle murature: aderenza con il supporto
No full textI materiali compositi a matrice polimerica (FRP) sono da tempo utilizzati con successo per il
rinforzo delle strutture di muratura, in particolare come rinforzi di pannelli (rinforzi a taglio nel
piano, a flessione nel piano e fuori dal piano), di archi e volte (modifica o impedimento dei
meccanismi di collasso) e di colonne (confinamento). Negli ultimi anni, come possibile alternativa
agli FRP, sono stati introdotti sul mercato materiali compositi costituiti da reti di fibre immerse in
speciali matrici a base cementizia (Fiber Reinforced Cementitious Matrix, FRCM), spesso
identificati nella letteratura tecnica anche con l’acronimo TMR (Textile Reinforced Mortar). Sia
nel caso degli FRP che nel caso degli FRCM, il trasferimento degli stati tensionali dalle fibre al
supporto (muratura) gioca un ruolo fondamentale sull’efficacia dell’intervento di rinforzo. In
questa nota, relativamente ad un prodotto FRCM con fibre di carbonio, sono presentati i risultati
sperimentali di una campagna di prove per la valutazione delle prestazioni del rinforzo in termini
di aderenza con il supporto. Relativamente al prodotto considerato, il fenomeno dell’aderenza si
manifesta in modo sostanzialmente diverso da quanto accade, in genere, con gli FRP. Infatti, negli
FRCM le fibre di carbonio tendono a scorrere rispetto alla circostante matrice, mentre con gli FRP
non si hanno apprezzabili scorrimenti fibre/matrice e la delaminazione avviene nel primo strato di
muratura. I risultati della sperimentazione presentata sono infine stati utilizzati per la calibrazione
di un legame locale aderenza-scorrimento
Connettori in AFRP per l'incremento delll'efficienza di rinforzi in FRP: sperimentazione e modellazione
No full textIl rinforzo di strutture in cemento armato con FRP (Fiber Reinforced Polymer) è una tecnica oggi supportata da numerose
esperienze di laboratorio, indagini teoriche e applicazioni. Il rinforzo con FRP prevede l’applicazione di uno strato di fibre
lunghe sulla superficie da rinforzare; le fibre sono impregnate con resina epossidica che funge anche da legante con il
supporto. La crisi di elementi di calcestruzzo armato rinforzarti a flessione o a taglio con FRP avviene di solito per distacco
(delaminazione, debonding) del rinforzo dal substrato, coinvolgendo generalmente alcuni millimetri di calcestruzzo. Nel caso
di rinforzo a flessione di travi, si tenta di ostacolare tale meccanismo per mezzo di fasciature di FRP disposte a U, a guisa di
staffa, alle estremità dei rinforzi longitudinali.
Nella presente nota, è descritta una campagna sperimentale, condotta presso il LabSCo, relativa all’impiego di connettori
di fibre aramidiche impregnate con resina epossidica. I risultati di prove di flessione di travetti di calcestruzzo rinforzati con
CFRP e connettori di AFRP sono confrontati con quelli di provini analoghi ma privi di connettori. I risultati sperimentali, ed in
particolare l’osservazione dei meccanismi di collasso, hanno consentito di delineare le ipotesi per la formulazione di una
semplice modellazione analitica per stimare l’effetto del connettore sul carico di delaminazione del rinforzo.
Il connettore considerato è risultato capace di incrementare l’efficienza del rinforzo, ostacolandone la delaminazione dal
calcestruzzo, fino al raggiungimento della rottura del connettore stesso
Non metallic (MCP) fibre reinforced concrete: experimental results and slabs on grade design aspects
No full textFiber Reinforced Concrete (FRC) is widely used for elements of secondary structural importance (slabs on grade, tunnels, railway superstructures). Steel fibers are the most commonly adopted. However, at high fibers volume ratios, some difficulties could be found in obtaining a good homogeneity of the steel fibers in the concrete matrix with consequent non-homogeneity of the material characteristics.
This paper deals with experimental evaluation of flexural performances of non metallic (Modified Copolymer of Polypropylene, MCP) Fiber Reinforced Concrete (MPFRC) and related slabs on grade design aspects.
The experimental program involves splitting tests of cylindrical specimens, compression tests and four point bending tests on notched and un-notched specimens. MPFRC results of four points bending tests were compared with results of hooked Steel Fiber Reinforced Concrete (SFRC) with the same volume ratio.
MPFRC specimens showed more consistent results, thus confirming the more homogeneous distribution of fibers in concrete. Different concrete strengths and fiber volume ratios were investigated.
Based on the experimental results, the constitutive law of the fiber reinforced concrete is determined.
The constitutive law allows slabs on grade design considerations referring to the Ultimate Limit State and Serviceability Limit State
Aderenza di rinforzi PBO-FRCM al calcestruzzo: effetti sul rinforzo a taglio di elementi in c.a
No full textIl rinforzo a taglio di travi e pilastri ha un ruolo fondamentale negli interventi di miglioramento e adeguamento
sismico di strutture in c.a., in quanto l’inibizione dei meccanismi di rottura fragile favorisce una corretta gerarchia
di resistenze tra modi di crisi duttili e fragili. Negli ultimi anni i materiali compositi a matrice polimerica (Fiber
Reinforced Polymers, FRP) sono stati efficacemente utilizzati come rinforzi a taglio di pilastri e travi in c.a.
Recentemente sono stati introdotti nuovi materiali compositi costituiti da reti di fibre immerse in speciali matrici a
base cementizia (Fiber Reinforced Cementitious Matrix, FRCM). Nel presente lavoro, relativamente ad un prodotto
FRCM costituito da reti di fibre di poliparafenilenbenzobisoxazolo (PBO) immerse in matrice a base cementizia,
vengono presentate prove di delaminazione per la caratterizzazione delle proprietà di aderenza PBOFRCM/
calcestruzzo. I risultati di queste prove hanno consentito la calibrazione di un legame locale aderenzascorrimento.
Tale legame può essere utilizzato per la valutazione della dilatazione di delaminazione dei rinforzi a
taglio e della lunghezza di trasferimento efficace e quindi, secondo l’approccio del Documento Tecnico CNR
DT200/2004, per la quantificazione dell’efficacia degli interventi di rinforzo a taglio con PBO-FRCM
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