FRP strengthening of masonry arches: analysis of local mechanisms and global behaviour

Negli ultimi due decenni, i materiali compositi FRP (Fibre-Reinforced Polymers) sono stati adottati anche nel rinforzo di costruzioni murarie sia moderne sia antiche (edifici, ponti, torri), nonché di vari elementi strutturali (pareti, archi e volte, pile e colonne). Il rinforzo di archi e volte in muratura con FRP può contribuire in modo significativo a migliorare la loro portanza in stato limite, attivando meccanismi locali a livello di materiali e interfaccia, ma comporta anche un cambiamento dei meccanismi di collasso della struttura originale, dal momento che il rinforzo impedisce la tipica rottura fragile causata dalla formazione di meccanismi a cerniera. Nonostante un crescente numero di studi riguardanti il rinforzo di strutture murarie con FRP, le indagini sono tuttavia ancora limitate, se confrontate con applicazioni su calcestruzzo armato. Inoltre, pochi codici e raccomandazioni sono attualmente disponibili. Partendo da questi punti, il presente lavoro affronta l'indagine sperimentale di tre meccanismi locali coinvolti nel collasso di archi rinforzati con FRP: il comportamento dell’interfaccia nel caso di tensioni normali alla superficie (distacco del composito osservato in strutture rinforzate all’intradosso) è stato investigato mediante l’esecuzione di un ampio numero di prove combinate eseguite su mattoni pieni in laterizio (prove a flessione, compressione, trazione indiretta e pull-off), allo scopo di calibrare sperimentalmente eventuali correlazioni fra i relativi parametri di resistenza e di osservare eventuali influenze del tipo di fibra e della presenza del primer sul comportamento nella prova di pull-off; il comportamento nel caso di azioni tangenziali è stato studiato mediante l’esecuzione di dieci Double-lap Shear Tests su mattoni pieni in laterizio, al fine di calibrare energia di frattura e legge bond-slip per rinforzo in fibra di carbonio e fibra di vetro (inoltre, è stata proposta una semplice legge bond-slip); il comportamento nel caso di azioni miste (quattordici prove eseguite) è stato investigato mediante l’adattamento di una prova sviluppata per applicazioni di FRP su calcestruzzo armato, nota come V-shape Peel Test, a mattoni in laterizio usati come substrato, allo scopo di riprodurre a scala locale le condizioni relative allo scorrimento a taglio sul giunto di archi con rinforzo estradossale. Infine, vari casi studio, riguardanti archi e volte in muratura, a dimensioni reali oppure scalate, sono stati raccolti da letteratura al fine di comparare i risultati sperimentali con i modelli interpretativi del comportamento globale della struttura a collasso attualmente disponibili.