Dipartimento di Ingegneria Civile - Tesi di Dottorato

Permanent URI for this collectionhttp://localhost:4000/handle/10955/99

Questa collezione raccoglie le Tesi di Dottorato Dipartimento di Ingegneria Civile dell'Università della Calabria.

Browse

Start date: 2010Subject: search.filters.subject.Materiali compositi

Search Results

Now showing 1 - 6 of 6
  • No Thumbnail Available
    Item
    Modelling of edge debonding in beams strengthened with composite meterials
    (2016-01-28) Lo Feudo, Stefania; Bruno, Domenico; Olivito, Renato Sante; Greco, Fabrizio; Blasi, Paolo Nevone
    L'oggetto principale della presente tesi di dottorato, è costituito dallo studio dei fenomeni di scollamento d'interfaccia in sistemi di rinforzo composti da elementi strutturali rinforzati da piastre in materiale composito brorinforzato (FRP). L'argomento è inizialmente introdotto in termini generali attraverso un'attenta ricerca bibliogra ca, concentrata sulla de nizione delle principali proprietà dei materiali compositi e sulla loro modellazione. Un'innovativa formulazione multistrato è poi presentata e adattata al caso oggetto di studio, e un criterio di frattura accoppiato è esteso al caso di delaminazione in presenza di condizioni di carico di modo misto. Il sistema strutturale considerato è quindi costituito da tre componenti sici, ossia la trave, lo strato di adesivo e la piastra incollata esternamente, ciascuno dei quali è modellato attraverso uno o più strati deformabili a taglio. Il problema è considerato in primo luogo da un punto di vista analitico, attraverso la formulazione delle equazioni governanti il problema nel caso in cui ad ogni componente sico corrisponde un solo strato matematico. La formulazione multistrato è poi implementata numericamente, utilizzando degli elementi niti (FE) multivariabili monodimensionali. In particolare, per modellare le interfacce tra gli strati sici e matematici sono considerate sia delle equazioni costitutive di interfaccia forte che debole. Le tensioni interfacciali e le energie di frattura sono quindi calcolate, ottenendo un'accettabile corrispondenza con i risultati di un modello continuo FE e riducendo di molto gli oneri computazionali. L'innesco dello scollamento è poi valutato grazie all'innovativo criterio di frattura di modo misto, il quale permette di prendere in considerazione sia le tensioni interfacciali che l'energia di frattura, consentendo allo stesso tempo di studiare di erenti posizioni dello scollamento lungo lo spessore dell'adesivo. La propagazione del danno è quindi studiata utilizzando un criterio classico di frattura in modo misto. Uno studio parametrico, condotto al variare dei parametri critici dell'interfaccia quali la tenacità e la resistenza, ha in ne permesso di valutare l'in uenza di tali proprietà sul fenomeno dello scollamento. Gli studi condotti hanno evidenziato che la tecnica di modellazione proposta permette sia di modellare tali sistemi di rinforzo, sia di predire lo scollamento d'estremità. Inoltre, nonostante emerga che l'accuratezza della soluzione può essere migliorata aumentando il numero di strati matematici e adottando delle interfacce miste forti/deboli, è possibile concludere che l'utilizzo di pochi strati nella modellazione di ogni componente sico permette di predire lo scollamento con ragionevole precisione
  • No Thumbnail Available
    Item
    Comportamento a taglio di elementi murari rinforzati con compositi FRCM in fibre naturali
    (2011) Venneri, Assunta; Olivito, Renato S.
    Nel presente lavoro, svolto nell’ambito del dottorato di ricerca, si è affrontato l’argomento della progettazione strutturale sostenibile attraverso lo studio di un sistema di rinforzo costituito da materiali a basso impatto ambientale. È stata analizzata, in particolare, la possibilità di sviluppo di un nuovo composito a matrice cementizia da impiegare nel campo della riabilitazione strutturale e dell’adeguamento sismico come rinforzo esterno di elementi in muratura. La fase fibrosa è rappresentata anch’essa da materiali non convenzionali ed eco-sostenibili, composti da fibre naturali di canapa e di lino nella forma di nastri e tessuti uni e bi-direzionali. Riguardo l’uso dei sistemi FRCM (Fiber Reinforced Cementitious Matrix), costituiti da leganti inorganici idraulici in sostituzione delle resine epossidiche dei più tradizionali FRP (Fiber Reinforced Polymer), numerosi sono ormai gli studi sperimentali presenti nella letteratura scientifica che li vedono accoppiati a fibre di natura sintetica (vetro, carbonio, PBO, etc.). Tali indagini hanno dimostrato buone caratteristiche di adesione alla muratura, buona resistenza alle alte temperature e, con un’opportuna scelta della fase di rinforzo, buone caratteristiche meccaniche. Meno apprezzabile è risultata invece la compatibilità con le fibre. Prove sperimentali di delaminazione eseguite su murature e/o su elementi resistenti in laterizio/pietra rinforzati, hanno evidenziato, infatti, la frequenza di una modalità di crisi per perdita di aderenza tra la matrice e l’elemento di rinforzo. Il problema dello “scollamento” delle fibre dall’adesivo (debonding) è alla stregua del fenomeno del distacco del materiale composito dalla parte superficiale del supporto murario (peeling, tipico dei sistemi con FRP), poiché entrambe le tipologie di rottura si manifestano all’interfaccia tra gli strati impedendo al materiale di rinforzo di lavorare al massimo delle proprie prestazioni a trazione. Nell’ambito delineato, la scelta di impiegare fibre lunghe naturali (NF) in sostituzione delle fibre artificiali sintetiche comunemente impiegate nel campo dei rinforzi strutturali con compositi rappresenta un’innovazione assoluta. Si tratta di materiali con modeste caratteristiche meccaniche ed elastiche ma del tutto paragonabili alle fibre di vetro di medie prestazioni. L’attività sperimentale condotta per il presente studio ha avuto lo scopo di indagare preliminarmente la compatibilità di tali fibre con una matrice cementizia specifica per sistemi di consolidamento esterno e, successivamente, di valutare l’efficacia del materiale composito ottenuto (NFRCM) quando applicato a elementi in muratura di mattoni pieni sottoposti ad azioni di taglio nel piano. Più specificamente, dopo una prima fase di caratterizzazione a trazione dei nastri, affiancata a una campagna di prove di tipo pull-out su elementi in laterizio fibrorinforzati, si è proceduto a una serie di prove di compressione diagonale su campioni di muratura privi di rinforzo e su campioni rinforzati, consentendo di rilevare l’efficacia del rinforzo in termini di capacità resistente e rigidezza al taglio. Le strisce di materiale composito sono state applicate su ambo le superfici regolarizzate dei pannelli murari secondo le disposizioni geometriche in diagonale e a reticolo a maglie quadrate. Le prove di aderenza e quelle di taglio nel piano sono state ripetute utilizzando un tessuto in fibre di vetro immerso nella stessa matrice in cui sono state impregnate le fibre naturali, allo scopo di eseguire un confronto con i materiali di rinforzo comunemente impiegati nei sistemi FRCM. Alla campagna sperimentale, infine, è stata accostata un’analisi numerica atta a fornire dei modelli capaci di descrivere il comportamento sperimentale esibito dai provini murari durante le prove di laboratorio. In particolare, i pannelli sono stati discretizzati all’interno del codice di calcolo LMGC90 e le strisce di composito modellate tenendo conto solo della modalità di rottura a trazione delle fibre nell’ipotesi di perfetta aderenza al supporto murario. Il codice risulta essere particolarmente adatto alla modellazione della muratura, basandosi su un metodo agli elementi distinti (DEM) che adotta un algoritmo di risoluzione completamente implicito (Non Smooth Dynamic Contact method). In particolare, esso è utilizzato per modellare il comportamento globale di sistemi discreti considerando il comportamento dinamico proprio di ogni componente in interazione con gli altri elementi. Le analisi numeriche risultano in buon accordo con le risultanze sperimentali, mostrando la validità di questo primo approccio di modellazione numerica per la muratura rinforzata. Parole chiave: Muratura, Rinforzo, FRCM, Fibre naturali, Compressione diagonale,Modellazione
  • No Thumbnail Available
    Item
    Studio sperimentale del comportamento viscoso di barre di GFRP
    (2011) Salatino, Giulia; Olivito, Renato S,
  • No Thumbnail Available
    Item
    Problemi di delaminazione in ambito dinamico nei laminati multistrato in materiale composito
    (2011-11-29) Manna, Alessandro; Olivito, Renato Sante; Lonetti, Paolo
  • No Thumbnail Available
    Item
    Mechanical performanceof naturalfiber-reinforced composites for the strengthening of ancient masonry
    (2013-11-25) Codispoti, Rosamaria; Oliveira, Daniel V.; Olivito, Renato S.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Impiego strutturale dei calcestruzzi fibro rinforzati modellazioni teoriche e verifiche sperimentali
    (2014-06-04) Rizzuti, Lidia; Spadea, Giuseppe; Bencardino, Francesco; Bruno, Domenico
    Recently researches, in the field of civil engineering, have been addressed to study high performance concrete materials. In particular Fiber Reinforced Concrete (FRC) materials are very promising. With the addition of fibers into the concrete matrix, a brittle material like concrete can be modified towards a composite material with some ductility properties, able to absorb notable impact energy due to the dynamic or cyclic actions, like the seismic action, in the “during and post” cracking stage. Although, several studies were developed further research is needed to investigate some topics. The present work deals with the study of FRC materials used for structural applications with reference to the material and structural behaviour. Initially, the compressive and the tensile behaviour of the FRC material were analyzed by experimental, theoretical and numerical approaches. Specifically, an experimental investigation and a numerical analysis were carried out with the aim to identify the parameters like fiber types and contents, that are able to improve the performance of FRC material with reference to the structural behaviour. The implications on the use of fibers added into the concrete matrix on the workability at the fresh state and on the toughness at the hardened state were also considered. The aim of the experimental investigation was to analyze and compare the mechanical and the fracture properties of FRC materials by varying some main parameters like matrix compressive strength, fiber types (steel/polypropylene), fiber volume content (Vf) and the length of steel fibers (Lf). Through the numerical analysis it was possible to investigate the influence of high steel fiber content on the tensile post-peak behaviour. The numerical results obtained were compared with the experimental ones and the reliability of the numerical procedure was checked. A comparative study was carried out between experimental and theoretical stress-strain relationships available in literature, with particular reference to compressive behaviour of FRC. The aim was to evaluate the reliability of the proposed models and their range of validity. Several experimental data available in literature were analyzed and collected in a database. The above database was integrated with further experimental results obtained in the Laboratory of the Department of Structural Engineering at the University of Calabria. At the same time, the analytical uniaxial stress-strain relationship available in literature were analyzed and collected. Each theoretical model was critically analyzed and the reliability was checked through a comparison with the experimental curves of the same author and other available in literature. Subsequently, the structural behaviour was studied. With reference to the behaviour of eccentrically loaded FRC columns interaction diagrams axial load (N) – bending moment (M) of the cross section were computed to highlight the role of some main parameters on the strength. The theoretical models proposed in the Italian guideline CNR-DT 204 (2006) and other models available in literature were used in the analysis. The reliability of the theoretical models to describe the real behaviour of fiber reinforced concrete elements was checked through a comparison with some experimental data on steel fiber reinforced concrete columns subjected to eccentric loads available in literature. With reference to a rectangular FRC cross section, symmetrically reinforced, interactions diagrams, using the relationships proposed in the CNR-DT 204 (2006), were computed by varying some parameters like fiber geometrical properties and contents. The aim was to provide interaction diagrams which can be useful to design/check the strength of the concrete members reinforced with fibers and traditional steel reinforcement. Keywords: Experimental investigation; Fiber reinforced concrete; Post-peak behaviour; Eccentric loads; Stress-strain relationships.