RICERCA 2013
TRAVI IN FRC SENZA STAFFATURA
COMPORTAMENTO FESSURATIVO NELLA REGIONE A MOMENTO COSTANTE
di 
Francesco Micelli, 
Dipartimento di Ingegneria dell’Innovazione, Università del Salento
francesco.micelli@unisalento.it
Maria Antonietta Aiello, 
Dipartimento di Ingegneria dell’Innovazione, Università del Salento
Salvatore Tundo, 
ingegnere civile
Luca Pallara, 
ingegnere civile
Emilia Vasanelli
CNR IBAM Lecce
Structural 181 | Settembre  2013

Nel lavoro di ricerca qui presentato si illustra lo studio del comportamento fessurativo di travi in calcestruzzo fibrorinforzato (FRC) soggette a flessione, progettate secondo le direttive del CNR DT-204/2006, realizzate senza staffatura nella regione di prova a momento costante. Tale scelta è dovuta al fatto che consolidate esperienze riportate in letteratura mostrano come la presenza dell’armatura trasversale condizioni fortemente la localizzazione delle fessure. Nel presente studiosono stati indagati FRCconfibrecorte inacciaio e poliestere. L’indagine è stata articolata nelle tre fasi seguenti: 1) design del concrete-mix; 2) prove sperimentali distruttive su travi; 3) analisi dei risultati e confronti analitici.
Le indagini scientifiche reperibili in letteratura nel campo degli FRC e le normative specifiche di settore forniscono un approccio progettuale atto a definire il comportamento fessurativo di travi inflesse in FRC, pertanto questo lavoro di ricerca vuole apportare un approfondimento della conoscenza, anche mediante confronti con i recenti modelli analitici forniti nel documento del CNR e nel Code Model 2010 del CEB-FIB.
Il caso di studio qui presentato mostra la grande importanza del ruolo benefico esercitato dalle fibre corte disperse nella matrice cementizia al fine di ridurre la fessurazione nelle travi inflesse in calcestruzzo armato (C.A.). In particolare, siccome non è mai stato studiato il comportamento fessurativo in esercizio, in assenza di armatura trasversale, i risultati del presente lavoro forniscono nuovi dati originali sull’argomento. Le staffe, infatti sono causa d'innesco della fessura in quanto esse di per sé costituiscono una regione di discontinuità, essendo una vera e propria macro-inclusione nella matrice del conglomerato. Sono state eseguite prove di flessione su 10 travi (2 per mix), di cui sono state misurate le frecce, le deformazioni nel calcestruzzo compresso e nell’acciaio teso al variare del carico applicato. Per cinque livelli di carico si è misurata la distanza, l’altezza e l’ampiezza delle fessure su tutta la lunghezza delle travi, con particolare attenzione nella regione a momento costante, non staffata. Le fibre in acciaio sono risultate più efficaci rispetto alle fibre polimeriche in poliestere in termini di contenimento della fessurazione. Alla luce dei dati sperimentali è quindi presentato un confronto tra i risultati sperimentali ottenuti in laboratorio e quelli calcolati secondo i modelli analitici presenti nel documento CNR DT-204/2006 e del Model Code 2010.

ARGOMENTO:  CEMENTO E CLS ricerca teorica e applicata,COMPOSITI: MATERIALI, TECNOLOGIE, REALIZZAZIONI
PAROLE CHIAVE: Calcestruzzo fibrorinforzato, calcestruzo armato, flessione, durabilità, stato limite di esercizio
English version
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FLEXURAL BEHAVIOUR OF FRC BEAMS WITHOUT STIRRUPS

In the research work presented herein a study of the cracking behavior of fiber reinforced concrete (FRC) beams is illustrated. The beams were tested in bending and were designed according to the guidelines of the National Research Council DT-204/2006, without stirrups in the constant moment region. This choice is due to the fact that consolidated experiences, reported in the literature, show how the presence of transverse steel reinforcement generates a localization of cracks. In the present study FRC with short steel and polyester fibers were investigated. The study was divided into three phases: 1) design of concrete-mix, 2) destructive tests on beams, and 3) analysis of results and analytical comparisons.
Scientific investigations in the field of FRC provide information in order to develop an affordable design approach for FRC beams in bending, therefore this research work aims to provide an in-depth knowledge in the field. A comparison with the recent analytical models provided by the National Research Council and 2010 Model Code of CEB-FIB is shown and commented.
The case study presented here shows the great importance of the beneficial role exercised by short fibers dispersed in the cement matrix in reducing cracking of reinforced concrete beams. In particular results obtained in absence of transverse reinforcement provide new original data. Stirrups are known to act as a region of discontinuity in the cement hardened paste, creating a cracking opening zone at the interface.
Bending tests were performed on 10 beams (2 per concrete mix), deflection at quarter and mid-span were measured, the deformations in the compressed concrete and in the tensioned steel rebars were also measured in correspondence of the increasing applied load. In correspondence of five load levels the distance, the height and the width of the cracks was also measured over the whole length of the beams, with particular attention to the constant moment region. The steel fibers demonstrated to be more effective than respect to polyester fibers in terms of crack arrestors. The experimental data were also compared to the theoretical prediction obtained by applying the analytical models of CNR DT-204/2006 and Model Code 2010.

KEYWORDS: Fiber reinforced concrete, reinforced concrete, flexural, durability, sericeability
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