FRP

Come faccio ad ipotizzare un eventuale rinforzo con FRP su travi e pilastri?

CSI Italia Risponde

Per modellare l'effetto di un rinforzo FRP in un elemento frame in SAP2000 gli approcci possibili sono molteplici. Una delle maggiori discriminanti che incidono sulla scelta del metodo da adottare è sicuramente il livello di modellazione che si vuole raggiungere:

1 - modello monodimensionale a comportamento lineare
2 - modello monodimensionale a comportamento non lineare

Prima di elencare i passi fondamentali per ognuna delle possibilità elencate occorre sottolineare che non sempre una modellazione più dettagliata si rivela più efficace da un punto di vista ingegneristico. Con l'aumentare della complessità del modello infatti, aumenta esponenzialmente la difficoltà di controllo dell'utente sui parametri del modello. Consigliamo quindi di partire sempre dall'approccio più semplice che dovrà servire da riferimento per le modellazioni successive.

1 - Il metodo più semplice per la modellazione di un rinforzo FRP è quello di modellare dettagliatamente la sezione attraverso il 'Section Designer' di SAP2000. Il rinforzo potrà essere modellato utilizzando per esso un materiale con opportune caratteristiche di rigidezza. Questo approccio permetterà di valutare l'influenza del rinforzo sulla rigidezza dell'elemento e di pervenire alle sollecitazioni di progetto.

2 - Il secondo approccio, di tipo non lineare, permetterà di valutare l'influenza del rinforzo sulla resistenza a flessione e a pressoflessione dell'elemento tenendo in considerazione l'eventuale effetto di confinamento fornito dal rinforzo. Occorrerà definire dettagliatamente le proprietà non lineari dei materiali in termini di curve tensione-deformazione attraverso il menu Define > Materials > Advanced Properties. Per definire il comportamento non lineare dell'asta sarà sufficiente creare una cerniera a fibre basata sulla sezione (definita precedentemente attraverso il 'Section Designer') attraverso il comando Define > Section Properties > Hinge Properties. Sarà possibile assegnare le cerniere all'elemento nelle posizioni prestabilite attraverso il comando Assign > Frame > Hinges. Come anticipato attraverso tale approccio sarà possibile valutare l'effettiva resistenza dell'elemento rinforzato e l'effetto del rinforzo sulla sua duttilità. A tal proposito basterà assegnare alle fibre di calcestruzzo interne, un materiale con una curva tensione-deformazione che tiene conto dell'effetto di confinamento fornito dal rinforzo.

A livello teorico un ulteriore approccio perseguibile sarebbe quello di modellare il rinforzo attraverso elementi shell non lineari a strati (shell layered) come sovrapposizione di due ordini di materiale uniassiale reciprocamente ortogonali. Le proprietà nonlineari degli elementi sono in questo caso direttamente desunte dala definizione dei materiali fatta in precedenza. Tale approccio risulta adatto ad una macro modellazione dettagliata di un elemento strutturale isolato, e può servire come base di partenza per la costruzione di un modello strutturale completo basato su un approccio semplificato.