Enzo MARTINELLI | Progetti

INDAGINE TEORICO-SPERIMENTALE SUL COMPORTAMENTO MECCANICO DI CALCESTRUZZI RINFORZATI CON FIBRE METALLICHE RICICLATE

INTRODUZIONE Il progetto è finalizzato ad approfondire la comprensione del comportamento di calcestruzzi fibrorinforzati (FRC) realizzati combinando fibre industriali, specificamente prodotte per essere utilizzate come rinforzo per i suddetti materiali, e fibre riciclate in acciaio (Recycled Steel Fibers, RSF), ottenute dall’armatura interna di pneumatici esausti. Pertanto, i compositi oggetto della ricerca potrebbero essere denominati “calcestruzzi fibrorinforzati” con fibre ibride in acciaio industriali/riciclate (Hybrid Industrial/Recycled Steel Fiber-Reinforced Concrete, HIRSFRC). ARTICOLAZIONE DELLE ATTIVITA’ La ricerca prevede le due fasi: - Fase 1: indagine sperimentale sul comportamento meccanico di elementi strutturali in HIRSFRC; - Fase 2: formulazione e validazione di un modello teorico capace di simulare le suddette osservazioni sperimentali. FASE 1 La prima fase delle attività riguarderà la preparazione e l’esecuzione di una campagna sperimentale finalizzataalla caratterizzazione del comportamento post-fessurativo di elementi in HIRSFRC. In particolare, quattro miscele caratterizzate da diverse proporzioni di fibre industriali e riciclate saranno progettate e realizzate. Il programma sperimentale prevederà l’esecuzione delle due seguenti tipologie di prova: - prove a compressione condotte su campioni cubici condotte in accordo con lo standard EN-12390-3; - prove di flessione su quattro punti su elementi prismatici preintagliati, eseguite secondo lo standard UNI-11039-1&2. In una prima fase, i risultati delle prove saranno analizzati in chiave empirica, con l’obiettivo di quantificare le variazioni del comportamento meccanico post-fessurazione indotte dalla sostituzione di fibre industriali con quantitativi uguali o superiori di fibre riciclate. Questa analisi porterà alla quantificazione degli indici di duttilità che permettono di classificare gli FRC secondo le specifiche dello standard UNI-11039-2. FASE 2 Nella FASE 2 verrà formulato un modello teorico finalizzato all’interpretazione del comportamento osservato sperimentalmente e, in particolare, inteso a riprodurre la risposta post-fessurativa di provini soggetti a flessione. Il modello sarà sviluppato come un’evoluzione del ben noto “Cracked-hinge model” già disponibile nella letteratura scientifica (Olesen, 2001) per la simulazione del suddetto comportamento meccanico. Tale evoluzione riguarderà, in particolare, il legame tensioni-deformazioni/spostamenti caratteristico della parte tesa: secondo un approccio fondamentalmente mesomeccanico, tale legame contemplerà in maniera esplicita la risposta della matrice in calcestruzzo e delle fibre di rinforzo. I risultati delle suddette prove sperimentali di cui alla FASE 1 (congiuntamente ad altri risultati già ottenuti dal gruppo di ricerca (Caggiano et al, 2015; Martinelli et al, 2015) verranno impiegati per la verifica e la validazione del modello teorico proposto e della procedura numerica implementata. RISULTATI ATTESI La messa a punto di un modello teorico basato su un approccio mesomeccanico consentirà di prevedere la risposta meccanica del composito a partire dalle proprietà di base delle sue componenti. Questo risultato rappresenterà un significativo contributo scientifico nell’attuale stato dell’arte e della pratica che richiede sempre l’esecuzione di prove sperimentali per la caratterizzazione del comportamento meccanico degli FRC. Al di là di questo risultato di carattere generale, la calibrazione del suddetto modello sui risultati ottenuti su HIRSFRC permetterà di simulare le conseguenze della sostituzione di fibre industriali con fibre riciclate in acciaio e, quindi, determinarne la fattibilità tecnica, anche i funzione delle proprietà meccaniche richieste agli FRC. BIBLIOGRAFIA Caggiano et al. (2015), Cem & Conc Comp, 62, 146-155. Martinelli et al. (2015), Const & Build Mat, 94, 290-298. Olesen (2001), J Eng Mech. 127(3), 273–280.