Quaranta provini push-off di grandi dimensioni, realizzati accoppiando due blocchi di calcestruzzo a forma di L gettati in momenti diversi, hanno costituito la base sperimentale per quantificare il trasferimento di taglio attraverso un giunto freddo armato con barre in polimero rinforzato con fibre di vetro (GFRP). La superficie di contatto tra i due getti è stata lasciata senza trattamento alcuno. La domanda a cui il lavoro risponde è diretta: queste barre possono sostituire l’acciaio anche nel ruolo di armatura per il trasferimento di taglio tra getto prefabbricato e getto in opera?
Azione composta e corrosione: il punto critico dell’interfaccia
Nella costruzione accelerata dei ponti le travi prefabbricate in calcestruzzo vengono collegate a una soletta gettata in opera mediante armature disposte trasversalmente al piano d’interfaccia. È questo collegamento a rendere possibile lo sviluppo dell’azione composta tra i due elementi. Quando il rinforzo trasversale è in acciaio, però, la durabilità resta esposta: l’impiego estensivo di sali antigelo e le condizioni ambientali severe generano fenomeni di corrosione severa.
Il GFRP si è già dimostrato un’alternativa efficace all’acciaio come armatura a flessione e a taglio. Il passo successivo affrontato dalla ricerca riguarda una funzione diversa, quella di armatura di trasferimento del taglio tra calcestruzzo prefabbricato e calcestruzzo in opera, con l’obiettivo di accertarne le prestazioni in questa specifica configurazione.
Il programma sperimentale: giunto freddo non trattato e rinforzo in GFRP
Ogni provino è composto da due blocchi di calcestruzzo a L, gettati in tempi differenti: il piano di contatto configura così un giunto freddo nelle condizioni di getto (as-cast), senza alcun trattamento della superficie. Il rinforzo in GFRP attraversa l’interfaccia e vi opera come armatura di attrito al taglio. La scala delle prove, di grandi dimensioni, si riferisce alla configurazione del giunto privo di preparazione superficiale.
Le variabili prese in esame sono quattro:
- forma del rinforzo, con il confronto tra staffe (stirrups) e barre con testa (headed bars);
- percentuale di armatura disposta attraverso l’interfaccia;
- rigidità assiale del rinforzo;
- resistenza a compressione del calcestruzzo.
Per ogni prova sono stati registrati lo slittamento relativo tra i due blocchi, la deformazione del rinforzo, la resistenza ultima e le modalità di rottura. Slittamento e deformazione, letti congiuntamente, tracciano l’attivazione del rinforzo e la risposta del giunto fino al collasso.
Prestazioni competitive rispetto all’acciaio e modello di calcolo
Il quadro complessivo che emerge dalle prove è quello di un rinforzo in GFRP capace di trasferire taglio in modo efficace, con prestazioni che reggono il confronto con l’armatura in acciaio. Dall’elaborazione dei risultati discende inoltre un modello di attrito di taglio (shear friction model), formulato per la previsione della capacità di taglio dei giunti freddi in condizioni di getto armati con rinforzo in GFRP.
Per il progettista la formulazione costituisce un riferimento di calcolo allineato alle condizioni sperimentali del programma: rinforzo in GFRP, giunto freddo, superficie d’interfaccia non trattata. Disporre di dati su provini a scala reale e di una relazione dedicata consente di affrontare la verifica del taglio all’interfaccia con parametri specifici per il materiale e per la configurazione del giunto.
Lo studio è firmato da Amr El Ragaby, Jehad Alkatan, Faouzi Ghrib e Mofrhe Alruwaili ed è pubblicato su Construction Materials, Vol. 6, pagine 5, all’indirizzo doi: 10.3390/constrmater6010005. Nelle realtà in cui i trattamenti invernali con sali antigelo fanno parte della manutenzione ordinaria dei ponti, l’insieme delle prove e la disponibilità di un modello dedicato al giunto freddo armato con GFRP offrono un punto di partenza numerico per la valutazione dell’interfaccia tra trave prefabbricata e soletta in opera.
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