STUDIO SPERIMENTALE DEL COMPORTAMENTO MECCANICO DI TRAVI IN VETRO RINFORZATE CON LAMINA IN CFRP

Nowdays, the structural reinforcment using composite materials represents a common approach in the national and international technical field and it is an integral part of buildings rehabilitation interested by seismic events. The main goal of the use of composite materials is to obtain an hybrid solution in order to enhance the strenght and stiffness of the whole system. In this analysis, the composite material was used differently with respect to the usual structural rehabilitation intervention; indeed, its remarkable mechanics features, were used to generate structural glass beam, reinforced with a CFRP lamina embedded between glass panels. The specimens have 1,50 m lenght, and were subjected to static and dynamic tests. Those are respectively the four point bending test, which determine the maximum loads and displacements, and the vibrational test performed with an impact hammer, that determinated the vibration modes and frequencies. Finally, the dynamic analysis was carried out by using numerical FEM simulation, which evaluated useful results to verify the experiment. The reinforced solutions, compared to the un-reinforced solutions ones having a simple laminated glass, showed an improvement on the flexibility, increasing the mean strenght of 12%. Regarding the dynamic of the beam, the embedded CFRP lamina enhanced its mean flexural stiffness of 14%.

Al giorno d’oggi, il rinforzo strutturale mediante l’applicazione di materiali compositi rappresenta una realtà consolidata nel panorama tecnico nazionale ed internazionale ed è parte integrante delle opere di recupero degli edifici interessati da fenomeni sismici. Lo scopo principale dell’utilizzo di tali materiali è quello di ottenere delle soluzioni ibride in modo da avere un aumento di resistenza e di rigidezza dell’intero sistema. Nel presente elaborato di tesi, il materiale composito è stato utilizzato in un’applicazione differente rispetto al classico intervento di recupero strutturale; infatti, le sue notevoli caratteristiche meccaniche sono state utilizzate nella realizzazione di travi in vetro strutturale, rinforzate mediante una lamina in fibra di carbonio inserita tra le lastre di vetro. I provini, di lunghezza pari a 1,50 m, sono stati sperimentati dal punto di vista statico e dinamico, rispettivamente con una prova a flessione su quattro punti, con la quale si sono determinati i carichi e gli spostamenti massimi, e con una prova vibrazionale condotta con un martello strumentato, con la quale si sono determinati i modi di vibrare e le relative frequenze. Infine, lo studio dinamico è stato affrontato anche con l’ausilio della modellazione FEM, che ha permesso di ottenere dei risultati utili per la validazione della prova sperimentale. Le soluzioni rinforzate, confrontate con quelle senza rinforzo, costitute semplicemente da vetro stratificato, hanno dimostrato dei miglioramenti dal punto di vista flessionale, con un aumento della resistenza media del 12%. Dal punto di vista dinamico, l’inserimento della lamina in fibra di carbonio all’interno della trave in vetro ha generato un aumento della rigidezza flessionale media del 14%.