Un metodo numerico per il calcolo del carico di collasso di archi in muratura rinforzati con FRP

In questi ultimi anni è aumentato considerevolmente l’utilizzo dei materiali compositi FRP (Fiber Reinforced Polymer) per il rinforzo di strutture in muratura. L’applicazione di strisce di FRP su elementi strutturali in muratura offre sicuramente tre vantaggi: la facilità di applicazione, la reversibilità dell’intervento e la garanzia di un sicuro aumento della capacità portante. Purtroppo tali interventi solitamente non sono supportati da adeguate analisi. Ciò è dovuto alla assenza di pratici strumenti di calcolo in grado di fornire risultati attendibili sull’efficacia meccanica dell’intervento di rinforzo. Assenza giustificata dal fatto che un corretto studio degli elementi strutturali fibrorinforzati richiede lo sviluppo di complesse analisi non lineari e l’acquisizione di parametri meccanici che spesso è difficile determinare per via sperimentale. Pur tuttavia, allo strutturista che interviene nel consolidamento di un arco mediante strisce di FRP, ad esempio, potrebbe risultare molto utile un semplice strumento di calcolo finalizzato solo alla previsione del carico di collasso e del relativo meccanismo. In quest’ottica, l’analisi limite diventa un strumento davvero efficace, in quanto impiega comuni strumenti di calcolo computazionale e richiede l’acquisizione di un numero limitato di parametri meccanici. Questo lavoro propone un metodo numerico per il calcolo del moltiplicatore di collasso per archi fibrorinforzati, attraverso il metodo statico, basato su una modellazione a blocchi rigidi con giunti fessuranti. Le basi teoriche dell’analisi limite applicata agli archi non rinforzati si devono a J. Heyman (1969). La teoria dell’analisi limite applicata ad archi modellati con blocchi rigidi, per mezzo del teorema statico, è stata applicata per la prima volta da Livesley (1978). Gilbert and Melbourn (1994) dopo molti anni hanno applicato il teorema cinematico allo stesso problema. L’arco in muratura, rinforzato con CFRP sull’intradosso, è costituito da conci, da giunti di malta, dal rinforzo e dall’interfaccia tra rinforzo e arco(Fig.1). Nel modello che qui si presenta i conci vengono associati a degli elementi bidimensionali infinitamente rigidi e i giunti di malta a degli elementi di interfaccia.