Issue 12

S. Marfia et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 12 (2010) 13-20 ; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.12.02 13 An approach for the modeling of interface-body coupled nonlocal damage S. Marfia, E. Sacco, J. Toti University of Cassino, DiMSAT, Italy; sacco@unicas.it R IASSUNTO . I materiali composite fibrorinforzati (FRP) possono essere utilizzati con successo per il rinforzo di costruzioni in conglomerato cementizio ed in muratura. Uno dei maggiori problemi nell’uso degli FRP, che spesso ne limita l’impiego, è la possibile decoesione della lamina in FRP dalla struttura esistente realizzata in materiale coesivo (calcestruzzo o muratura). Il presente lavoro affronta la problematica della modellazione della decoesione di lamine o tessuti FRP dal supporto, tenendo conto del possibile accoppiamento tra il degrado del materiale di supporto (calcestruzzo o muratura) ed il danneggiamento dell’interfaccia FRP-supporto in materiale coesivo. In particolare, per il materiale coesivo di supporto è proposto un modello di danno non locale di tipo integrale, governato dalla media pesata nello spazio di una deformazione equivalente, capace di evitare i problemi di localizzazione della deformazione e del danno e la forte dipendenza dalla discretizzazione nello schema agli elementi finiti. Relativamente all’interfaccia FRP-supporto, si utilizza un modello di danno locale governato dal valore dello spostamento relativo, tenendo conto della decoesione per modo I, modo II e modo misto. Il modello tiene in conto dell’accoppiamento tra il danno del supporto ed il danno di interfaccia. Alcune applicazioni numeriche sono presentate. A BSTRACT . Fiber Reinforced Plastic (FRP) can be used for strengthening concrete or masonry constructions. One of the main problem in the use of FRP is the possible detachment of the reinforcement from the support material. This paper deals with the modeling of the FRP-concrete or masonry damage interface, accounting for the coupling occurring between the degradation of the cohesive material and the FRP detachment. To this end, a damage model is considered for the quasi-brittle material. In order to prevent strain localization and strong mesh sensitivity of the solution, an integral-type of nonlocal model based on the weighted spatial averaging of a strain-like quantity is developed. Regarding the interface, the damage is governed by the relative displacement occurring at bond. A suitable interface model which accounts for the mode I, mode II and mixed mode of damage is developed. The coupling between the body damage and the interface damage is performed computing the body damage on the bond surface. Numerical examples are presented. K EYWORDS . Interface damage; Body damage; Coupled model; FRP strengthening. I NTRODUCTION he use of Fiber Reinforced Plastic (FRP) materials for the strengthening of existing concrete and masonry elements is growing and, actually, many structures have been yet reinforced adopting FRP; moreover several experimental and modeling scientific works have been published in the last decade [1-8]. The use of FRP materials applied on the external surface of concrete or masonry structures has aroused new modeling problems. One of the main problem in the use of FRP is the so-called delamination phenomenon, which consists in the sudden decohesion of the FRP reinforcement from the concrete or masonry element, see for instance ref. [9]. In order to model the delamination T