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FRP
e' acronimo di Fiber Reinforced Polymers utilizzato
per indicare una vasta categoria di materiali compositi che costituiscono
la frontiera dell'attuale tecnologia delle costruizioni. Essi sono costituiti
da matrici polimeriche in cui sono immersi rinforzi di fibre tessute o
unidirezionali. Il loro impiego nel campo delle costruzioni aeronautiche
continua con grande successo. Attualmente il rivoluzionario velivolo Centurion
compie i primi voli sperimentali; esso abbina leggerezza ed efficienza
aerodinamica, e come il suo predecessore Pathfinder ha una struttura
interamente in materiali compositi (fibra di carbonio e kevlar) rivestita
da una pellicola protettiva. Il Centurion raggiunge la stratosfera
con motori che sviluppano ridottissime potenze.
Nelle costruzioni civili il promettente impiego degli FRP copre principalmente
tre categorie di funzioni:
1) struttura interamente in composito (travi, pannelli , gusci)
2) armatura di materiali tradizionali quali calcestruzzo, muratura
e legno,
3) rinforzo di elementi strutturali esistenti di varia tipologia e
materiale
Nella prima categoria sono dominanti i profili pultrusi, leggeri, resistenti
e sufficientemente rigidi; per essi si prospettano funzioni tipiche della
struttura portante intelaiata. L'impegno maggiore attualmente punta a
risolvere i problemi delle connessioni. Per gli altri elementi a lastra
o guscio si possono riconoscere nelle nascenti costruzioni civili di composito
le evoluzioni delle classiche applicazioni nei settori aeronautico, navale
e automobilistico. I primi ponti e le prime unita' abitative interamente
in composito cominciano a fare le loro apparizioni.
Nella seconda categoria sono dominanti barre e reti ottenuti con varia
tecnologia. Questi sono utilizzati per armare travi e pareti di calcestruzzo
o muratura ovvero per collaborare strutturalmente con il legno.
La presollecitazione si presenta particolarmente interessante per l'alto
rapporto "resistenza /modulo E" dei cavi o barre di composito.
I problemi di ancoraggio sono i maggiori campi di impegno della ricerca.
Ponti presollecitati e strallati sono ormai gia' in uso in varie parti
del mondo.
La terza categoria e' quella che piu' delle altre si diffonde velocemente.
Il rinforzo delle infrastrutture deteriorate o danneggiate vanta la maggiore
numerosita' di applicazioni. La rapidita' degli interventi e la grande
efficienza ha convinto molti progettisti ad imboccare questa strada. Il
costo non e' elevato se si considera in confronto con tecnologie tradizionali
in relazione ai tempi di esecuzione e difficolta' di cantiere. Nelle zone
sismiche il miglioramento del comportamento strutturale delle strutture
esistenti si consegue spesso con sorprendente efficacia .
Si deve considerare l'alto rapporto "resistenza/peso" che per
le strutture sottoposte alle azioni sismiche risulta determinante. In
quest'ambito la tecnologia del wrapping (fasciatura) con compositi
formati in sito costituisce una vera rivoluzione della ingegneria strutturale.
Infatti, il confinamento delle colonne e il rinforzo flessionale e a taglio
delle travi si consegue con facilita' ed efficienza "cinturando"
o "placcando" gli elementi strutturali con tessuti impregnati
di resina. Le resine costituiscono la matrice del composito mentre le
fibre del tessuto sono di varia natura: carbonio, aramide, vetro, polivinilalcool,
o altre fibre minerali. Dosando strati e morfologie del composito si ottengono
incrementi notevoli in resistenza e duttilita'.
Questo settore vanta rapido sviluppo applicativo mentre le metodologie
di calcolo non sono del tutto sistemate e raccolte in norme o raccomandazioni.
In particolare, il rinforzo a taglio delle travi di calcestruzzo armato
e' oggetto di ricerca per quanto riguarda schematizzazioni di calcolo
e morfologie di applicazione.
Nella quasi totalita' di questi interventi il rinforzo e' esterno, quindi
la trasmissione delle azioni dal composito alla struttura originaria avviene
sulla pellicola esterna dell'elemento rinforzato. Nelle travi di calcestruzzo
armato si indica con "copriferro" lo spessore esterno di calcestruzzo
che deve essere in condizioni di trasmettere le predette azioni. La consistenza
del supporto va valutata prima di ogni intervento e solo se ritenuta adeguata
si puo' procedere alla applicazione. Tornano buone le metodologie di prova
non distruttiva per acquistare gli elementi di giudizio.
Per le murature storiche il discorso si fa particolarmente interessante.
Volte e cupole possono ottenere un aiuto di incalcolabile efficacia se
placcate di composito quando sono sottoposte ad azione sismica. Meccanismi
di collasso possono essere impediti con il risultato si abbattere la vulnerabilita'
intrinseca di questi elementi strutturali. Le teorie del restauro pretendono
un intervento rimuovibile: questo e' ottenibile con varie teconologie
attualmente allo studio.
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