INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO STATICO MEDIANTE
L’UTILIZZO DI COMPOSITI FIBRORINFORZATI (FRP)

I compositi fibrorinforzati (FRP – Fyber Reinforced Polymers) sono materiali costituiti da matrici polimeriche e da fibre lunghe continue di carbonio (CFRP), vetro (GFRP) o arammide (AFRP).

Tali materiali sono eterogenei ed anisotropi e presentano un comportamento elastico lineare fino a rottura.

Nei compositi fibrorinforzati le fibre svolgono il ruolo di elementi portanti sia in termini di resistenza che di rigidezza. La matrice, oltre a proteggere le fibre, funge da mezzo di trasferimento degli sforzi tra fibra e fibra e tra queste e l’elemento strutturale da rinforzare.

Essi trovano largo impiego nella riabilitazione e nel consolidamento delle strutture civili. I vantaggi degli FRP sono molteplici: leggerezza, elevate proprietà meccaniche e caratteristiche anticorrosive.

Sono disponibili in diverse geometrie: dalle lamine pultruse, caratterizzate da una disposizione unidirezionale delle fibre ed utilizzate preferibilmente per placcare superfici regolari, ai tessuti bidirezionali, facilmente adattabili alla forma dell’elemento strutturale rinforzato. Gli FRP risultano competitivi in tutti quei casi in cui sia necessario limitare l’impatto estetico sulla struttura originaria o garantire un’adeguata reversibilità dell’intervento (edifici di interesse storico o artistico) e anche nei casi in cui la limitatezza dello spazio a disposizione renderebbe difficile il ricorso a tecniche tradizionali.

I sistemi di rinforzo realizzati con materiali FRP sono distinti in:

  • Sistemi preformati, costituiti da componenti di varia forma (lamine, nastri, barre o altro) preparati mediante pultrusione ed incollati all’elemento strutturale da rinforzare;
  • Sistemi impregnati in situ, costituiti da fogli o tessuti di fibre uni o multi-direzionali impregnati con una resina che può fungere anche da adesivo con l’elemento da rinforzare;
  • Sistemi preimpregnati, costituiti da fogli o tessuti di fibre uni o multi-direzionali preimpregnati con resina parzialmente polimerizzata ed incollati al substrato da rinforzare.

I suddetti sistemi sono classificati in base ai valori del modulo elastico e della tensione di rottura.

Gli Applicatori devono possedere specifiche e comprovate competenze nell’applicazione dei materiali compositi su strutture di calcestruzzo e di muratura, da documentare attraverso precedenti esperienze. In particolare, il personale preposto all’installazione deve possedere una specifica e comprovata abilità nei riguardi dell’applicazione di sistemi di rinforzo FRP a scopo strutturale (BASF, Mapei, Betontex, Fassa Bortolo, Ruredil, ecc.).

INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO STATICO MEDIANTE
L’UTILIZZO DI SISTEMI COMBINATI

I compositi fibrorinforzati (FRP – Fyber Reinforced Polymers) sono in genere in grado di apportare un incremento di resistenza a flessione positiva delle travi (momento in campata) nell’ordine del 50%. Nel caso siano necessari maggiori incrementi di resistenza in campata delle travi può essere utile operare con piastre / profilati metallici o con un ringrosso della sezione della trave (tramite getto di CA + armature oppure tramite calcestruzzi fibrorinforzati). Nel caso sia necessario incrementare la resistenza a momento negativo della trave (sugli appoggi) può essere utile alzare la sezione all’estradosso superiore, mediante getto integrativo di CA + armature oppure tramite calcestruzzi fibrorinforzati.

Se si deve incrementare la resistenza a compressione dei pilastri , i compositi fibrorinforzati (FRP – Fyber Reinforced Polymers) disposti in avvolgimento possono apportare incrementi di resistenza non superiori al 20%, mentre forniscono un notevole incremento di duttilità. Nel caso invece sia richiesto un deciso incremento della resistenza a compressione dei pilastri (o presso-flessione) dei pilastri, è necessario incamiciare: in questo caso l’utilizzo di calcestruzzi fibrorinforzati ad elevata resistenza consente di contenere gli spessori del ringrosso.

VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA SULLA BASE DELLE
NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI

Le costruzioni esistenti devono essere sottoposte a valutazione della sicurezza quando ricorra anche una delle seguenti situazioni:

  • Evidente della capacita resistente e/o deformativa della struttura o di alcune sue parti dovuta a significativo degrado e decadimento delle caratteristiche meccaniche dei materiali, oppure a deformazioni significative conseguenti anche a problemi in fondazione;
  • Danneggiamenti prodotti da azioni ambientali (sisma, vento, neve e temperatura), da azioni eccezionali (urti, incendi, esplosioni) o da situazioni di funzionamento ed uso anomali;
  • Provati gravi errori di progetto o di costruzione;
  • Cambio della destinazione d’uso della costruzione o di parti di essa, con variazione significativa dei carichi variabili;
  • Esecuzione di interventi non dichiaratamente strutturali, qualora essi interagiscano, anche solo in parte, con elementi aventi funzione strutturale e, in modo consistente, ne riducano la capacita e/o ne modifichino la rigidezza.

Qualora le circostanze di cui ai punti precedenti riguardino porzioni limitate della costruzione, la valutazione della sicurezza potrà essere effettuata anche solo sugli elementi interessati e a quelli con essi interagenti.

La valutazione della sicurezza deve permettere di stabilire se:

  • L’uso della costruzione possa continuare senza interventi;
  • L’uso debba essere modificato (declassamento, cambio di destinazione e/o imposizione di limitazioni e/o cautele nell’uso);
  • Sia necessario procedere ad aumentare o ripristinare la capacità portante.

Si individuano le seguenti categorie d’intervento:

  • Interventi di riparazione o locali, che interessino singoli elementi strutturali e che, comunque, non riducano le condizioni di sicurezza preesistenti;
  • Interventi di miglioramento, atti ad aumentare la sicurezza strutturale preesistente;
  • Interventi di adeguamento, atti a conseguire i livelli di sicurezza previsti per nuove costruzioni.

In generale gli interventi dovranno interessare i seguenti aspetti:

  • Riparazione di eventuali danni presenti;
  • Riduzione delle carenze dovute ad errori grossolani;
  • Miglioramento della capacita deformativa (“duttilità”) di singoli elementi;
  • Riduzione dell’eccessiva deformabilità degli orizzontamenti, sia nel loro piano che ortogonalmente ad esso;
  • Miglioramento dei collegamenti degli elementi non strutturali, alla struttura e tra loro;
  • Incremento della resistenza degli elementi verticali resistenti.

Per le strutture in muratura, inoltre, dovranno essere valutati e curati gli aspetti seguenti:

  • Miglioramento dei collegamenti tra orizzontamenti e pareti, tra copertura e pareti, tra pareti confluenti in martelli murari o angolate;
  • Riduzione ed eliminazione delle spinte non contrastate di coperture, archi e volte;
  • Rafforzamento delle pareti intorno alle aperture.

Per le strutture in CA ed in acciaio si prenderanno in considerazione, valutandone l’eventuale necessita e l’efficacia, anche le tipologie di intervento di seguito esposte o loro combinazioni:

  • Rinforzo di tutti o parte degli elementi;
  • Eliminazione di eventuali meccanismi “di piano”.

Tutti gli interventi sopra indicati e resi obbligatori a livello normativo possono essere realizzati tramite interventi poco invasivi, veloci, pratici e di notevole affidamento, quali i rinforzi (locali o generalizzati) con materiali compositi fibrorinforzati (FRP).

Come applicatori qualificati di sistemi di rinforzo strutturale in fibra di carbonio ci avvaliamo solo dei prodotti certificati delle migliori case produttrici, quali BASF, Mapei, Betontex, Fassa Bortolo, Ruredil, ecc.

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