Sperimentazioni - Prove su materiali composti

-Studio ed applicazione delle fibre

olte opere in calcestruzzo armato semplice e calcestruzzo armato precompresso, appartenenti al patrimonio edilizio nazionale, presentano l'esigenza di essere ristrutturate o adeguate strutturalmente ai nuovi criteri introdotti dalle varie normative che si sono succedute negli ultimi anni.
In particolare il recupero si rende necessario per le strutture che presentano calcestruzzo degradato (a causa dell'aggressione chimica da parte di agenti aggressivi esterni; a causa della scarsa qualità o carente assortimento dei materiali originariamente impiegati per il confezionamento; per mancanza di idonei trattamenti protettivi e conservativi superficiali; per fenomeni ascrivibili all'ossidazione e corrosione delle armature originarie; ecc.), ovvero per strutture danneggiate da eventi straordinari (ad esempio: incendi).
L'adeguamento ed il rinforzo si rendono necessari per le strutture danneggiate a seguito del verificarsi di cimenti statici e/o dinamici per i cui effetti non erano state originariamente progettate, quali terremoti, ovvero per strutture o parti limitate di un organismo strutturale più complesso che necessitano di integrazione di sezione resistente per gli effetti derivanti dall'azione di nuovi sovraccarichi o dall'entrata in vigore di nuove normative maggiormente penalizzanti.
Per tutte queste esigenze l'ingegneria civile ha ricevuto considerevoli attenzioni a livello mondiale negli ultimi anni nello studio di nuovi materiali e di nuove tecnologie applicative.
I recenti sviluppi relativi ai materiali, ai metodi e alle tecniche per il rinforzo strutturale sono stati enormi.
Una delle tecniche maggiormente innovative propone l'utilizzazione dei materiali compositi con polimeri a fibra rinforzata (FRP).
In particolare i materiali in CFRP, grazie al loro elevato modulo elastico, vengono preferiti per il rinforzo delle strutture in c.a., mentre i materiali in AFRP e GFRP, per i loro moduli elastici più bassi, vengono generalmente preferiti nelle applicazioni relative alle strutture in muratura.
Nell'ambito del programma di sperimentazione eseguito, mirato al risanamento e consolidamento delle strutture in c.a., sono stati esaminati i materiali compositi a base di fibre di carbonio (CFRP).
Le ragioni dell'interesse del settore delle costruzioni civili ai materiali compositi sono molteplici e sono in fase di continuo aumento con il procedere delle esperienze effettuate positivamente in molti Paesi.
Tra le motivazioni di maggior rilievo sono da annoverare tutte le caratteristiche legate al basso peso del materiale e che si riflettono sulle proprietà specifiche.
Il parametro maggiormente influente sulla risposta del materiale composito in esercizio è certamente legato alla sua anisotropia.
A partire dalla singola lamina fino al tessuto monodirezionale, è facile rendersi conto come le caratteristiche meccaniche non siano costanti nelle diverse direzioni di misura: i valori massimi presentati del materiale composito fibroso nella direzione delle fibre decrescono notevolmente nella direzione trasversale alle fibre stesse, presentando valori intermedi al variare delle direzioni intermedie.
Tra le ragioni che possono determinare la scelta del composito è da inserire una osservazione, ben nota agli studiosi dei compositi, e che deriva direttamente dalla caratteristica considerata da alcuni come principalmente negativa, cioè la sua anisotropia.
Mentre certamente l'anisotropia della lamina, o del tessuto monodirezionale, comporta la difficoltà di affrontare la fase di progetto con opportuna attenzione ed esperienza, è pure vero che in tale fase possono risultare effetti sinergici dall'uso del composito, in quanto è possibile "progettare" dapprima il materiale.
In situazioni particolari, come ad esempio in tutti i casi di intervento di riabilitazione di strutture fatiscenti, di restauro di monumenti, di adeguamento a nuovi carichi o a nuove normative maggiormente penalizzanti, la possibilità di intervenire sulla laminazione del composito variando opportunamente la direzione delle fibre, oppure variando il tipo di fibre, permette di variare a proprio piacimento le caratteristiche elastiche del componente in composito facendolo combaciare, se necessario, con quelle del materiale di base.