Esempi di applicazione

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Roberto Paoli
8 anni fa
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1 1 I compositi firosi vengono impiegati ogni qualvolta vi sia da assorire uno sforzo di trazione pura o di trazione prodotta dalla flessione o dal taglio. Il rinforzo a flessione viene realizzato mediante incollaggio di lamine o con applicazione di uno o più strati di al lemo teso dell elemento. Con tali interventi si ottengono incrementi fino al 40-50% della resistenza nominale della sezione di partenza trattata; occorre tuttavia considerare una sensiile riduzione della freccia e della duttilità della sezione. L efficacia dell intervento è solo in termini di comportamento agli stati limite ultimi; in esercizio le fire presentano, nella maggior parte dei casi, tassi di lavoro pressoché trascuraili. Per ottenere un efficace intervento di rinforzo con FRP anche in esercizio, è necessario pre-tendere le fire, mediante appositi sistemi di tensionamento (particolarmente costosi) oppure cercando di sollevare la struttura mediante martinetti idraulici, scaricandola una volta terminata l applicazione. Occorre altresì verificare che la sezione rinforzata raggiunga lo stato limite ultimo per schiacciamento del cls e non per rottura del FRP e che, in ogni modo, venga scongiurato il fenomeno di delaminazione. L efficacia del rinforzo è maggiore quanto più le fasce risultano perpendicolari alle fessurazioni; per ragioni pratiche, tuttavia, l applicazione avviene generalmente in senso parallelo alle staffe o, in alcuni casi, con angolazione del rinforzo per incrementarne l efficacia. La fasciatura può interessare alcuni lati, oppure può essere in completo avvolgimento [fig. 1]. Il rinforzo a taglio viene anche impiegato per ancorare il rinforzo a flessione onde evitare il rischio di delaminazione. Il confinamento di pilastri avviene fasciando l elemento con uno o più strati di FRP; tale intervento ha come vantaggio l incremento sia della resistenza ultima a presso-flessione sia la duttilità dell elemento. Per ottenere un efficace confinamento le fire vanno disposte perpendicolarmente all asse dell elemento; l intervento può essere eseguito in modo continuo sull intero pilastro oppure a tratti, con una riduzione di efficacia del confinamento [fig. 2]. I rinforzi a taglio si ottengono generalmente applicando uno o più strati di sulle facce dell elemento da rinforzare. Le strisce così disposte, analogamente alle staffe, possono essere applicate in modo discontinuo o in modo continuo, le une aderenti alle altre. = 90 0 < < 180 laterale a U in avvolgimento Fig. 1 Schemi di rinforzo al taglio con FRP. Fig. 2 Confinamento di pilastri con tessuti FRP.

Con tali interventi si ottengono incrementi fino al 40-50% della resistenza nominale della sezione di partenza trattata; occorre tuttavia considerare una sensiile riduzione della freccia e della

2 Il rinforzo è maggiore quando si interviene su sezioni circolari, per ridursi via via nel caso in cui si trattino sezioni quadrate o rettangolari (con rapporto dei lati maggiore di 1:2 l intervento non è consigliaile). Dovendo intervenire su sezioni quadrate o rettangolari è necessario procedere preliminarmente alla smussatura degli spigoli, al fine di evitare la concentrazione di sforzi in tali punti, in grado di produrre fratture del rinforzo. Le applicazioni ricorrenti riguardano: nodi: i nodi trave-colonna risultano spesso sottodimensionati, soprattutto rispetto alle azioni sismiche. L incremento di resistenza a flessione può essere ottenuto mediante l inserimento di arre in fori o scanalature passanti [fig. 3a,] e fasciatura. Allo stesso modo si può intervenire per l irrigidimento dei nodi tra pilastro e fondazione [fig. 3c]. 2 a ad alta strai t h = 30 cm resistenza TRAVE DI SOLAIO arre 8 ad ata l ress i tenza strati h=30 cm arre 8 ad alta strai t h = 30 cm resistenza TRAVE DI SOLAIO ad ato l modulo fasce h= 50 cm c 2ar re 8 per ciascuna facca i ad ata l strati h=30 cm ress i tenza TRAVE DI FONDAZIONE Fig. 3 foro 16 per a ncorag gio delle arre nella fondazione L> 30 cm

Dovendo intervenire su sezioni quadrate o rettangolari è necessario procedere preliminarmente alla smussatura degli spigoli, al fine di evitare la concentrazione di sforzi in tali punti, in grado di

3 Travi da ponte: il rinforzo di questa tipologia di travi si rende necessario a causa sia della vetustà delle strutture sia dell azione degradante prodotta sul calcestruzzo dall amiente in cui si trovano. Generalmente gli interventi prevedono l o tessuti all intradosso e/o fasciature a per il rinforzo a taglio [fig. 4]. In situazioni di particolare degrado, ove il copriferro dea essere ricostruito con più di 3 cm di malta, si possono inserire nella sezione ripristinata alcune arre. Solai: attraverso l o fasce in si ottiene un incremento di resistenza flessionale che, nei casi più comuni, può raggiungere il 20-25% con l uso di lamine di 1,4 mm di spessore e 5 cm di larghezza [fig. 5]. Come nel caso delle travi da ponte, in caso di ricostruzione del copriferro, si possono inserire nella sezione ripristinata alcune arre [fig. 6]. Le malte utilizzate per il ripristino, con elevata resistenza e aderenza sia al supporto sia alle arre integrative all armatura, consentono il recupero e/o l incremento della resistenza della struttura trattata. Le arre sono inoltre in grado di resistere anche a elevate temperature in caso di incendio. Fig. 4 Rinforzo della mensola di un viadotto. 3 Fig. 5 Rinor f zo con lamine Rinforzo con a rre Fig. 6 malta di ripristino lamina malta di ripristn i o a rre CF RP

In situazioni di particolare degrado, ove il copriferro dea essere ricostruito con più di 3 cm di malta, si possono inserire nella sezione ripristinata alcune arre.

4 4 Rinforzo di strutture in muratura L applicazione di rinforzi resistenti a trazione su strutture voltate in muratura rappresenta una tecnica assai diffusa, conferendo alla muratura quel tipo di resistenza che congenitamente non possiede. I rinforzi sono localizzati sui contorni in trazione e presentano una sezione estremamente ridotta, rendendo così il consolidamento scarsamente invasivo, senza alterazione del comportamento d esercizio, limitandosi a collaorare con la muratura [fig. 7]. Per progettare adeguatamente simili interventi occorre tuttavia considerare che l aderenza di un rinforzo alla struttura produce un campo di trazioni nella struttura stessa. Quando i rinforzi sono applicati al contorno di una volta, l aderenza determina un ulteriore campo di trazioni, in quanto le tensioni tangenziali interne scamiate tra rinforzo e muratura presentano risultante non nulla, in ragione della curvatura delle superfici di supporto; quindi l equilirio del rinforzo implica anche uno scamio di tensione (il cui verso è dettato dal segno della curvatura). Il campo tensionale prodotto dalle σ e dalle τ al contorno può determinare σ principali di trazione entro la muratura. Affinché l intervento di rinforzo risulti efficace, è indispensaile quindi che il valore di resistenza a trazione della muratura sia determinato e noto prima di procedere. Fig. 7 Rinforzo di strutture in muratura.

I rinforzi sono localizzati sui contorni in trazione e presentano una sezione estremamente ridotta, rendendo così il consolidamento scarsamente invasivo, senza alterazione del comportamento d

5 5 L applicazione di rinforzi FRP deve essere eseguita su elementi murari di adeguate proprietà meccaniche; nel caso in cui questi risultino danneggiati o disomogenei si deve procedere a un pre-consolidamento con tecniche tradizionali (cuciscuci, iniezioni consolidanti, ristilatura dei giunti ecc.). Il rinforzo di strutture murarie può essere eseguito, oltre che sulle volte, anche su pareti, prestando sempre particolare attenzione all aderenza tra struttura e rinforzo [fig. 8]. L esigenza principale è quella di conferire maggiore resistenza e rigidezza a elementi strutturali in legno massiccio o lamellare, rispetto alle prestazioni che il solo materiale ligneo è in grado di offrire; una delle peculiarità più apprezzate del legno, la leggerezza, non viene assolutamente pregiudicata con interventi di rinforzo con FRP. Parimenti, i difetti più vistosi del legno, come ad esempio l elevata disomogeneità meccanica legata alla presenza intrinseca di difetti, risultano notevolmente mitigati dalla sinergia con il composito firorinforzato. Il rinforzo a flessione di strutture in legno può essere realizzato con arre e/o lamine, incollate sulla superficie o poste all interno della stessa in appositi alloggiamenti [fig. 9]. Fig. 9 applicazione di arre in zona tesa esterne in zona tesa Fig. 8 Consolidamento di una volta con tessuti FRP. Rinforzo di elementi di legno L accoppiamento tra legno e materiali compositi si presenta particolarmente interessante in termini di compatiilità e complementarietà di caratteristiche. interne in zona tesa interne in zona tesa e compressa

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