MATERIALI COMPOSITI
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MATERIALI COMPOSITI: RINFORZO E CONFINAMENTO STRUTTURALE CON SISTEMI FRP, FRCM E CRM
Impieghiamo materiali compositi ad alte prestazioni – a base di fibre di carbonio, vetro, aramide, acciaio e basalto – accoppiati a matrici resinose o cementizie per il consolidamento, il rinforzo e la messa in sicurezza di elementi strutturali.
Queste tecnologie trovano applicazione in edifici civili, fabbricati industriali, infrastrutture e beni di interesse storico, artistico e monumentale. Grazie alle loro caratteristiche fisiche, meccaniche e chimiche, consentono interventi mirati, poco invasivi e ad alte prestazioni su strutture in calcestruzzo armato, muratura, pietra, laterizio, legno e sistemi voltati.
Sono impiegate per la cerchiatura di pilastri, il rinforzo di travi, solai e murature, il consolidamento di volte, archi e strutture lignee, oltre che per interventi di miglioramento e adeguamento sismico.
Sistemi FRP, FRCM e CRM
- I sistemi FRP – Fiber Reinforced Polymer sono costituiti da fibre ad alte prestazioni impregnate con matrici resinose, generalmente epossidiche. Sono indicati quando sono richieste elevate prestazioni meccaniche, ridotti spessori di intervento, leggerezza e rapidità di posa.
- I sistemi FRCM – Fabric Reinforced Cementitious Matrix abbinano reti o tessuti di rinforzo a matrici inorganiche, come malte a base calce o cementizie. Sono particolarmente adatti al consolidamento di murature, volte, archi e supporti minerali, anche in contesti storici, grazie alla buona compatibilità con il substrato e alla traspirabilità del sistema.
- I sistemi CRM – Composite Reinforced Mortar prevedono l’impiego di reti preformate in materiale composito, abbinate a malte strutturali. Sono utilizzati soprattutto per il rinforzo diffuso di murature esistenti, mediante intonaci armati a basso spessore, con l’obiettivo di migliorare la risposta statica e sismica dell’edificio.
La scelta tra FRP, FRCM e CRM viene definita in funzione della tipologia strutturale, del materiale esistente, delle prestazioni richieste e della compatibilità con il supporto.
fibre di vetro
Le fibre di vetro, in particolare nella versione alcali-resistente, sono ampiamente utilizzate per la loro versatilità, leggerezza e compatibilità con matrici inorganiche.
Sono indicate per il rinforzo diffuso di murature, il consolidamento di volte e archi, la realizzazione di intonaci armati sottili, i sistemi CRM e i presidi antiribaltamento di tamponature e tramezzi. Consentono di distribuire il rinforzo su superfici estese, migliorando il comportamento statico e sismico dell’organismo edilizio.
fibre aramidiche
Le fibre aramidiche offrono elevata tenacità, buona resistenza a trazione, leggerezza e notevole capacità di assorbimento dell’energia.
Per queste caratteristiche sono utilizzate in interventi soggetti ad azioni dinamiche, vibrazioni, urti o sollecitazioni impulsive. Risultano adatte per rinforzi localizzati, presidi di sicurezza e applicazioni in cui sia richiesta una maggiore capacità di dissipazione dell’energia.
fibre di carbonio
Le fibre di carbonio rappresentano una delle soluzioni più performanti per il rinforzo strutturale. Sono caratterizzate da elevata resistenza a trazione, alto modulo elastico, leggerezza e ottima durabilità.
Vengono impiegate sotto forma di tessuti, nastri o lamine per il rinforzo a flessione e taglio di travi e solai, il confinamento di pilastri, il rinforzo di nodi strutturali e l’adeguamento statico o sismico di strutture in calcestruzzo armato, acciaio, legno e muratura opportunamente preparata.
Reti e fibre di basalto
Le fibre di basalto sono prodotte da rocce di origine vulcanica e presentano ottime proprietà meccaniche e chimico-fisiche. Possono essere abbinate sia a matrici resinose sia a matrici cementizie o idrauliche, garantendo una buona compatibilità con diversi supporti.
Sono caratterizzate da elevata tenacità, buona resistenza all’abrasione, bassa conducibilità termica, elettrica e acustica, resistenza agli agenti chimici e stabilità alle alte temperature. Per tali ragioni sono impiegate nel consolidamento di murature, volte, elementi strutturali e manufatti soggetti ad azioni dinamiche o ambienti aggressivi.
Tessuti unidirezionali in fibra di acciaio
I tessuti in fibra di acciaio ad altissima resistenza UHTSS sono costituiti da microtrefoli di acciaio, disponibili con diverse densità e rivestimenti, tra cui ottone, acciaio galvanizzato o acciaio inox.
Possono essere impregnati con matrici organiche o inorganiche in funzione delle esigenze progettuali e delle condizioni ambientali. Grazie alla particolare geometria dei trefoli, garantiscono elevate prestazioni meccaniche, ottima aderenza e buona lavorabilità in fase di posa.
Sono particolarmente efficaci nella cerchiatura di pilastri, nel rinforzo di setti murari, nella realizzazione di connettori e negli interventi in cui il rinforzo è sottoposto a sollecitazioni concentrate, geometrie complesse o azioni non puramente assiali, condizioni frequenti negli interventi di miglioramento e adeguamento sismico.
Matrici organiche e inorganiche
Le matrici organiche, costituite principalmente da resine epossidiche bicomponenti, sono impiegate nei sistemi FRP per garantire elevata adesione al supporto, alte prestazioni meccaniche, ridotti spessori applicativi e rapidità di posa. Sono particolarmente indicate per strutture in calcestruzzo armato e precompresso, ma possono essere utilizzate anche su murature e pietre naturali adeguatamente preparate.
Le matrici inorganiche, costituite da malte a base calce, malte cementizie o malte fibrorinforzate, sono utilizzate nei sistemi FRCM e CRM. Offrono buona compatibilità con murature e supporti minerali, traspirabilità, resistenza alle alte temperature e idoneità per interventi su edifici storici e monumentali.
Campi di applicazione
I sistemi compositi FRP, FRCM e CRM sono indicati per il consolidamento e il rinforzo di:
- edifici civili, industriali e infrastrutture;
- beni storici, artistici e monumentali;
- strutture in calcestruzzo armato e precompresso;
- murature portanti in pietra, laterizio o miste;
- volte, archi, solai e coperture lignee;
- elementi strutturali degradati, lesionati o vulnerabili.
L’impiego di materiali compositi consente di incrementare la sicurezza e le prestazioni strutturali limitando pesi, spessori e invasività dell’intervento, con soluzioni progettate in funzione delle caratteristiche del manufatto e degli obiettivi di consolidamento.