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Il consolidamento attraverso i materiali fibrorinforzati FRP

A supporto delle recenti applicazioni dei materiali fibrorinforzati negli interventi di consolidamento vi sono sia le norme tecniche delle costruzioni 2008 sia le istruzioni CNR DT 200/04. Una panoramica

Tipi di fibre (fonte: “Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati - Materiali, strutture di c.a. e di c.a.p., strutture murarie” © CNR)
Tipi di fibre (fonte: “Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati - Materiali, strutture di c.a. e di c.a.p., strutture murarie” © CNR)
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Le vigenti Norme Tecniche delle Costruzioni (NTC08) nonché la relativa Circolare esplicativa n. 617/2009 prevedono interventi strutturali di consolidamento sulle costruzioni. I paragrafi di riferimento sono distinti in base alla tecnologia costruttiva di riferimento:
– C8A.5: Consolidamento edifici murari;
– C8A.7: Rinforzo elementi in calcestruzzo armato.
In entrambi i casi le modalità di intervento sono differenziate in funzione dell’elemento strutturale coinvolto e del tipo di sollecitazione per cui la sezione risulta carente.

Per la muratura sono funzione della carenza riscontrata nella costruzione quali ad esempio:
– carenze nel collegamento;
– superfici voltate lesionate (un esempio: l’Ospedale San Paolo a Savona)
– deficit di resistenza nei maschi murari/pilastri e colonne.

Per le costruzioni in calcestruzzo armato le soluzioni previste dal legislatore corrispondono all’incamiciatura in c.a/acciaio nonché alla placcatura e fasciatura in materiali compositi.
Quest’ultimo tipo di intervento di consolidamento trova applicazioni sia nella tecnologia muraria oltre che negli elementi in c.a.

L’uso dei materiali fibrorinforzati (FRP, resistenti a trazione) negli elementi in c.a. provvede a incrementare la:
– resistenza a taglio nei pilastri e pareti secondo la direzione della staffatura;
– resistenza nelle parti terminali di travi e pilastri disposti parallelamente all’armatura longitudinale;
– duttilità sempre nelle parti terminali di travi e pilastri mediante una fasciatura continua lungo il perimetro, allo stesso modo disposte per migliorare l’efficienza delle giunzioni di sovrapposizione.
Per la verifica di tali materiali è opportuno riferirsi alle Istruzioni CNR DT 200/04.

Materiali composti
L’utilizzo dei materiali fibrorinforzati presenta talvolta problematiche legate ad esempio all’aderenza in presenza di elevate temperature e/o a seguito dell’esposizione a raggi UV. Inoltre essi rispettano in parte i principi di reversibilità, compatibilità e minima invasività di intervento che stanno alla base degli interventi di conservazione/restauro di edifici storici esistenti e ai più recenti principi della ecosostenibilità ambientale.
Al fine di superare queste difficoltà le matrici organiche (generalmente resine epossidiche) possono essere sostituite da matrici inorganiche maggiormente ecocompatibili. Nonostante in letteratura siano stati utilizzati diversi nomi per indicare questi compositi costituiti da fibre lunghe ad alta resistenza applicate per mezzo di matrici inorganiche, essi sono generalmente conosciuti col nome di fiber reinforced cementitious matrix (FRCM) e steel reinforced grouts (SRG). I compositi FRCM offrono alcuni vantaggi rispetto all’utilizzo di compositi FRP, come ad esempio la compatibilità con il substrato (particolarmente importante nel caso di interventi su muratura storica), la reversibilità, la traspirabilità (comparabile a quella del substrato), e la buona resistenza alle alte temperature” (Giacomin, 2015).

Per il rinforzo mediante FRCM è possibile riferirsi alle linea guida ACI 549.4R-13.
La letteratura disponibile riguardo ai compositi FRCM indica che la rottura tipica di questi compositi avviene all’interfaccia fibra-matrice (D’Ambrisi et al. 2013, Pellegrino and D’Antino 2013) e non all’interno del substrato, come invece accade nel caso dei compositi FRP (Ferracuti et al. 2007). La rottura all’interfaccia dei compositi FRCM è caratterizzata da un distacco progressivo delle fibre dalla matrice caratterizzato da scorrimenti (Giacomin, 2015).

Requisiti fondamentali (§3.1 CNR DT 200/04)
Il progetto del sistema di rinforzo deve presupporre i seguenti requisiti fondamentali:
• i rischi ai quali la struttura potrebbe essere soggetta vanno accuratamente individuati, eliminati o attenuati;
• la configurazione del rinforzo deve risultare poco sensibile ai suddetti rischi;
• la stessa configurazione deve inoltre sopportare l’occorrenza di danneggiamenti localizzati;
• sistemi di rinforzo che collassino senza segnali di preavviso vanno opportunamente evitati.
Questi requisiti sono soddisfatti se è garantito quanto segue:
• la scelta di materiali opportuni;
• un progetto adeguato con un’accorta cura dei particolari costruttivi;
• la definizione, nell’ambito di ogni intervento, di procedure di controllo per la progettazione, la produzione, l‟esecuzione e l‟uso.

Per approfondire, consigliamo le seguenti pubblicazioni:
Giacomin G., “Materiali di rinforzo innovativi nella ricostruzione post-sismica delle murature aquilane”, 2015, ANIDIS
Istruzioni CNR DT 200/04 “Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati – Materiali, strutture di c.a. e di c.a.p., strutture murarie

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