3. IL RINFORZO STRUTTURALE
PERCHè?
• messa in sicurezza delle strutture
soggette a sisma
• cambio di destinazione d’uso
• aumento dei sovraccarichi
• tranquillità psicologica in luoghi familiari
o pubblici
4. IL RINFORZO STRUTTURALE
Come si realizza?
Interventi tradizionali:
-Cerchiaggio
-Placcaggio
-Ancoraggio
-Tassellatura;
-Chiavi
-Catene
5. I MATERIALI COMPOSITI
La nuova era
una fase
omogenea
che trasferisce
le tensioni
MATRICE
una fase
discontinua
che prende in
carico le
tensioni
fibra
6. I vantaggi?
invasività ridotta al
minimo
carattere architettonico
dell'edificio rispettato
incremento del peso
proprio della struttura
minimo
7. Le FIBRE in EDILIZIA
Vetro
Acciaio Aramide
Basalto Canapa lino
Carbonio
Poliestere HT
E Acciaio
8. FRP CON FIBRE DI CARBONIO
Polimero caratterizzato da
altissime proprietà meccaniche ed elevata durabilità
Prodotte per lavorazione ad alta temperatura di particolari fibre
polimeriche dette "precursori"
Il precursore più utilizzato è il poliacrilonitrile (PAN)
materiale molto utilizzato
sia in campo tessile che in edilizia,
ottenuto nella distillazione frazionata del petrolio grezzo.
CARBONIO
9. Bassa rigidezza flessionale e applicabili su superfici curve
I FOGLI E I TESSUTI
TESSUTI
fibre orientate secondo due
direzioni ortogonali (trama e ordito)
NASTRI
fibre unidirezionali
10. Discreta rigidezza flessionale e applicabili su superfici piane
I PIATTI E LE BARRE
BARRE
barra pultrusa in fibra di carbonio ad
aderenza migliorata
PIATTI
prodotti piani ottenuti per pultrusione
15. F.R.C.M
Dagli F.R.P agli …
LA RIVOLUZIONE
ovvero
FIBER REINFORCED CEMENTITIOUS MATRIX
cioè
FIBRE DI RINFORZO CON MALTA CEMENTIZIAFIBRE DI RINFORZO CON MALTA CEMENTIZIA
17. Nel 2012 viene istituita la commissione
Linea RUREGOLD –PBO-FRCM
FRCM
Linea Guida per la Qualificazione ed il Controllo
di accettazione di compositi fibrorinforzati a matrice
inorganica (FRCM) da utilizzarsi per il consolidamento
strutturale di costruzioni esistenti
Ministero dei LL.PP.
18. PROGETTO RUREGOLD
Fibra in PBO
la più perfomante in assoluto
Composito cementizio RUREDIL
Adesione realizzata con nanomateriali
Totale compatibilità con murature
+
19. Interazione della fibra in PBO con
la matrice inorganica
Struttura molecolare PBO
Fase continua - matrice
Interfase
Fase dispersa - rete
Fase continua
Interfase
21. Resistenza al fuoco
I VANTAGGI DI RUREGOLD
Conformità dei sistemi di rinforzo strutturali alla
Norma Europea UNI EN 13501-1 (Fuoco)
Classificazione di
reazione al fuoco
A2 – s1,d0
Classificazione di
reazione al fuoco
A2 – s1,d0
Classificazione di
reazione al fuoco
E
Classificazione di
reazione al fuoco
E
FRCM FRP
1°
22. Resistenza alLE
TEMPERATUREOgni resina è caratterizzata dalla
temperatura di transizione vetrosa Tg,
che per le resine termoindurenti a base epossidica
varia tra 30 e i 80 C°.
Oltre questo valore
la resina perde le sue proprietà
adesive e meccaniche
in quanto passa da uno stato rigido e fragile
ad uno viscoso e gommoso
fino a bruciare e a decomporsi totalmente per temperature elevate.
I VANTAGGI DI RUREGOLD
2°
24. Eco - compatibilità
4°
I VANTAGGI DI RUREGOLD
I tradizionali sistemi FRP sono tossici e
necessitano la lavorazione con mascherine
e protezioni attive per gli operatori.
Tutti gli attrezzi vanno lavati con solventi.
25. APPLICABILITA’
SU SUPPORTI UMIDI5°
I VANTAGGI DI RUREGOLD
I tradizionali sistemi FRP non possono
essere applicati su supporti umidi.
E’ NECESSARIO PROCEDERE
ALL’ASCIUGATURA DEI SUPPORTI
26. FACILITA’ DI POSA
I VANTAGGI DI RUREGOLD
1. Tempi di lavorazione
2. Quantitativi maneggiabili
3. Attrezzi da lavoro
4. Non necessita primer
5. Personale tradizionale
6°
altissime proprietà meccaniche in termini di modulo elastico, resistenza a flessione, trazione, compressione ed elevata resistenza alla fatica.
elevata durabilità in termini di resistenza agli attacchi chimici di solventi, acidi e basi
La fibra di carbonio...il polimero eccezionale...più forte dell'acciaio e molto più leggero...ma come si fa a produrlo? Si fa così: si parte da un altro polimero, il poliacrilonitrile. Si prende questo polimero e lo si scalda. Non siamo molto sicuri di cosa succede facendolo, ma sappiamo che il risultato finale è la fibra di carbonio. Pensiamo che la reazione avvenga in questo modo: riscaldando il poliacrilonitrile, il calore fa ciclizzare i gruppi laterali ciano delle unità ripetitive e si formano degli anelli!
Adesso sai che facciamo? Riscaldiamo di nuovo! Stavolta innalziamo la temperatura di riscaldamento, ed i nostri atomi di carbonio sparano via i loro idrogeni rendendo gli anelli aromatici. Questo polimero è una serie di anelli piridinici fusi tra loro.
Ora...lo scaldiamo...DI NUOVO! "Arrostendo" ancora lentamente il nostro polimero a circa 400-600 oC le catene adiacenti si uniscono tra loro così:
Questo processo libera idrogeno gassoso e ci dà un polimero a nastro costituito da anelli uniti tra loro. Ma non pensare che sia finita qui! Adesso alziamo ancora la temperatura e passiamo da 600 fino a 1300 oC; facendo così i nostri nastri appena formati si uniranno tra loro per dare origine a nastri ancora più larghi come questi:
Quando ciò accade si libera azoto gassoso. Come vedi il polimero che si ottiene ha atomi di azoto lungo i bordi, e questi nuovi larghi nastri possono quindi ancora fondersi per formare nastri ancora più larghi. Tanto più ciò avviene, tanto più viene espulso azoto. Giunti alla fine, i nastri sono davvero molto larghi e gran parte dell'azoto se ne è andata, lasciandoci dei nastri che sono per lo più puro carbonio nella forma di grafite. Ecco perché questi polimeri si chiamano fibre di carbonio.
La produzione delle fibre di carbonio, a partire dal poliacrilonitrile, viene effettuata attraverso un processo industriale che prevede tre stadi: a) Riscaldamento; b) Ossidazione; c) Carbonizzazione.Nel primo stadio, le fibre di poliacrilonitrile vengono sottoposte ad un processo di riscaldamento all'aria fino a temperature di 300 ¸ 400 °C. In questa fase il calore rompe il legame trivalente esistente nella cella elementare del polimero tra azoto e carbonio e determina la formazione di una struttura ciclica ad anello chiamata "tetraidropiridina" (Fig. 1).Aumentando la temperatura, sempre in presenza di aria, fino a 700 °C, avviene il processo di "ossidazione" durante il quale vengono rotti i legami esistenti tra carbonio e idrogeno. Come conseguenza, gli anelli precedentemente formati diventano "aromatici" (Fig. 2). Il processo libera idrogeno allo stato gassoso.
Le fasi successive del processo ("carbonizzazione") avvengono in assenza di aria. In un primo stadio la temperatura viene fatta salire a valori compresi tra 400 ¸ 600 °C. In questa fase le catene aromatiche precedentemente formate si fondono lateralmente mediante espulsione di atomi di idrogeno che si libera in forma di gas. Il risultato di questo processo è la formazione di polimeri "a nastro" (Fig. 3) costituiti da tre catene di anelli aromatici i quali presentano alle estremità laterali atomi di azoto (N).
Aumentando la temperatura, sempre in assenza di aria, fino a valori di circa 1300 °C, gli atomi di azoto vengono gradualmente espulsi in forma gassosa a seguito della progressiva fusione laterale dei polimeri a nastro per realizzare nastri sempre più larghi. (Fig. 4).
Il risultato finale è la formazione di polimeri a struttura grafitica pressoché pura, continua e regolare lungo tutta la lunghezza delle fibre.Come è noto, la "grafite" è una delle due forme cristalline in cui può trovarsi in natura il carbonio. L'altra forma, ben nota, è il diamante. Ciò che differenzia la grafite dal diamante è la struttura della cella cristallina elementare che è esagonale e piana nella grafite (Fig. 5-a) mentre è tetraedrica e spaziale nel diamante (Fig. 5-b).
Cioè applicabili su superfici curve o leggermente irregolari
