Rinforzi strutturali in fibra di carbonio
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FRP
Fibre di carbonio e opere murarie
La fibra di carbonio FRP (Fiber Reinforced Polymers) è una struttura filiforme,
molto sottile, realizzata in carbonio elementare, i cui filamenti variano da quelli
del carbonio amorfo a quelle della grafite cristallina.
Le fibre si ottengono
tramite ossidazione e
pirolisi termica del
poliacrilonitrile, polimero
a base di acrilonitrile che
viene utilizzato anche per
la produzione di materie
plastiche.
Procedimenti termici, ad
altissima temperatura, la
modificano chimicamente
e strutturalmente
orientando le catene
molecolari di carbonio
lungo l'asse della fibra
fornendo al materiale
finale eccezionali
caratteristiche di
rigidezza.
Si tratta di un materiale
utilizzato, già dagli anni
’50, nel settore
aerospaziale,
aeronautico e che negli
ultimi anni ha trovato
applicazione anche
nell’industria tessile
(tessuti di carbonio
intrecciati con varie fibre:
quali tessuti misti di
vetro, kevlar ecc.),
nell’automobilismo
(particolarmente nei freni
delle auto di Formula 1).
Utilizzato, inoltre, per la
filtrazione di gas ad alta
temperatura e nei
recipienti per gas
compressi, oltre che in
svariati settori e con
largo impiego
nell’edilizia.
Le fibre possiedono
proprietà chimiche e
fisiche estremamente
variabili: il modulo di
elasticità varia da circa
350 kg/cm2, che si
colloca a metà di quello
delle fibre di vetro o
dell’alluminio, fino a 7000
kg/cm2, ovvero maggiore
di ben tre volte rispetto a
quello dell’acciaio.
Grazie alle sue ottime
peculiarità si sta
diffondendo sempre più
nel settore dell’edilizia:
elevate prestazioni e
caratteristiche
meccaniche, alta
resistenza chimica e alla
corrosione, elevata
resistenza a strappo
anche su supporti non
omogenei e su superfici
non planari, peso molto
contenuto e spessore di
pochi millimetri (1-2 mm).
Utilizzabile in ambienti
umidi per la bassa
percentuale di
assorbimento di acqua,
attorno allo 0.1%.
Nelle costruzioni civili si
utilizza, principalmente,
come “armatura” di
materiali tradizionali quali
il calcestruzzo, la
muratura ed il legno e
come rinforzo di elementi
strutturali esistenti.
Utilizzata come
“armatura” si presenta in
forma di barre e reti.
L'alto rapporto
resistenza/modulo di
elasticità dei cavi o barre
di composito rende
l’aspetto della presollecitazione
particolarmente
interessante.
Ponti presollecitati e
strallati sono già in uso in
varie parti del mondo.
Le fibre di carbonio
vengono applicate con
estrema rapidità e
semplicità, dimostrando
un’ottima efficacia nel
comportamento
strutturale, anche come
rinforzo delle
infrastrutture deteriorate
o danneggiate.
La vera e propria
rivoluzione nel mondo
dell’ingegneria strutturale
va ricercata nell’alto
rapporto tra la resistenza
ed il peso di questo
materiale.
Il confinamento delle
colonne e il rinforzo
flessionale e a taglio
delle travi si esegue con
efficienza e facilità
"cinturando" o
"placcando" gli elementi
strutturali con tessuti
impregnati di resina
(wrapping) con una
altissima resistenza ed
un peso aggiunto
all’elemento rinforzato
praticamente nullo.