Rinforzo strutturale con materiali compositi

Le fibre di carbonio e i nuovi materiali compositi FRP (Fiber Reinforced Polymers), SRP (Steel Reinforced Polymers), FRG (Fiber Reinforced Grout), SRG (Steel Reinforced Grout) - Scelta, Progettazione e Realizzazione

Il presente volume riguarda numerosi argomenti strettamente legati alle innovative applicazioni dei materiali compositi nelle costruzioni civili, industriali e di interesse monumentale.

Le tecniche di rinforzo strutturale mediante l'utilizzo dei materiali compositi, anche detti FRP, rappresentano oggi una realtà consolidata nel panorama tecnico nazionale ed internazionale, e sono parte integrante delle opere di recupero degli edifici interessati dal sisma che ha colpito l'Abruzzo.

Di particolare rilevanza e a differenza con altri minori testi tecnici che affrontano problematiche costruttive, il testo si sofferma lungamente nella descrizione delle caratteristiche delle tecnologie adoperate per la realizzazione di manufatti o per interventi di ripristino strutturale in monumenti particolari o in semplici strutture comuni.

Gli specifici aspetti realizzativi dei rinforzi su strutture in c.a., legno, muratura e acciaio sono approfonditamente analizzati sia per ciò che riguarda gli aspetti tecnico-progettuali sia per ciò che riguarda le fasi realizzative dell'opera e le successive caratterizzazioni meccaniche dei sistemi posti in opera.

Numerosi schemi di voci di capitolato e particolari costruttivi presenti all'interno del volume forniscono un utile strumento da utilizzare direttamente nell'ambito di documentazioni tecniche di vario genere.

Gli esempi riportati e le descrizioni di modalità di collaudo e monitoraggio degli interventi completano il testo, che diviene così un valido strumento per il progettista ma anche per l'utilizzatore finale.

Il volume costituisce una fondamentale guida pratica per l'ingegnere, il progettista, l'architetto o qualsiasi altro tecnico voglia avvicinarsi concretamente a questa innovativa tecnica di consolidamento strutturale.

Nel CD-ROM allegato sono presenti fogli di calcolo che consentono al tecnico di effettuare con semplicità e rapidità il pre-dimensionamento di un rinforzo strutturale, così da semplificare le operazioni preliminari di calcolo e rendere più accessibile l'utilizzo di queste innovative tecniche di consolidamento.
I fogli di calcolo consentono di realizzare le seguenti verifiche di elementi rinforzati con FRP:
- verifica della resistenza a sforzo normale di pilastri a sezione circolare in c.a. rinforzati con FRP;
- verifica della resistenza a sforzo normale di pilastri a sezione rettangolare in c.a. rinforzati con FRP;
- verifica della resistenza a taglio di travi in c.a. rinforzate con FRP;
- verifica della resistenza flessionale di travi in c.a. rinforzate con FRP.

Requisiti minimi hardware e software
Processore a 1.00 GHz; MS Windows XP/Vista/7 (per utenti MS Windows Vista e MS Windows 7 sono necessari i privilegi di "amministratore"); 60 MB liberi sull'HDD; RAM: 256 MB per MS Windows XP, 512 MB per MS Windows Vista/7; MS Excel 2000.

Domenico Brigante, ingegnere, dopo la laurea ha conseguito un dottorato di ricerca. L'esperienza di laboratorio, sostenuta da una comprovata esperienza pratica di progettazione e cantiere ha condotto alla realizzazione di numerosi articoli e di tre importanti brevetti sull'argomento.

Indice
Prefazione

1. I MATERIALI COMPOSITI
1.1. I materiali compositi e loro proprietà
1.2. Definizione e caratteristiche
1.3. Le fibre
1.4. Fibre di carbonio
1.5. Fibre di vetro
1.6. Fibre di Basalto
1.7. Fibre aramidiche
1.7.1. Produzione
1.8. Fibre di acciaio
1.9. Tessuti ibridi
1.10. Altre tipologie di fibre
1.11. Le matrici
1.12. Matrici plastiche
1.12.1. Resine poliestere
1.12.2. Resine epossidiche
1.12.3. Resine fenoliche
1.12.4. Resine siliconiche
1.13. Matrici a base di malta
1.14. Altre tipologie di matrici
1.14.1. Matrici metalliche
1.14.2. Matrici ceramiche

2. PROCESSI DI FABBRICAZIONE
2.1. Tecnologie di fabbricazione
2.1.1. Processi produttivi dei materiali compositi
2.2. Impregnazione manuale senza applicazione di pressione o vuoto
2.3. Filament Winding
2.3.1. L'avvolgimento
2.3.2. L'impregnazione
2.3.3. Il mandrino
2.3.4. Le macchine
2.4. Pultrusione
2.4.1. Alimentazione del rinforzo
2.4.2. Impregnazione
2.4.3. Preformatura
2.4.4. Formatura e polimerizzazione
2.4.5. Postformatura
2.4.6. Tiro e taglio
2.4.7. Controlli
2.5. Formatura per iniezione di resina (RTM Resin Transfer Molding)
2.6. Resin Infusion Under Flexible Tooling (RIFT)
2.7. Formatura in autoclave
2.7.1. Reti in FRP

3. SCELTA DEL SISTEMA COMPOSITO
3.1. Vantaggi dei Materiali Compositi
3.2. Progettabilità dei materiali compositi
3.3. FRP (Fiber Reinforced Polymers)
3.4. SRP (Steel Reinforced Polymers)
3.5. FRG (Fiber Reinforced Grout)
3.6. SRG (Steel Reinforced Grout)
3.7. Scelta del sistema composito
3.8. Planarità delle superfici delle strutture da rinforzare
3.9. Influenza della temperatura
3.10. Comportamento nei confronti dell'umidità
3.11. Utilizzo di mano d'opera specializzata
3.12. Utilizzo dei dispositivi di protezione individuale
3.13. Degrado totale degli attrezzi di lavoro
3.14. Resistenza al fuoco
3.15. Resistenza ai raggi ultravioletti
3.16. Radiotrasparenza

4. NORMATIVA PER IL RINFORZO DI STRUTTURE ESISTENTI
4.1. Quadro normativo nazionale ed internazionale
4.2. Il documento tecnico italiano CNR-DT 200/04
4.3. Bozza Linee Guida - Dipartimento Protezione Civile - ReLUIS
4.4. Linee Guida dell'Assemblea Generale del Consiglio Superiore dei LL.PP.

5. RINFORZO DI STRUTTUREIN C.A. E C.A.P.
5.1. Simbologia
5.2. Introduzione
5.2.1. I coefficienti parziali
5.2.2. Coefficienti parziali γm per i materiali ed i prodotti
5.2.3. Coefficienti parziali γRd per i modelli di resistenza
5.2.4. Azioni ambientali e fattore di conversione ambientale ηa
5.2.5. Modalità di carico e fattore di conversione per effetti di lunga durata ηl
5.3. Meccanismi di rottura per delaminazione
5.3.1. Verifiche di sicurezza nei confronti della delaminazione
5.4. Rinforzo a flessione
5.4.1. Analisi del comportamento allo Stato Limite Ultimo
5.4.2. Analisi del comportamento agli stati limite di esercizio
5.5. Rinforzo a taglio
5.5.1. Resistenza di progetto a taglio dell'elemento rinforzato con FRP
5.6. Rinforzo di solai latero-cementizi
5.7. Rinforzo di pilastri in c.a.
5.7.1. Determinazione della resistenza di progetto a compressione centrata o con piccola eccentricità dell'elemento confinato
5.7.2. Sezioni circolari
5.7.3. Sezioni quadrate e rettangolari
5.7.4. Duttilità di elementi presso-inflessi confinati con FRP
5.8. Rinforzo dei nodi trave-pilastro
5.8.1. Criteri per il progetto del rafforzamento locale di nodi non confinati
5.9. Interventi in zona sismica

6. RINFORZO DI STRUTTURE IN MURATURA
6.1. Introduzione
6.2. Obiettivi e criteri di un progetto di rinforzo
6.2.1. Verifiche di sicurezza
6.3. Meccanismi di rottura per delaminazione
6.3.1. Resistenza alla delaminazione radente allo Stato Limite Ultimo
6.4. Rinforzo di pannelli murari
6.4.1. Verifiche per azioni fuori dal piano
6.4.2. Verifica per ribaltamento semplice
6.4.3. Verifica per flessione della striscia muraria verticale
6.4.4. Verifica per flessione della striscia orizzontale
6.4.5. Verifiche per azioni nel piano
6.4.6. Pressoflessione nel piano
6.4.7. Taglio
6.5. Rinforzo di archi e volte in muratura
6.5.1. Volte a semplice curvatura - Volte a botte
6.5.2. Volte a doppia curvatura su pianta quadrata
6.6. Rinforzo di colonne in muratura
6.6.1. Resistenza di progetto a compressione centrata dell'elemento confinato
6.6.2. Confinamento di colonne circolari
6.6.3. Confinamento di colonne quadrate o rettangolari
6.7. Sistemi di pretensionamento
6.7.1. Sistema di tensionamento per SRG - SRP
6.8. Sistemi di ancoraggio
6.9. Preparazione del substrato

7. CARATTERIZZAZIONE E MONITORAGGIO DEI SISTEMI APPLICATI
7.1. Introduzione
7.2. I materiali
7.2.1. Laminati pultrusi
7.2.2. Laminati prodotti in situ
7.2.3. Controlli di produzione
7.3. Prove sperimentali
7.4. Il collaudo delle opere
7.4.1. Prove semi-distruttive
7.4.2. Prova di strappo normale
7.4.3. Prova di strappo a taglio
7.4.4. Prove non distruttive
7.4.5. Prove di tipo acustico stimolato
7.4.6. Prove ultrasoniche ad alta frequenza
7.4.7. Prove termografiche
7.4.8. Prove in emissione acustica
7.4.9. Prove a collasso su elementi, travi e pilastri rinforzati
7.5. Gli operatori per l'esecuzione delle prove

8. MODALITà E TECNICHE DI APPLICAZIONE
8.1. Introduzione
8.2. Rinforzo di solai latero-cementizi
8.2.1. Vantaggi del rinforzo di solai latero-cementizi
8.2.2. Principi generali
8.2.3. Particolari costruttivi
8.2.4. Modalità di applicazione
8.3. Rinforzo di solai con travi in acciaio
8.3.1. Vantaggi del rinforzo di solai con travi in acciaio
8.3.2. Principi generali
8.3.3. Particolari costruttivi
8.3.4. Modalità di applicazione
8.4. Rinforzo di pilastri in c.a.
8.4.1. Vantaggi del rinforzo di pilastri in c.a.
8.4.2. Principi generali
8.4.3. Particolari costruttivi
8.4.4. Modalità di applicazione
8.5. Rinforzo a taglio e flessione di travi in c.a.
8.5.1. Vantaggi del rinforzo a taglio e flessione di travi in c.a.
8.5.2. Principi generali
8.5.3. Particolari costruttivi
8.5.4. Modalità di applicazione
8.6. Rinforzo di strutture in muratura
8.6.1. Vantaggi del rinforzo di strutture in muratura
8.6.2. Principi generali
8.6.3. Particolari costruttivi
8.6.4. Modalità di applicazione
8.7. Rinforzo di archi e volte in muratura
8.7.1. Vantaggi del rinforzo di archi e volte in muratura
8.7.2. Principi generali
8.7.3. Particolari costruttivi
8.7.4. Modalità di applicazione
8.8. Rinforzo di strutture portanti in legno
8.8.1. Vantaggi del rinforzo di strutture portanti in legno
8.8.2. Particolari costruttivi
8.8.3. Principi generali
8.8.4. Modalità di applicazione

9. ESEMPI DI APPLICAZIONE
9.1. Real Albergo dei Poveri - Napoli
9.2. Chiesa di Santa Caterina - Caprioli (SA)
9.3. Domus Aurea Palazzo Valentini - Roma
9.4. Hotel Boscolo Exedra a Nizza (FR)
9.5. Complesso Telecom - Pomezia (Roma)
9.6. Monumento ai Martiri Napoletani - Napoli
9.7. Hotel Boscolo Exedra a Roma
9.8. Stazione radio base sito Le Forna - Ponza (LT)

10. GUIDA ALL'INSTALLAZIONE E ALL'USO DEL SOFTWARE
10.1. Introduzione al software allegato
10.2. Requisiti minimi hardware e software
10.3. Procedura per la richiesta della password utente
10.4. Procedura per l'installazione del software
10.5. Procedura per la registrazione del software