Rinforzo strutturale con materiali compositi

Domenico Brigante

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DESCRIZIONE

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) e nuovi materiali biocompatibili - Scelta, Progettazione e Realizzazione
Il rinforzo strutturale mediante l'utilizzo dei materiali compositi (FRP), rappresenta una realtà consolidata nel panorama tecnico nazionale ed internazionale ed è parte integrante delle opere di recupero degli edifici interessati dai fenomeni sismici che hanno colpito l'Abruzzo e l'Emilia Romagna.

Il volume tratta argomenti legati all'applicazione dei materiali compositi nelle costruzioni civili, industriali e di interesse monumentale. Il testo si sofferma lungamente nella descrizione delle tecnologie adoperate per la realizzazione di manufatti 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 approfonditi 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.

In questa seconda edizione del volume, è stata introdotta l'analisi delle fibre naturali utilizzabili per la realizzazione di compositi biocompatibili come le fibre di lino, agave e canapa.
Schemi di voci di capitolato e particolari costruttivi da utilizzare nell'ambito di documentazioni tecniche, esempi di calcolo e di intervento e descrizioni di modalità di collaudo e monitoraggio degli interventi, rendono il testo 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.

L'acquisto del volume consente, attraverso il servizio G-cloud di Grafill, il download di un software per la gestione di:
- Confinamento FRP (*.xls): foglio di calcolo per la verifica della resistenza a sforzo normale di pilastri a sezione circolare in c.a. rinforzati con FRP e per la verifica della resistenza a sforzo normale di pilastri a sezione rettangolare in c.a. rinforzati con FRP.
- Flessione FRP (*.xls): foglio di calcolo per la verifica della resistenza a taglio di travi in c.a. rinforzate con FRP.
- Taglio FRP (*.xls): foglio di calcolo per la verifica della resistenza flessionale di travi in c.a. rinforzate con FRP.
- Glossario (principali termini tecnico-normativi utilizzati);
- F.A.Q. (domande e risposte più frequenti sugli argomenti principali);
- Test iniziale (verifica della formazione di base);
- Test finale (verifica dei principali concetti analizzati).

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"); 250 MB liberi sull'HDD; RAM: 256 MB per MS Windows XP, 512 MB per MS Windows Vista/7; MS Excel 2007; Accesso a Internet e browser Web (supportati Firefox 4, Opera 10, Safari 5, Chrome 12, Internet Explorer 7).

Indice
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

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 strutture in 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 calcolo
9.1. Introduzione
9.2. Rinforzo di una struttura di copertura in c.a.
9.2.1. Normativa di riferimento
9.2.2. Schema strutturale
9.2.3. Materiali
9.2.4. Analisi dei carichi
9.2.5. Combinazioni di carico
9.2.6. Verifica allo Stato Limite Ultimo
9.2.7. Valutazione della resistenza a delaminazione del rinforzo in CFRP
9.2.8. Valutazione del rinforzo con piastre di acciaio
9.2.9. Verifiche allo SLU della struttura rinforzata
9.3. Rinforzo di una struttura in c.a.p. soggetta a incendio
9.3.1. Normativa di riferimento
9.3.2. Geometria e materiali esistenti
9.3.3. Resistenza al fuoco della struttura
9.3.4. Valutazione della riduzione delle caratteristiche meccaniche
9.3.5. Materiali impiegati per la riparazione
9.3.6. Calcolo e verifica degli elementi strutturali

10. Compositi Naturali
10.1. Le fibre naturali
10.2. Fibre naturali vegetali
10.2.1. Classificazione delle fibre
10.3. Caratterizzazione delle fibre
10.4. Principali tipologie di fibre
10.4.1. Il cotone
10.4.2. Fibre di lino
10.4.3. Fibre di juta
10.4.4. Fibre di agave
10.4.5. Fibre di canapa

11. Esempi di applicazione
11.1. Real Albergo dei Poveri - Napoli
11.2. Chiesa di Santa Caterina - Caprioli (SA)
11.3. Domus Aurea Palazzo Valentini - Roma
11.4. Hotel Boscolo Exedra a Nizza (FR)
11.5. Complesso Telecom - Pomezia (Roma)
11.6. Monumento ai Martiri Napoletani - Napoli
11.7. Hotel Boscolo Exedra a Roma
11.8. Stazione radio base sito Le Forna - Ponza (LT)

12. Il software incluso
12.1. Introduzione al software incluso
12.2. Requisiti minimi hardware e software
12.3. Download del software e richiesta della password di attivazione
12.4. Procedura per l'installazione e l'attivazione del software
12.5. Utilizzo del software

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