Le Fibre - WordPress.com · 2013. 6. 1. · Rinforzi Esterni - EBF(Externally Bonded Fibers):...

Fig. 1

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La linea BETONTEX® è un sistema completo per il rinforzo strutturale in edilizia con materiali compositi (FRP).

I materiali compositi, spesso definiti con l’acronimo FRP (Fibers Reinforced Polymers), sono costituiti da una matrice

polimerica (Resina) e da una fibra continua di rinforzo. La matrice polimerica ha la funzione di dare forma al pezzo,

nonché di proteggere e trasferire i carichi alla fibra. La fibra ha la funzione di sopportare i carichi trasferiti dalla matri-

ce e di conferire al pezzo adeguate proprietà meccaniche. Le fibre possono essere disposte in tutte le direzioni, secon-

do i dati di progetto, in modo da ottimizzare le proprietà meccaniche del composito nelle direzioni desiderate.

In una forma preferita, nelle applicazioni in edilizia, si utilizzano rinforzi unidirezionali, in cui le fibre sono disposte in una

sola direzione (Fig 1). In alcuni casi può essere opportuno utilizzare rinforzi bidirezionali, con disposizione delle fibre a:

0°- 90°, oppure rinforzi multiassiali, con disposizione delle fibre a: 0°- 90° ; ±45°.

I sistemi di rinforzo BETONTEX®, prodotti con una tecnologia sviluppata e

brevettata da Ardea Progetti e Sistemi srl, sono costituiti da nastri mono

e multidirezionali a base di fibre di carbonio o fibre ad alto modulo, man-

tenute nella loro corretta posizione da una leggerissima fibra di vetro ter-

mosaldata a caldo, specificamente progettati per applicazioni in edilizia.

Le proprietà meccaniche di un materiale composito sono collegate alla

direzione ed alla quantità di fibra contenuta nel composito, espressa in

frazione volumetrica. Per un composito unidirezionale si possono indicare

le seguenti relazioni:

σc = σf Vf + σm Vm (a)

Ec = Ef Vf + Em Vm (b)

dove σc, σf e σm sono rispettivamente i carichi di rottura del composito, della fibra e della matrice; Ec, Ef e Em sono

i moduli elastici del composito, della fibra e della matrice; Vf e Vm sono rispettivamente le frazioni volumetriche della

fibra e della matrice nella direzione considerata.

Nelle applicazioni in edilizia, in favore di sicurezza, è buona norma considerare unicamente il contributo alle pro-

prietà meccaniche dato dalla fibra, considerando nullo il contributo dato dalla matrice e dalle fibre poste in dire-

zione diversa da quella considerata, per cui le relazioni (a) e (b) diventano:

σc = σf Vf (c)

Ec = Ef Vf (d)

I relativi carichi per un determinato rinforzo risultano:

σc Ac = σf Af (e)

Ec Ac = Ef Af (f)

essendo Ac ed Af rispettivamente le sezioni del composito e la sezione della fibra.

I Materiali Compositi – FRP

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Le Fibre

Nei materiali compositi si utilizzano principalmente fibre aventi altissime proprietà meccaniche, nettamente supe-

riori a quelle possedute dai materiali tradizionali. Le fibre normalmente utilizzate sono: fibre di carbonio, fibre ara-

midiche, fibre di vetro.

Fibre di CarbonioLe fibre di carbonio si distinguono in: fibre ad Alta Tenacità (HT), fibre ad Alto Modulo (HM), fibre ad Altissimo Modulo

(UHM). Le fibre di carbonio, aventi un diametro di pochi μ, sono assemblate in un filo che può essere caratterizzato

dal numero di fibre componenti il filo o dal loro peso: 3K = 3.000 fibre (200Tex); 6K = 6.000 fibre (400Tex), 12k =

12.000 fibre (800 Tex) (*).

Le fibre di carbonio presentano un’elevatissima resistenza alle alte temperature (oltre i 1.000°C), non bruciano,

sono chimicamente resistenti a qualsiasi agente chimico, né subiscono fenomeni di invecchiamento.

Fibre AramidicheLe fibre aramidiche, caratterizzate da una grande capacità di assorbimento dell’energia di deformazione e di smor-

zamento dell’energia vibrazionale (vibration dumping), presentano contemporaneamente elevate caratteristiche di

resistenza a rottura, un’elevata deformabilità nonché un alto modulo elastico.

Le fibre aramidiche sono sensibili agli agenti esterni (luce ed umidità) e presentano fenomeni di Creep (deforma-

zione sotto carico costante) dei quali è necessario tenere conto. Se ne consiglia l’impiego in miscela con fibre di

carbonio o fibre di vetro (compositi ibridi). Da sole possono rappresentare un buon presidio di resistenza che può

essere richiamato in caso di eventi eccezionali (sisma).

Fibre di VetroLe fibre di vetro nel tipo Adv presentano una più elevata resistenza agli alcali. Più economiche delle fibre di car-

bonio ed aramidiche, presentano una buona deformabilità ed una buona resistenza alla compressione.

(*) Tex = Unità di misura del peso di un filato espresso in g (grammi) per 1000 ml di filo.

Tensione di rottura a trazione

(MPa)

(Kg/mm2)

Modulo elastico a trazione

(GPa)

(Kg/mm2)

Allungamento a rottura (%)

Densità (g/cm3)

Tipo di fibra

4.800

489

240

24.400

2,0

1,78

Carbonio HT

4.200

428

390

40.800

1,1

1,80

Carbonio HM

2.500

255

640

65.300

0,5

2,10

Carbonio UHM

2.930

299

102

10.400

2,9

1,44

Aramidica

2.000

203

73

7.488

3,5

2,5

Vetro (E) ADV

Rinforzi Esterni - EBF (Externally Bonded Fibers): quando il rinforzo viene applicato all’esterno della struttura.

Appartengono a tale tipologia: i nastri di tipo unidirezionale, le reti biassiali, i nastri bi e multiassiali e le lamine

prodotte con procedimenti di laminazione diretta o con processi di pultrusione.

I nastri si distinguono nelle varie tipologie per: il tipo di fibra utilizzato, il peso della fibra per unità di superficie, lo

spessore o la sezione della fibra.

Le lamine si distinguono per: dimensione, tipo di fibra utilizzato, sezione della fibra.

L’uso delle lamine può essere preferito in applicazioni su travi di larghezza ridotta, 10 - 15 cm, quando possono

essere richieste sezioni di fibra importanti. In altri casi è preferibile l’uso di nastri che possono presentare lar-

ghezze comprese tra 10 e 50 cm ed essere opportunamente sovrapposti in modo da raggiungere i valori di sezio-

ne di fibra richiesti dall’applicazione.

Rinforzi Interni - IBF (Internally Bonded Fibers): quando il rinforzo viene applicato all’interno della struttura.

Appartengono alla presente tipologia: le barre che vengono utilizzate per inghisaggio in fori opportunamente pre-

parati nella struttura.

Rinforzi misti - EIBF (Externally-Internally Bonded Fibers): quando il rinforzo esterno è collegato con rinforzi

interni in una struttura tridimensionale, (Sistema Ardfix).

Appartengono a questa tipologia: sistemi di collegamento e di connessione realizzati con impiego combinato di

barre e nastri, secondo il metodo Ardfix®.

ApplicazioniLe applicazioni coprono diverse tipologie di intervento su opere in calcestruzzo e muratura:

- Rinforzo e riqualificazione di travi e pilastri e strutture in cemento armato;

- Rinforzo e recupero di volte e gallerie;

- Recupero e restauro strutturale di murature, contenimento della fessurazione;

- Recupero e restauro di archi e porticati;

- Interventi per il miglioramento sismico;

- Recupero e ristrutturazione di tubature e condotte, pali, passerelle, vasche e serbatoi;

- Costruzioni di strutture in composito.

RealizzazioniI rinforzi Betontex hanno trovato applicazione in:

• Ponti stradali ed autostradali;

• Rinforzo strutturale di travi, colonne e pilastri in calcestruzzo;

• Restauro di edifici in muratura;

• Rinforzo e restauro di archi e porticati;

• Rinforzo e messa in sicurezza di archi e gallerie;

• Recupero e ristrutturazione di condotte, tubature, vasche e cisterne, pali, passerelle, balconate;

• Costruzione di lamine ed elementi strutturali preformati.

I Rinforzi

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Alcuni Schemi di Applicazioni

TRAVI

Rinforzo a flessioneIl rinforzo a flessione di travi in c.a., c.a.p., legno o acciaio, viene eseguito con l’apporto di un’armatura esterna

costituita da tessuti preimpregnati lamine o laminati in situ. Il rinforzo dovrà essere progettato per l’incremento di

momento resistente necessario per rispettare i coefficienti di sicurezza previsti dalla normativa vigente. La tipolo-

gia di materiale dipenderà essenzialmente dal tipo di calcolo eseguito. Nel caso di un calcolo agli stati limiti ultimi

si potrà utilizzare il tessuto unidirezionale termosaldato tipo Betontex® GV330U-HT (E = 240 GPa), che ha un ele-

vato carico ultimo di rottura ed elevata deformazione ultima. Nel caso invece, di un calcolo per gli stati limite di

esercizio dove sia l’acciaio sia il calcestruzzo compresso rimangono all'interno dei valori di deformazione limite ela-

stica, si potrà utilizzare per il rinforzo il tessuto unidirezionale termosaldato tipo Betontex® GV320U-HM che, aven-

do un modulo elastico E = 390 GPa, a parità di deformazione garantisce una tensione di lavoro maggiore. Per cui,

nota la sollecitazione (ΔM), la geometria della sezione, le caratteristiche geometriche e meccaniche del rinforzo,

il calcolo potrà essere eseguito come armatura in zona tesa per una sezione parzializzata di cui è nota la posizio-

ne dell’asse neutro.

Il fattore principale da tenere sotto controllo, per il buon esito del rinforzo a flessione di una trave, è l’aderenza

del rinforzo al supporto. Ciò può consentire di evitare fenomeni prematuri di delaminazione del tessuto o debon-

ding del copriferro per valori di carico molto inferiori al carico di rottura. I campi di crisi allo SLU per flessione di

una sezione potranno essere influenzati dalla delaminazione del rinforzo (zona B) per sezione fortemente rinforza-

te, ovvero per snervamento dell’acciaio (zona A) per sezioni debolmente rinforzate.

L’adesione può essere migliorata mediante staffature ad U posizionate con la fibra in direzione orizzontale. Talvolta

può essere opportuno utilizzare un sistema di fissaggio, costituito da barre e tessuti in carbonio, denominato ARD-

FIX®, il quale permette di interessare una porzione maggiore del calcestruzzo di interfaccia e di ottenere un’ade-

sione resina su resina in grado di garantire valori di distacco maggiori rispetto all’adesione resina calcestruzzo. Il

rinforzo a flessione di una trave con materiali compositi fibrorinforzati, per la natura stessa di tali materiali, anche

se modifica l’indice di rigidità della trave EJ, ha generalmente un effetto modesto sulla deformabilità della stessa.

Il rinforzo a taglio può essere eseguito con l'utilizzo di staffe, realizzate dall’accoppiamento di tessuti unidirezionalitermosaldati Betontex® e sistema di ancoraggio Ardfix® oppure tramite fasce orizzontali poste ai lati della trave estaffature ad U in corrispondenza dell’appoggio.

Rinforzo a taglio

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Trave in CA con rinforzo longitudinalerealizzato con tessuti Betontex®

Trave in CA con rinforzo longitudinalerealizzato con tessuti Betontex® e fascead U per ancoraggio

Trave in CA con rinforzo longitudinale rea-lizzato con tessuti Betontex® e barre inCFRP ARDFIX® (passo da calcolare)

Trave in CA con rinforzo longitudinale erinforzo a taglio realizzato con tessutiBetontex® (passo da calcolare)

Rinforzo a taglio

Cerchiatura pilastriL’incremento di resistenza ottenibile con una cerchiatu-ra esterna può essere stimato con la classica formulafcc d = fcd + keff · fl indicando con fl la pressione di confina-mento dovuta all’effetto cerchiante, con fcc d la resisten-za del calcestruzzo cerchiato, con fcd la resistenza di cal-colo del calcestruzzo. Il coefficiente keff, detto coefficien-te di efficienza, è funzione del rapporto tra il volume effi-cacemente confinato e quello totale dell’elemento.Naturalmente, l’effetto della cerchiatura varia in funzio-ne della sezione da cerchiare: l'effetto è massimo nellasezione circolare, che ben si presta ad essere cer-chiata, mentre nella valutazione dell'effetto cerchiantedelle sezioni quadrate e rettangolari è necessario tene-re conto che il nucleo resistente è individuato dalleparabole tangenti alle diagonali. Con particolari accor-gimenti è possibile aumentare l’area del calcestruzzoconfinato. Nel caso dei pilastri quadrati è necessarioche gli angoli siano smussati con un raggio minimo dicurvatura pari ad almeno 2 cm. In caso di carichieccentrici è possibile che la struttura richieda, oltrealla fasciatura, un incremento di armatura longitudina-le realizzabile con l'applicazione di fasce verticali oppor-tunamente vincolati al resto della struttura.

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Murature

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Rinforzo di paramenti murariLa muratura per sua natura è un materiale non resistente a trazione, pertanto sollecitazioni esterne che deter-

minano stati tensionali di trazione innestano meccanismi di crisi tipici di queste strutture.

Il rinforzo con materiali compositi fibrorinforzati, poiché fornisce la resistenza a trazione che la muratura intrinse-

camente non possiede, deve essere progettato e posizionato in zona tesa.

Premesso che le modalità di crisi dei materiali costituenti la muratura possono essere:

- Fessurazione per trazione della muratura;

- Schiacciamento della muratura;

- Taglio-scorrimento della muratura;

la presenza dei rinforzi Betontex® modifica completamente il meccanismo di rottura e consente alla muratura di

raggiungere valori di carico altrimenti non raggiungibili. Anche nel caso del rinforzo di strutture murarie l’adesio-

ne del rinforzo al supporto è di importanza cruciale per evitare fenomeni di delaminazione o debonding dalla mura-

tura, rotture di tipo fragile e per valori di carico inferiori a quelli di crisi del materiale. Alcuni dei principali proble-

mi relativi alle strutture in muratura, dai quali derivano i principali problemi dell’intera struttura quando è sottopo-

sta ad azioni sismiche, sono gli ammorsamenti e la connessione fra maschi murari e muri di spina. Gli interventi

di cerchiatura per confinamento dei pannelli murari effettuati con materiali compositi fibrorinforzati permettono di

ripristinare il corretto funzionamento scatolare ed una migliore risposta sismica dell’intera struttura incrementan-

done la resistenza e la rigidezza degli elementi senza l’apporto di masse significative.

Rinforzo di volteLa crisi delle strutture voltate è quasi sempre dovuta all’instaurarsi di un cinematismo connesso alla formazione di

cerniere intradosso-estradosso che trasformano la struttura da iperstatica a isostatica fino a renderla labile.

La volta è in una configurazione equilibrata quando la linea delle pressioni rimane all’interno dello spessore. Quando

la risultante delle forze interne fuoriesce dal nocciolo centrale d’inerzia della sezione questa si parzializza, ossia si

genera una distribuzione delle compressioni secondo un andamento triangolare. Tuttavia la volta, pur fessuran-

dosi, rimane in una configurazione equilibrata. Se invece la curva delle pressioni esce dalla sezione si ha la for-

mazione di cerniere sul contorno, e non possono stabilirsi configurazioni equilibrate della volta.

Il problema può essere analizzato con il teorema cinematico dell’analisi limite: fra gli infiniti cinematismi ammissi-

bili il cinematismo cogente è quello cui è associato il moltiplicatore dei carichi più basso.

Sulla base dei risultati sperimentali presenti in letteratura, e possibile affermare che la crisi per meccanismo è tipica

delle volte non rinforzate, mentre, in presenza di rinforzi, dipende essenzialmente dalla loro disposizione. Per rinforzi dis-

posti sull’intero arco di intradosso o estradosso della volta vengono inibiti tutti i possibili meccanismi di collasso e per-

tanto la verifica può essere eseguita con l’applicazione del teorema cinematico, nella forma valida per le volte rinforzate.

La presenza del rinforzo permette di conseguire i seguenti obiettivi:

1. bloccare la formazione delle cerniere tipiche delle strutture voltate con la conseguente formazione di un cine-

matismo che porta al collasso la struttura;

2. collegare fra loro le diverse parti strutturali conferendo loro una rigidezza adeguata;

3. dotare la muratura di una resistenza a trazione, che altrimenti non avrebbe;

4. conferire una maggiore resistenza alla struttura rispetto a possibili fenomeni sismici, aumentando resistenza

e rigidezza degli elementi strutturali senza un apporto significativo di massa.

Nel dimensionamento del rinforzo molteplici sono i fattori da tenere particolarmente in considerazione: la tessitu-

ra della muratura, il controllo della sollecitazione di compressione della muratura, la delaminazione del tessuto e

debonding della muratura per rinforzi disposti sull’arco d’intradosso.

Murature

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I prodotti

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BETONTEX GV-HT e GV-HM - Rinforzi unidirezionali in fibra di carbonio

Il sistema BETONTEX® comprende:• Nastri mono e multidirezionali

• Lamine (laminazione diretta e pultruse)

• Barre pultruse

• Resine epossidiche

• Sistemi di Ancoraggio Ardfix®

• Sistemi di rinforzo del legno Ardwood®

GV 240 U-HT HT 800Tex 240 1,34 3.500 240 503,0 357 24.400

GV 330 U-HT HT 800Tex 320 1,70 3.500 240 10-20-504,0 357 24.400

GV 430 U-HT HT 800Tex 400 2,20 3.500 240 505,0 357 24.400

GV 320 U-HM HM 600Tex 300 1,65 3.000 390 506,0 306 40.800

GV 420 U-HM HM 600Tex 400 2,20 3.000 390 506,6 306 40.800

(*) Sezione di fibra in mm2 per cm di larghezza del nastro

Tipo di rinforzo Tipo Carbonio (Tex)n° fili/cm

Peso in fibra (g/m2)

Sezione fibra nel nastro (*)(mm2/1 cm)

Carico di rottura(N/mm2)(kg/mm2)

Modulo elastico(kN/mm2)(kg/mm2)

Larghezza nastro (cm)

BETONTEX KV-HT - Rinforzi unidirezionali in fibra aramidica

KV 230 U-HT 1.610 dTex 230 1,60 2.600 100 10-20-5013

KV 300 U-HT 3.200 dTex 300 2,10 2.600 100 10-20-509,0

KV 400 U-HT 3.200 dTex 400 2,80 2.600 100 10-20-5012,5


Tipo di rinforzo Tipo AramidicoT 2200 (Tex)

n° fili


Sezione fibra nel nastro (*)(mm2/1 cm)

Carico di rottura(N/mm2)



BETONTEX GK-HT - Rinforzi unidirezionali in ibridi carbonio-aramidica

GK 310 U-HT 1/1 300 1,69 3.000 170 20-50306 16.600


Tipo di rinforzo Tipo Carbonio HT Aramidico T2200

Rapporto Volumetrico


Sezione fibra nel nastro (*)

(mm2/1cm)




BETONTEX VV-HT - Rinforzi unidirezionali in fibra di vetro

VV 320 U-HT ADVTex 1200 300 1,20 2.000 73 10-20-502,5 203 7.448

VV 630 U-HT ADVTex 600 2,40 2.000 73 10-20-505,0 203 24.400


Tipo di rinforzo Tipo Vetro (Tex) /

n° fili/cm



(mm2/1cm)




BETONTEX BIAX e MULTIAX HT - Rinforzi biassiali e multiassiali in fibra di carbonio

I prodotti

BIAX 330 HT Carbonio HT 800Tex 300 0,84/0/0,84 2.400/0/2.400 1002/0/2 150/0/150 244/0/244

BIAX 300-80 HT Carbonio HT 800Tex 170 0,44/0/1,65 1.450/0/5.500 1001/0/3,8 80/0/300 147/0/560

MULTIAX 400 HT Carbonio HT 800Tex 400 0,45/0,58-0,58/0,58 1.500/2.000-2.000/2.000 1251/1,3-1,3/1,3 85/105-105/105 153/204-204/204

MULTIAX 600 HT Carbonio HT 800Tex 600 0,84/0,84-0,84/0,84 2.500/2.500-2.500/2.500 1251,8/1,8-1,8/1,8 150/150-150/150 255/255-255/255

(*) Si considera a 90° la direzione della pezza (ordito) e 0° la direzione ortogonale (trama), le direzioni ±45° di conseguenza.(**) Sezione di fibra per cm di larghezza del nastro nelle diverse direzioni della fibra.(***) Carico di rottura del nastro per cm di larghezza nelle diverse direzioni della fibra.

Tipo di reteBentotex

Biax-Multiax (*)

Tipo Fibran° fili/cm a 0°/±45°/90°

Peso in fibra Totale a 0°/±45°/90°

(g/m2)

Sezione fibra nel nastro (**) a 0°/±45°/90°

(mm2/1cm)

Carico di rottura nastro(***) a 0°/±45°/90°

(N/cm)(kg/cm)

BETONTEX-LAMINA Lamine prodotte con tecnologia per laminazione diretta con sezione di fibra e lunghezza a specifica

BL 5-5HT HT 50 42 240.000 10.080BL 6-5HT HT 60 51 240.000 12.240BL 8-5HT HT 80 68 240.000 16.320BL10-5HT HT 100 85 240.000 20.400BL12-5HT HT 120 102 240.000 24.480BL15-5HT HT 150 127 240.000 30.480

BL 5-6HT HT 50 51 240.000 12.240BL 6-6HT HT 60 61 240.000 14.640BL 9-6HT HT 90 92 240.000 22.080BL12-6HT HT 120 122 240.000 29.280

BL 6-5HM HM 60 49 390.000 19.110BL 9-5HM HM 90 74 390.000 28.860BL12-5HM HM 120 99 390.000 38.610

BL 5-7HM HM 50 58 390.000 22.620

Tipo Betontex - Lamina

Tipo di Fibradi Carbonio

Larghezza (mm) Sezione delle fibre di Carbonio

(mm2)

Modulo elastico della fibra(N/mm2)

Modulo x sezione (Nx1000)

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BETONTEX WIRE - Reti termosaldate bidirezionali

RC 225-TH12 Carbonio HT 8 200 0,56/0,56 1.700/1.700 1001,25x800 100/100 180/180

RC 170-TH12 Carbonio HT 10 170 0,47/0,47 1.500/1.500 1001x800 85/85 150/150

RV 125-TH12 Vetro E(ADV) 5 120 0,24/0,24 390/390 1002x300 60/60 40/40

RV 220-TH12 Vetro E(ADV) 12 200 0,40/0,40 650/650 1000,8x1200 66/66


Tipo di reteBetontex

Wire

Tipo Fibran° fili x TEX /cm

a 0°-90°

Dimensioni maglia(mm)

Peso in fibra Totale 0°-90°

(g/m2)


a 0°-90°(mm2/1cm)

Carico di rotturanastro a 0°-90°

(N/cm) (kg/cm)



I prodotti

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BETONTEX-PULFLEX Lamine pultruse in rotoli da 25-50-100 ml

PULFLEX 5-14 50/1,4 45 240.000 10.800

PULFLEX 10-14 100/1,4 85 240.000 20.400

PULFLEX 15-14 150/1,4 125 240.000 30.000

Tipo LaminaPulflex

Larghezza/

Spessore

Sezione delle Fibredi carbonio

(mm2)

Modulo elastico della fibra(N/mm2)

Modulo x sezione (kN)

BETONTEX ELIPS F10 Barra (Tondino) in fibra di carbonio pultruso per sistema Ardfix

Diametro mm 9,5

Densità g/cm3 1,5 c.a.

Rapporto Volumetrico fibra /resina n° 58/42

Frazione Volumetrica Fibra Vf 0,58

Sezione Fibra mm2 40

Modulo elastico della fibra kN/mm2 240

Carico di rottura della fibra N/mm2 3.500

Carico di Rottura della Barra N (kg) 130.000 (13.300)

Modulo x sezione kN 9.600

ELIPS F10 Unità di misura Valore

Le resine

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Caratteristiche dei sistemi

Rapporto di catalisi 2 : 1 2 : 1 2 : 1 4 : 1Catalisi in peso R/C 100 : 50 100 : 50 100 : 50 100 : 25

Tempo di gelo a 20°C 50-60 minuti 50-60 minuti 50-60 minuti 40-45 minutiTempo di indurimento a 20°C 180-240 minuti 180-240 minuti 180-240 minuti 120-180 minutiTempo di indurimento totale 14-16 ore 14-16 ore 14-16 ore 12-14 ore

Tipo di sistema RC 01 RC 02 RC 20 RC 30

Proprietà meccanicheAdesione al calcestruzzo MPa > 3 con rottura del cls > 3 con rottura del cls > 3 con rottura del cls > 3 con rottura del cls

Resistenza a trazione MPa > 35 > 35 > 45 > 45Modulo a trazione GPa > 2,5 > 2,5 > 3 > 3

Allungamento a trazione % > 2,8 > 2,5 2 2 Resistenza a flessione MPa > 45 > 45 > 40 > 40

Modulo a Flessione GPa > 2 > 2 8 8Resistenza a taglio MPa > 25 > 25 …. ….

Peso specifico sistema g/cm3 1,12 1,1 1,65 - 1,75 1,6 – 1,7Temperatura applicazione 5 – 35° C 5 – 35° C 5 – 35° C 5 – 35° C

Nei compositi per applicazioni in edilizia si utilizzano quasi esclusivamente resine del tipo bicomponente a base di poli-

meri epossidici, le quali comprendono pertanto una resina base (Componente A) ed un induritore (Componente B).

Queste resine sono state opportunamente ottimizzate per coprire tutte le esigenze di applicazione e vengono pro-

dotte in diverse tipologie:

Primer RC 01: Resina a bassa viscosità, ad elevata capacità di penetrazione, finalizzata alla preparazione delle

superfici all’adesione successiva del rinforzo.

Rasanti RC 20 - RC 30: Resine opportunamente addensate, da utilizzare a spatola, ideali per uniformare la

superficie e renderla idonea all’applicazione del rinforzo. Sono fornite in due tipologie: RC 20 per bassi spessori

(1-2mm) o RC 30 per alti spessori (2-10 mm).

Adesivi Impregnanti RC 02: Resine con funzione adesiva ed impregnante, opportunamente tixotropizzate, otti-

mizzate per l’applicazione dei nastri o dei tessuti nei rinforzi esterni.

Adesivi per Lamine e Barre RC 30: Resine fortemente addensate idonee all'applicazione di lamine o per inghi-

saggio delle barre.

BETONTEX RESINESISTEMI DI RESINE EPOSSIDICHE BICOMPONENTI

Modalità Applicative

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Messa in OperaI rinforzi, in forma di nastri, reti e tessuti vengono utilizzati per laminazione diretta e contemporaneo incollaggio al

substrato, mediante resine epossidiche bicomponenti.

Le lamine e le barre (inghisaggio), vengono unicamente incollate al supporto, sempre con resine epossidiche

bicomponenti e non richiedono impregnazione essendo già materiali preformati.

Le resine epossidiche utilizzate sono opportunamente formulate e certificate per questo tipo di impiego.

Si sconsiglia l’uso di altre tipologie di resina o di resine preparate per altri tipi di utilizzo che non siano

state specificatamente certificate per queste applicazioni.

L’applicazione di nastri, reti e tessuti secchi comprende i seguenti passaggi:

1. Preparazione del substrato mediante rimozione delle parti incoerenti, ricostruzione di zone mancanti, pulizia

della superficie. Per l’applicazione dei rinforzi esterni occorre che la superficie si presenti perfettamente liscia

e planare in modo da consentire un’adesione ottimale ed omogenea delle fibre e delle lamine, priva di vuoti o

cavità. La ricostruzione di parti mancanti potrà essere realizzata con malte tradizionali ad alta resistenza o

con rasanti di tipo epossidico per alti spessori (RC 30).

2. Stesura di una mano di primer (RC 01) mediante rullo o pennello, in ragione di circa 300g/m2 di superficie da

trattare. Lasciare maturare il primer per almeno 1hr, senza superare le 3hr, e passare alla fase successiva.

3. Ulteriore lisciatura della superficie, mediante rasatura con rasante a basso spessore (RC 20) o ad alto spes-

sore (RC 30) a seconda delle necessità.

4. Applicazione di una prima mano di resina adesivo-impregnante (RC 02).

5. Applicazione del nastro/rete/tessuto, e successiva rullatura mediante rulli speciali scanalati antibolle.

6. Applicazione di una seconda mano di resina adesivo-impregnante (RC 02) e successiva rullatura come al punto 5.

7. Per l’applicazione di più strati sovrapposti ripetere le operazioni 4-5-6.

8. La finitura può essere realizzata mediante spolvero di sabbia quarzifera su resina fresca, per consentire e

facilitare il successivo aggrappo dell’intonaco, o mediante verniciatura con vernici protettive resistenti agli

agenti esterni.

L’applicazione delle lamine comprende la preparazione del supporto come da punti 1-2-3 di cui sopra: la lamina

viene fatta aderire al supporto utilizzando come adesivo la resina RC 30, che sarà applicata a spatola al 50% sulla

lamina e al 50% sul supporto. Dopo circa 30 minuti di maturazione le due parti vengono unite sostenendo la lami-

na con opportuni supporti.

Le barre vengono applicate mediante inghisaggio in fori di opportune dimensioni, con resina RC 30.


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SovrapposizioniNella messa in opera dei nastri unidirezionali si consiglia di non applicare elementi di lunghezza superiore ai 5 ml.

Elementi di maggiore lunghezza potranno essere ottenuti sormontando le estremità per circa 15 cm. Tale lun-

ghezza di sormonto è sufficiente a dare continuità alla struttura.

Per ottenere le sezioni di fibra richieste dal progetto, è possibile sovrapporre più nastri fino a raggiungere i valori

di sezione richiesti. Sovrapposizioni fino a 6-7 strati sono utilizzate nella pratica corrente. Eventuali sormonti di più

nastri sovrapposti dovranno essere sfalsati.

Il valore di sormonto di 15 cm è coerente con la relazione:

L = Cf / τr (g)

dove: Cf = Carico di rottura del nastro in (N/cm)

τr = Resistenza al taglio della resina in (N/cm2)

L = Lughezza di sormonto in (cm)

I nastri unidirezionali non richiedono sormonti quando sono affiancati.

I nastri biassiali e multiassiali devono essere sormontati in tutte le direzioni.

Le lamine non ammettono sovrapposizione e sormonti e devono essere applicate per tutta la loro lunghezza in un

pezzo unico. La sezione della fibra nella lamina deve essere coerente con il progetto, pertanto si sconsiglia di

sovrapporre più lamine.

L=15

SI NO


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Modalità di crisi per delaminazione e Lunghezza di AncoraggioCon riferimento alle strutture in c.a., il meccanismo di crisi per delaminazione del rinforzo è in generale di tipo fra-

gile. Nelle recenti disposizioni regolamentari in materia di sicurezza strutturale, tale meccanismo di crisi si rende

auspicabile che sia successivo a quello di collasso per flessione o taglio dell’elemento rinforzato, secondo quanto

concepito dal criterio della gerarchia delle resistenze (Capacity Design). Le modalità di crisi per delaminazione del

rinforzo in composito possono essere classificate secondo 4 categorie:

- Modalità 1 (Delaminazione di estremità):

si manifesta nelle zone di estremità del rinforzo, ossia in quelle zone alle quali si attribuisce manifestamente

la funzione di ancoraggio, per una lunghezza di 10÷20 cm, e dove le tensioni di scorrimento sono molto ele-

vate. Tale meccanismo di delaminazione è di tipo fragile, soprattutto per le lamine per le quali, la cospicua rigi-

dezza flessionale può indurre significativi sforzi di trazione in direzione normale all’azione tangenziale.

- Modalità 2 (Delaminazione causata da fessure per flessione nella trave):

le discontinuità del supporto per fessure da flessione e/o flessione+taglio generano concentrazioni tensionali

all’interfaccia e sono causa di delaminazione completa o parziale del rinforzo.

- Modalità 3 (Delaminazione causata da fessure diagonali da taglio):

tale tipo di fessurazione produce uno spostamento relativo delle facce afferenti alle fessure inclinate. La com-

ponente verticale dello spostamento mobilita, all’interfaccia cls-FRP, sforzi di trazione particolarmente elevati,

con conseguente pericolo di delaminazione.

- Modalità 4 (Delaminazione causata da irregolarità e rugosità della superficie di adesione):

la delaminazione può avere origine in modo localizzato e propagarsi all'intero sviluppo del rinforzo.

Il legame di aderenza tra rinforzo e calcestruzzo viene generalmente espresso sotto forma di relazione tra la ten-

sione tangenziale e il competente scorrimento. In tale corrispondenza intervengono, generalmente, le caratteri-

stiche meccaniche dei materiali a contatto nonché la geometria del rinforzo e dell’elemento strutturale. Secondo

quanto prescritto dal recente CNR DT 200/2004, nella condizione di verifica allo SLU, per la modalità 1 di crisi

per delaminazione, la lunghezza ottimale di ancoraggio si valuta dalla relazione

(h)

dove Ef, tf, fctm, sono, rispettivamente, il modulo elastico a trazione della fibra, lo spessore del rinforzo e la resi-

stenza media a trazione del cls.

Nel caso di modalità 2, invece, lo stesso documento tecnico prescrive una procedura semplificata per la verifica

allo SLU, basata su un valore limite della deformazione dell’FRP secondo la relazione:

(i)

dove in tal caso:

kcr = 5,0 (in mancanza di dati specifici)

kc = coefficiente correttivo di natura sperimentale e dipendente dallo stato della superficie di applicazione del rin-

forzo. Usualmente di valore unitario, è quantificato in 0,67 nel caso di superfici non compatte;γRd = coefficiente parziale, che tiene conto delle incertezze insite nel modello considerato, è funzione del tipo di sol-

lecitazione e della modalità applicativa.

εf,max kcr. kc

γRd

2 Fd

Ef tf

Γ (%)

le =Ef .tf

2.fctm

(mm)


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ARDFIX® PASSANTE ARDFIX® NON PASSANTE

ΓFd = energia specifica di rottura di progetto data come:

(l)

Per la verifica allo SLE il valore della tensione tangenziale all’interfaccia, calcolata con la formula tecnica di

Jourawski, viene amplificata per un coefficiente Kid (>_1) che tiene conto della concentrazione di tensioni tangenziali

e normali nelle zone terminali. Il valore limite della tensione resistente è data da:

(m)

dove il coefficiente γb vale 1,0 per la combinazione di carico rara e 1,2 per la combinazione di carico frequente.

Per migliorare l’effetto dell’ancoraggio, prove sperimentali condotte da Ardea Progetti e Sistemi Srl indicano esse-

re particolarmente efficace l’uso di connettori tipo Ardfix® i quali opportunamente dimensionati, sono in grado di

evitare qualsiasi fenomeno di distacco e delaminazione, modificando il meccanismo di rottura, spostando lo stato

limite ultimo del debonding alla rottura del rinforzo. Eventualmente, sistemi di staffatura con fasce trasversali pos-

sono dare risultati positivi.

Piolature e Rinforzi Passanti Ardfix®

La tecnologia Ardfix®, sistema messo a punto e brevettato dalla società Ardea Progetti e Sistemi Srl, consiste nel-

l’utilizzo combinato di barre pultruse in carbonio e tessuti unidirezionali termosaldati Betontex® per l’ancoraggio dei

rinforzi, per il loro collegamento, per il contenimento delle tensioni di interfaccia rinforzo-supporto e per il rinforzo

a taglio della struttura. Lo schema di applicazione è schematizzato nelle seguenti immagini:

fbd = kb. fctk

γb

1γ

c

fck .fctmFdΓ = 0.03.kb

.

ARDWOOD

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ARDWOOD® è un sistema di rinforzo per strutture lignee con elementi confinati in fibra di carbonio messo a punto

e brevettato dalla società Ardea Progetti e Sistemi Srl. Il sistema ARDWOOD® consiste nel rinforzare l’estradosso

della trave lignea mediante l'utilizzo di elementi in legno confinati con fibra di carbonio. L'elemento confinato aumen-

ta la resistenza a compressione e la rigidezza della trave, modificando significativamente il momento di inerzia.

I vantaggi della tecnologia ARDWOOD® sono:

• Leggerezza

• Scarsa invasività

• Elevate prestazioni meccaniche, con aumento di rigidezza dell’elemento rinforzato

• Facilità di messa in opera

• Sinergia con la struttura esistente

• Forte riduzione della freccia

Il sistema può essere combinato con rinforzi in fibra di carbonio in zona tesa e solidarizzato alla trave esistente

tramite connettori ARDFIX®.

I rinforzi BETONTEX® ben si prestano all’applicazione per il recupero strutturale di travi e capriate in legno. Le pos-

sibilità applicative e le soluzioni proponibili sono le più svariate.

In generale, l’applicazione di rinforzi all’intradosso porta ad un incremento di portata del 15÷30%, senza sensibile modifica

della freccia. Volendone aumentare la rigidezza è opportuno intervenire all’estradosso della trave con aggiunta di “inerzia”.

ARDWOOD

LA SOCIETÀ ARDEA È DISPONIBILE A FORNIRE ADEGUATA ASSISTENZA TECNICA ALLA PROGETTAZIONE ED

ALLA MESSA IN OPERA DEI SISTEMI BETONTEX.

L'ULTRADECENNALE ESPERIENZA DI ARDEA PROGETTI E SISTEMI SRL NEL SETTORE DEI MATERIALI

COMPOSITI E DELLE LORO APPLICAZIONI IN EDILIZIA RAPPRESENTA UNA GARANZIA DI GRANDI

RISULTATI, GRAZIE ALLA PROGETTAZIONE DI APPLICAZIONI INNOVATIVE, SPECIFICAMENTE FINALIZ-

ZATE A SOLUZIONI EFFICACI ED ECONOMICHE DI PROBLEMI COMPLESSI, TALVOLTA DIFFICILMENTE

AFFRONTABILI TRAMITE SISTEMI TRADIZIONALI

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La presente guida non rappresenta un manuale di progettazione la quale dovrà essere sempre eseguita da un tecnico abilitato.La tipologia e le caratteristiche tecniche dei materiali potranno subire delle variazioni a seguito di ns. valutazioni tecniche.

ARDEA Progetti e Sistemi srlAgenzia per la Campania

Geom Stefano Lancellotti - cell 335 6202221 tel 081 5709937 - [email protected] - www.edilan.it

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