BARRE RINFORZATE IN FIBRA DI VETRO

BARRE RINFORZATE IN FIBRA DI VETRO
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Descrizione.
Le barre rinforzate in fibra di vetro sono
costituite da trefoli di fibra di vetro (la
matassa), che, sottoposti a tensione, vengono
impregnati in una resina termoindurente, in
modo tale che le fibre vengano tenute
insieme e si comportino, quindi, come se
fossero un elemento unico. Il prodotto finito
risulta totalmente inerte, resistente alla
corrosione e agli alcali. Al fine di
aumentarne la capacità di adesione, la parte
esterna delle barre viene deformata e
rivestita con sabbia a grana grossa.
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Dal punto di vista tecnico, quando si parla di
barre rinforzate con fibre di vetro, ci si
riferisce a barre in polimero rinforzato con
fibre di vetro (GFRP).
Le barre in GFRP sono fabbricate mediante
un procedimento di poltrusione e sono
disponibili in diametri che vanno dai 6 ai 32
millimetri.
resistenti dal punto di vista chimico;
dotate di resistenza alla trazione
superiore a quella dell'acciaio (da una
volta e mezza a due volte), ma con un
peso pari solamente ad un quarto;
possono, perciò, venire trasportate e
montate senza necessità di dover
impiegare pesanti attrezzature di
sollevamento;
trasparenti ai campi magnetici e alle
radio frequenze;
isolanti sia dal punto di vista elettrico
che da quello termico;
dotate di buona resistenza agli urti:
sopportano carichi puntuali improvvisi
e violenti;
avere un'eccellente resistenza alla
fatica: forniscono delle ottime
prestazioni in condizioni di carico
ciclico;
dimensionalmente stabili in situazioni
di sollecitazione termica: dilatazione e
ritiro in un calcestruzzo, che si trovi
sottoposto a variazioni di temperatura,
sono molto ridotti.
Possono essere utilizzate come valida
alternativa ai tondini in acciaio inossidabile
oppure a quelli rivestiti con resine
epossidiche o protetti galvanicamente.
Impieghi.
Vantaggi.
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In quali casi possono essere prese in
considerazione le barre in GFRP?
Aumento significativo della durata delle
strutture di ingegneria civile che si
trovano in ambienti aggressivi.
Nessuna necessità di interventi di
riparazione e/o manutenzione
In particolare risultano:
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resistenti alla corrosione: non vengono
intaccate quando si trovano in presenza
di un gran numero di sostanze
aggressive; inoltre, sono inerti rispetto
agli ioni cloro;
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Per tutti gli elementi in calcestruzzo
nei quali si può verificare la corrosione
dell'armatura in acciaio, a causa di ioni
cloro o per attacco chimico. In breve:
in tutte quelle situazioni in cui,
normalmente, vengono impiegati
tondini in acciaio inossidabile oppure
rivestiti con resine epossidiche o
protetti galvanicamente.
Per tutti gli elementi in calcestruzzo in
cui il cemento presenti una sezione
sottile e dove non sia possibile
realizzare una copertura adeguata con il
cemento come, per esempio, negli
elementi architettonici prefabbricati.
Per tutti quegli elementi in calcestruzzo
che richiedono armature in materiali non
ferrosi per ragioni di elettromagnetismo.
1. Calcestruzzo esposto a sali antighiaccio.
Coperture di ponti.
Spartitraffico.
Strutture di parcheggi.
Attrezzature per lo stoccaggio del sale.
Solette di avvicinamento.
5. Applicazioni elettromagnetiche.
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2. Calcestruzzo esposto a sali marini.
Dighe, banchine.
Edifici e strutture vicini alle rive.
Costruzioni speciali, quali, per esempio,
quelle utilizzate per allevamenti marini,
acquari, parchi dei divertimenti.
Scogliere artificiali e frangiflutti.
Bacini galleggianti.
Moli, pontili.
Piattaforme in mare aperto (offshore).
3. Calcestruzzo esposto ad altri elementi
aggressivi.
Industrie chimiche (vasche di
contenimento contro eventuali perdite da
serbatoi).
Getti in calcestruzzo attorno ad oleodotti e
serbatoi per combustibili fossili.
Industria della cellulosa e della carta.
Impianti di trattamento delle acque.
Impianti petrolchimici.
Torri di raffreddamento.
Ciminiere.
Attrezzature per scorie nucleari.
Calcestruzzo per usi agricoli.
Vasche per decapaggio e galvanizzazione.
Cisterne e pozzi per uso chimico.
Operazioni di estrazione: serbatoi per
raffinazione elettrolitica, serbatoi per
estrazione minerali.
Getti in calcestruzzo attorno a piscine
coperte.
4. Elementi in calcestruzzo a sezione sottile.
Elementi bugnati.
Elementi prefabbricati in calcestruzzo per
usi architettonici, cornicioni.
Rivestimenti architettonici.
Balconi.
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Laboratori per esami di risonanza
magnetica negli ospedali.
Edifici per la taratura di strumenti.
Installazioni di radar e bussole.
Torri di controllo.
Installazioni militari che devono
risultare invisibili ai radar.
Passi d'uomo in impianti elettrici e
telefonici e in condutture.
Stazioni di trasformazione (nel settore
elettrico).
Getti in calcestruzzo posti nelle
vicinanze di cavi ad alta tensione e
sottostazioni.
Passaggi a livello.
Laboratori.
Stabilimenti per la fusione di alluminio
e rame.
6. Applicazioni nel settore dello scavo di
gallerie e trafori, dove è necessario poter
tagliare il calcestruzzo senza danneggiare
l'apparecchiatura di taglio (raccordi di
gallerie).
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Gallerie.
Gallerie di estrazione.
Strutture per spostamenti rapidi nel
sottosuolo.
Pozzi verticali.
7. Altri tipi di applicazioni.
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Riparazioni strutturali nel legno.
Cemento polimerico.
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Ancore.
I suddetti coefficienti di sicurezza variano a
seconda delle norme applicate e,
comunque, sono superiori a quelli utilizzati
per l'acciaio.
In un progetto tradizionale, dove viene
impiegato del cemento armato con tondini
in acciaio, è definita la quantità massima di
acciaio dell'armatura, in modo tale che
l'acciaio risulti essere l'elemento debole
della struttura. In un caso simile, i tondini
in acciaio si allungano o si flettono,
segnalando così, la prossima rottura
dell'elemento in calcestruzzo.
Diversamente, impiegando delle barre in
GFRP, viene calcolata la quantità minima
di barre piuttosto che quella massima,. Se
un elemento si rompe, il calcestruzzo
rappresenta la parte più debole e cederà per
compressione. Il calcestruzzo che collassa
avrà la funzione di segnale di rottura,
lasciando, peraltro, ancora un notevole
margine alla capacità di trazione
dell'armatura in GFRP.
Un'altra notevole differenza è costituita dal
fatto che, rispetto agli elementi con
armatura in acciaio, le possibilità d'impiego
degli elementi armati con GFRP saranno
più numerose dei limiti progettuali. A causa
del loro modulo di elasticità, in fase di
progetto si dovranno tenere presenti
deformazione e larghezza delle
fessurazioni.
La capacità di sfruttamento della
deformazione e della larghezza delle
fessurazioni fornirà ulteriori segnali di
rottura prima del cedimento per
compressione del calcestruzzo. In parecchie
situazioni, deformazione e larghezza delle
fessurazioni saranno i limiti del progetto.
Considerazioni di progetto.
Una sostituzione diretta dei tondini in
acciaio con le barre in GFRP può risultare
non sempre possibile a causa di numerose
differenze delle caratteristiche meccaniche
dei due materiali.
Il modulo di elasticità e la resistenza al
taglio delle barre rinforzate in fibra di vetro
sono inferiori rispetto a quelli dell'acciaio e
costituiscono, pertanto, un limite alla loro
applicazione.
Le fibre di vetro danno una risposta elastica
lineare fino alla rottura e non presentano
alcuna duttilità o flessibilità.
In conseguenza di queste particolarità,
vengono adottati dei coefficienti di
sicurezza, che limitano le sollecitazioni di
progetto in funzione del valore medio della
sollecitazione massima delle barre.
Sezione di una barra rinforzata ingrandita
di 60 volte.
Foto: Hughes Brothers.
Sezione di una barra rinforzata ingrandita di
240 volte.
Foto: Hughes Brothers.
nformazioni tecniche.
Proprietà meccaniche.
Bond stress (sforzo di adesione) massimo, determinato tramite un pull-out test (prova di estrazione): 11,6 MPa.
Resistenza alla trazione:
655 MPa (bar Ø 16).
Resistenza al taglio:
140 MPa (bar Ø16).
Modulo di elasticità a trazione
40.800 MPa (acciaio: 210 GPa).
Coefficiente di dilatazione termica
(basato su ACI 440):
n direzione trasversale:
21-23 x 10-6/° C;
in direzione longitudinale:
6-10 x 10-6/° C.
Durezza Barcol
min 60 (ASTM D2583).
Contenuto di fibre di vetro in peso
70% minimo (ASTM D2584).
Peso specifico:
1,9 g/cm³
(ASTM D792).
Tipica curva sforzi-deformazioni per una barra rinforzata in GFRP (l'esempio si riferisce alla dimensione di 12 mm).
Disponibilità / Tipi / Stoccaggio.
Le barre rinforzate in fibra di vetro sono
disponibili in lunghezze di sei metri.
Valori del diametro: 6, 8, 9, 12, 16, 19, 22,
25, 28 e 32 mm (derivati dai tipi americani
dal numero 2 al 10).
Elementi curvi standard disponibili a
magazzino: a 90°, per i diametri: 6 mm
lunghezza 25 cm) e 8 mm (lunghezza 37
cm).
Le barre rinforzate in fibra di vetro non
dovrebbero essere lasciate sotto al sole per
unghi periodi di tempo e dovrebbero essere
enute su bancali.
Staffe, forme particolari ed elementi
curvi.
Gli elementi curvi per le barre rinforzate in
GFRP sono fabbricati sagomandoli mediante
una serie di stampi o mandrini prima di
effettuare la termostabilizzazione della
matrice in resina. Non è consentito eseguire
piegature al momento. Tutti gli elementi
curvi devono essere prodotti in fabbrica.
È possibile, invece, realizzare la
sovrapposizione dei bordi.
Esempio: per ottenere una barra rinforzata
da 10 metri di lunghezza
che, ad una delle estremità, abbia un gancio
a forma di "J", si devono sovrapporre i bordi
di un elemento a gancio a forma di "J" a
quelli di una barra rinforzata da 10 metri (la
lunghezza del giunto dovrà essere pari a 40
volte il diametro).
Anche le staffe possono essere applicate per
sovrapposizione, ma è sufficiente una
lunghezza dei bordi pari a 30 volte il
diametro. La larghezza minima interna di
una staffa è di 25 centimetri.
Gli elementi curvi delle barre rinforzate in
GFRP presentano una resistenza alla
trazione inferiore rispetto a quella degli
elementi diritti. Studi e ricerche hanno
dimostrato che la massima capacità di carico
di un elemento curvo è pari al 40% di quella
di una barra diritta.
Lunghezza dei collegamenti a bordi
sovrapposti - Tensione.
Al fine di ottenere un'efficace trasmissione
della resistenza tra due barre rinforzate in
GFRP, che siano collegate per
sovrapposizione delle estremità, si consiglia
di effettuare il collegamento con una
lunghezza pari a 40 volte il diametro delle
barre stesse. La lunghezza, quindi, risulta
superiore a quella che si ha con l'acciaio (30
volte il diametro, per acciaio di categoria
BE400, con diametri inferiori ai 19 mm.).
Modalità di impiego e messa in opera Precauzioni igieniche e di sicurezza.
Quando si maneggiano e si mettono in opera
barre rinforzate in GFRP, si consiglia di
indossare dei guanti da lavoro.
In caso di necessità, le barre rinforzate in
GFRP dovrebbero essere tagliate utilizzando
una lama da muratore oppure una lama
diamantata, una mola o una sega a lama fine.
Si raccomanda di indossare una maschera
antipolvere e occhiali di protezione.
Le barre rinforzate in GFRP hanno un peso
specifico molto basso e presentano, perciò,
la tendenza a "galleggiare" nel calcestruzzo
durante la fase di vibrazione. È necessario,
pertanto, avere l'accortezza di bloccarle
adeguatamente all'interno delle casseforme,
utilizzando delle ganasce, dei tiranti rivestiti
in plastica o, anche, delle fascette in nylon.
Tutti gli elementi curvi e le staffe devono
essere in GFRP oppure in acciaio
inossidabile
Garanzia di qualità.
Le barre rinforzate in fibra di vetro vengono prodotte secondo un principio tecnologico unico e brevettato, che garantisce dimensioni
costanti grazie ad un sistema di controllo continuo della qualità.
Tutte le barre vengono controllate a trazione singolarmente.
noltre, vengono effettuate delle prove di routine al fine di determinare:
contenuto in vetro
penetrabilità di liquidi colorati (ricerca di cavità)
durezza Barcol
superficie della sezione trasversale
aumento di massa per immersione in acqua
valore del taglio interlaminare o taglio a flessione
(ASTM D2584);
(ASTM D5117);
(ASTM D2583);
(ACI 440-K);
(ASTM D570);
(ASTM D4475).
Caratteristiche fisiche.
È disponibile della documentazione con notizie di carattere tecnico.
Per ulteriori informazioni, visitate il nostro sito Internet: www.hughesbros.com
Indirizzo cui rivolgersi:
FORTIUS
BKI bvba
Grasbos 50
B-3294 Diest
Belgio
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