Source: https://it.scribd.com/document/142062938/IstruzioniCNR-DT200-R1-2012-8marzo2012
Timestamp: 2020-02-26 23:01:56+00:00
Document Index: 30464290

Matched Legal Cases: ['arte\n4', '§ 2', '§ 2', '§2', '§ 7', '§ 7', '§ 3', '§ 3', '§3', '§ 3', '§ 3', '§ 3']

SalvaSalva IstruzioniCNR DT200 R1 2012 8marzo2012 per dopo
Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati
Materiali, strutture di c.a. e di c.a.p., strutture murarie
CNR-DT 200 R1/2012
ROMA – CNR 8 marzo 2012
1.1 PREMESSA ALLA PRESENTE REVISIONE (DT 200 R1) DELLE ISTRUZIONI
1.2 PREMESSA AL DOCUMENTO CNR-DT 200/2004
1.3 CONTENUTO E SCOPO DELLE ISTRUZIONI
2.2 CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DI RINFORZO
2.2.1 Proprietà meccaniche dei sistemi di rinforzo
2.2.2 preformati
2.2.3 impregnati in situ
2.2.3.1 Determinazione di A fib
2.2.3.2 Caratteristiche meccaniche dei sistemi impregnati in situ
2.2.3.3 Confronto tra le caratteristiche di un laminato preformato e di un tessuto impregnato in situ
Sistemi preimpregnati
Compiti e responsabilità degli operatori
TRASPORTO, STOCCAGGIO, CONSERVAZIONE, MOVIMENTAZIONE ED
3 CONCETTI BASILARI DEL PROGETTO DI RINFORZO E PROBLEMATICHE SPECIALI
3.1 REQUISITI FONDAMENTALI
3.2 REQUISITI DI DURABILITÀ
3.3 PRINCIPI GENERALI DEL PROGETTO DI RINFORZO
3.3.2 Vita utile ed azioni di calcolo
3.3.3 Proprietà dei materiali e relativi valori di calcolo
3.3.4 Capacità di calcolo
3.4.1 Coefficienti parziali  m per i materiali FRP
3.4.2 Coefficienti parziali  Rd per i modelli di resistenza
PROBLEMI SPECIALI DI PROGETTO
3.5.1 Azioni ambientali e fattore di conversione ambientale
3.5.2 Modalità di carico e fattore di conversione per effetti di lunga durata
3.5.3 Resistenza alle azioni causate da impatto ed esplosione
3.5.4 Resistenza alle azioni causate da atti vandalici
LIMITI DEL RINFORZO NEL CASO DI ESPOSIZIONE AL FUOCO
4 RINFORZO DI STRUTTURE DI C.A. E DI
VALUTAZIONE DELLA RESISTENZA NEI CONFRONTI DEL DISTACCO DAL SUPPORTO
4.1.1 Meccanismi di rottura per distacco dal supporto
4.1.2 Verifiche di sicurezza nei confronti del distacco dal supporto
4.1.3 Resistenza allo stato limite ultimo per distacco di estremità (modo 1)
4.1.4 Resistenza allo stato limite ultimo per distacco intermedio (modo 2)
4.1.5 Verifica delle tensioni di interfaccia allo stato limite di esercizio
4.2.2.5 Collasso per distacco di estremità
Analisi del comportamento agli stati limite di esercizio
4.3.2 Configurazioni per il rinforzo a taglio
4.3.3 Resistenza di progetto a taglio dell’elemento rinforzato con FRP
4.3.3.1 Resistenza di progetto a taglio
4.3.3.2 Resistenza
RINFORZO A TORSIONE
4.4.2 Configurazioni per il rinforzo a torsione
4.4.3 Resistenza di progetto a torsione dell’elemento rinforzato con FRP
Resistenza di progetto a torsione
4.5.2 Resistenza di progetto a compressione centrata o con piccola eccentricità dell’elemento confinato
Stima della pressione laterale di confinamento
4.5.2.1.1 circolari
4.5.2.1.2 quadrate e rettangolari
Duttilità di elementi pressoinflessi confinati con FRP
RINFORZO A FLESSIONE DI STRUTTURE DI
Utilizzo di compositi FRP per elementi pre-tesi o post-tesi di c.a
4.6.1.1 Analisi del comportamento allo stato limite ultimo
4.6.1.2 Analisi del comportamento agli stati limite di esercizio
4.7.2 Principi generali di intervento
Eliminazione dei meccanismi di collasso di tipo fragile
4.7.2.1.1 Crisi
4.7.2.1.2 Crisi nei pilastri per perdita di aderenza delle barre
4.7.2.1.3 Crisi nei pilastri per svergolamento delle barre
4.7.2.1.4 Crisi per trazione dei pannelli dei nodi trave-pilastro
4.7.2.2 Eliminazione dei meccanismi di collasso di piano
4.7.2.3 Incremento della capacità deformativa globale di una struttura
4.7.2.3.1 Incremento della capacità deformativa locale degli elementi
4.7.2.3.2 Rilocalizzazione delle potenziali cerniere plastiche
4.7.2.3.3 Rotazione ultima di elementi rinforzati
INSTALLAZIONE E PARTICOLARI COSTRUTTIVI
Controllo e preparazione preventiva del substrato
4.8.1.1 Valutazione del deterioramento del substrato
4.8.1.2 Rimozione e ricostruzione del substrato ed eventuale trattamento delle barre metalliche
4.8.1.3 Preparazione del substrato
Raccomandazioni per l’esecuzione a regola d’arte
4.8.2.1 Condizioni di umidità e temperatura dell’ambiente e del substrato
4.8.2.2 Particolari costruttivi e norme di esecuzione
4.8.2.3 Protezione del sistema di rinforzo
5.1.1 Oggetto ed ambito di applicazione
5.1.2 Interventi di restauro su strutture di interesse storico e monumentale
5.1.3 Criteri per il progetto del consolidamento strutturale
5.2.1 Modellazione della struttura
5.2.2 Criteri di verifica
5.2.3 Verifiche di sicurezza
5.3.1 Considerazioni generali e modi di collasso
5.3.2 Resistenza al distacco di estremità
5.3.3 Resistenza
5.3.4 Resistenza al distacco in presenza di azione normale al piano di adesione
5.3.5 Sistemi di ancoraggio meccanico
VERIFICHE DI ELEMENTI STRUTTURALI RICORRENTI
Rinforzo di pannelli murari
Verifiche per azioni fuori dal piano
5.4.1.1.1 ribaltamento semplice
5.4.1.1.2 Verifica per flessione della striscia muraria verticale
5.4.1.1.3 Verifica per flessione della striscia orizzontale
Verifiche per azioni nel piano del pannello
5.4.1.2.1 Pressoflessione
5.4.1.2.2 Taglio
Architrave e fascia di piano
5.4.2.1 Verifica per funzionamento ad architrave
5.4.2.2 Verifica per funzionamento a fascia di piano
RINFORZO DI ELEMENTI A SEMPLICE E DOPPIA CURVATURA
5.5.1.1 Schema ad arco
5.5.1.2 Schema
5.5.2 Volte a semplice curvatura: volte a botte
5.5.3 Volte a doppia curvatura: cupole
5.5.3.1 Regime
membranale
5.5.3.2 Regime
Volte a doppia curvatura su pianta quadrata
CONFINAMENTO DI COLONNE DI MURATURA
5.6.1 Resistenza di progetto a compressione centrata dell’elemento confinato
5.6.2 Confinamento di colonne circolari
5.6.3 Confinamento di colonne quadrate o rettangolari
5.7.2 Principi generali di intervento
5.8.1.1 Valutazione del deterioramento del substrato
5.8.1.2 Rimozione e ricostruzione del substrato
5.8.1.3 Preparazione del substrato
5.8.2.1 Condizioni di umidità e temperatura dell’ambiente e del substrato
5.8.2.2 Particolari costruttivi e norme di esecuzione
5.8.2.3 Protezione del sistema di rinforzo
CONTROLLO E MONITORAGGIO DELL’INTERVENTO
6.1 CONTROLLI DI ACCETTAZIONE IN CANTIERE
6.2 CONTROLLO DI QUALITÀ DEL SISTEMA DI RINFORZO
6.2.1 Prove
semi-distruttive
6.2.2 Prove
6.3 QUALIFICA DEGLI OPERATORI PER L’ESECUZIONE DELLE PROVE
6.4 MONITORAGGIO DELL’INTERVENTO DI RINFORZO
(FASI
CARATTERISTICHE FISICO-MECCANICHE)
7.1 GENERALITÁ
7.2 FIBRE DEI COMPOSITI FRP
Tipi di fibre disponibili in commercio e classificazione
7.2.1.1 Fibre
7.2.1.2 Fibre
7.2.1.3 arammidiche
7.2.1.4 Caratteristiche tecniche del filato
Tessuti non impregnati
Caratteristiche tecniche dei tessuti non impregnati
MATRICI DEI COMPOSITI FRP
7.3.1 Resine
7.3.2 Resine
7.3.3 Altri tipi di resine
APPENDICE B (TECNICHE DI PRODUZIONE)
8.1.1 Pultrusione
8.1.2 Laminazione
8.1.3 Wet lay-up
(LEGAME
ROTTURA)
9.1 LEGAMI COSTITUTIVI
9.2 STATI PIANI DI TENSIONE
Effetto di carichi agenti in direzioni diverse dalle direzioni di simmetria del materiale
CRITERI DI ROTTURA
10 APPENDICE D (DISTACCO DAL SUPPORTO)
10.1 MODI
10.2 MODELLAZIONE
RINFORZO E
10.2.1 Energia specifica di frattura
10.2.2 Legame di aderenza
10.2.3 Lunghezza ottimale di ancoraggio
10.2.4 Resistenza al distacco dal supporto in corrispondenza di fessure da flessione
10.3.1 Energia specifica di frattura
10.3.2 Legame di aderenza
10.3.3 Lunghezza ottimale di ancoraggio
10.3.4 Resistenza al distacco dal supporto in corrispondenza di fessure da flessione
11 APPENDICE E (RINFORZO A PRESSOFLESSIONE DI ELEMENTI DI C.A.)
IN PRESENZA DI FORZA
ASSIALE (PRESSOFLESSIONE)
12 APPENDICE F (LEGAME COSTITUTIVO DEL CALCESTRUZZO CONFINATO)
LEGAME COSTITUTIVO DEL CALCESTRUZZO CONFINATO
(ESEMPI
STRUTTURE DI C.A.)
13.1 DATI GEOMETRICI, MECCANICI E DI CARICO DELLA STRUTTURA
13.2 IPOTESI DI VARIAZIONE DI DESTINAZIONE D’USO
13.3 PROGETTO DEL RINFORZO A FLESSIONE
13.4 PROGETTO DEL RINFORZO A TAGLIO
13.5 PROGETTO DEL RINFORZO DEI PILASTRI
13.5.1 Confinamento di pilastri pressoinflessi con piccola eccentricità
13.5.2 Rinforzo di pilastri pressoinflessi con grande eccentricità
STRUTTURE MURARIE)
14.1 GEOMETRIA, CARATTERISTICHE DEI MATERIALI E SOLLECITAZIONI
14.2 VERIFICA A PRESSOFLESSIONE DEI MASCHI MURARI PREESISTENTI
14.3 DIMENSIONAMENTO DEL SISTEMA DI RINFORZO E VERIFICA DEGLI ELEMENTI RINFORZATI A PRESSOFLESSIONE
14.4 VERIFICA A TAGLIO DEI MASCHI PREESISTENTI
14.5 DIMENSIONAMENTO DEL RINFORZO A TAGLIO
14.6 VERIFICA NEI CONFRONTI DEL RIBALTAMENTO SEMPLICE
PREMESSA ALLA PRESENTE REVISIONE (DT 200 R1) DELLE ISTRUZIONI CNR-DT 200/2004
A più di cinque anni dall’approvazione della prima versione delle Istruzioni CNR-DT 200/2004,la
Commissione di studio del CNR per la predisposizione e l'analisi di norme tecniche relative alle costruzioni si è fatta promotrice di una revisione del documento. A tal scopo si è avvalsa dell’opera dell’originario Gruppo di studio, cui è stato affidato il compito di aggiornare il documento alla luce dei risultati delle più recenti ricerche, sia teoriche che sperimentali, condotte a livello internazionale
nell’ultimo quinquennio. In particolare, di quelle sviluppate in Italia nell’ambito del progetto Reluis (2005-2008), finanziato dal Dipartimento della Protezione Civile. Infatti, una linea di tale progetto è stata specificamente dedicata all’argomento dei “Materiali innovativi per la riduzione della vulnera- bilità nelle strutture esistenti”. Nella processo di revisione il Gruppo di studio ha inoltre tenuto conto delle versioni più aggiornate delle seguenti linee guida internazionali:
440.2R-08: “Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures”, American Concrete Institute (ACI), committee 440,
ISIS Design Manual No. 4: “FRP Rehabilitation of Reinforced Concrete Structures”. ISIS Canada Corporation, 2008.
PREMESSA AL DOCUMENTO CNR-DT 200/2004
È sensazione comune, da parte di quanti sono impegnati in attività di ricerca o di progettazione nel
campo del consolidamento con materiali compositi fibrorinforzati, che l’Italia stia assumendo una posizione particolare in ambito internazionale, sia per il valore dei contributi di conoscenza forniti, sia per la presenza di un patrimonio edilizio particolarmente vario ed importante. Ne fanno parte,
infatti, costruzioni di rilevante importanza storica ed architettonica, oltre che realizzazioni più re- centi di muratura, di c.a., di c.a.p. e di acciaio. La maggior parte di queste ultime ha superato ab- bondantemente i trent’anni di vita, per cui molte di esse necessitano di interventi più o meno urgenti
di riabilitazione strutturale.
Sono a tutti ben note le fondamentali iniziative in campo internazionale per individuare linee guida
che rispondano alle esigenze delineate. Si ricordano le istruzioni giapponesi (JSCE - 1997), quelle americane (ACI 440 - 2000) ed infine quelle europee (FIP-CEB - 2001). Ad esse va aggiunto, per completezza, il documento di studio approvato dal CNR nel gennaio ‘99 dal titolo “Impiego delle armature non metalliche nel c.a.”. Tutti i documenti suddetti si riferiscono ad organismi strutturali con ossatura di conglomerato ce- mentizio armato.
L’interesse scientifico verso le applicazioni innovative degli FRP per la riabilitazione strutturale, da un lato, e la peculiarità del patrimonio edilizio italiano, ampiamente variegato, dall'altro, hanno atti- rato negli ultimi anni l’interesse di numerosi ricercatori operanti nei settori della Meccanica delle Strutture, delle Costruzioni, della Riabilitazione Strutturale e dell'Ingegneria Sismica. Essi hanno dato vita ad una serie di programmi scientifici che hanno meritato il finanziamento dei più impor- tanti enti di ricerca italiani ed in particolare del MIUR e del CNR. In coda al paragrafo è riportato un elenco di rilevanti programmi di ricerca sull’argomento, finanziati negli ultimi cinque anni, ai quali hanno partecipato la maggior parte degli autori del presente documento, sia in qualità di coor- dinatori nazionali che di coordinatori locali di singole unità di ricerca. Un contributo significativo agli argomenti consegnati nel documento è stato reso possibile proprio grazie al supporto economico dei suddetti finanziamenti, cui si dà ampio riconoscimento.
Appare evidente come la redazione di un documento italiano di Istruzioni per la progettazione, l’esecuzione ed il controllo di interventi di consolidamento statico mediante l’utilizzo di compositi fibrorinforzati (FRP), non fosse più rinviabile: soprattutto, quella di un documento di respiro ampio utilizzabile per le diverse tipologie presenti nel patrimonio edilizio nazionale, dalle costruzioni di c.a. e di c.a.p. a quelle murarie, dalle costruzioni di legno a quelle metalliche.
Il CNR, per il tramite della propria Commissione incaricata di formulare pareri in materia di Nor-
mativa tecnica relativa alle costruzioni, ha avvertito tempestivamente tale esigenza e si è adoperata per soddisfarla. A tal fine essa ha promosso nel mondo accademico ed industriale una specifica ini- ziativa attraverso l’azione catalizzatrice di un gruppo di docenti di Scienza e di Tecnica delle co-
struzioni, da tempo impegnati in ricerche sugli FRP, tra i quali alcuni componenti della stessa Commissione. I docenti sono: Luigi Ascione, Andrea Benedetti, Edoardo Cosenza, Angelo Di Tommaso, Ciro Faella, Luciano Feo, Antonio Grimaldi, Antonio La Tegola, Raimondo Luciano, Franco Maceri, Gaetano Manfredi, Giorgio Monti, Antonio Nanni, Renato Sante Olivito, Luciano Rosati, Elio Sacco, Marco Savoia, Enrico Spacone.
All’iniziativa hanno aderito quasi tutti i docenti e ricercatori italiani impegnati in questo settore emergente e promettente delle costruzioni, i responsabili tecnici delle maggiori ditte produttrici e installatrici di rinforzi di materiale composito, nonché rappresentanti di enti e di società che utiliz- zano i materiali fibrorinforzati per il consolidamento di manufatti e opere d'arte. I loro nominativi e le relative affiliazioni sono riportati in coda al testo.
A partire dal 15 gennaio 2004, essi sono stati impegnati nella redazione di un documento rispon-
dente ai requisiti sopra delineati ed articolato nelle seguenti parti:
- Concetti basilari del rinforzo con FRP e problematiche speciali
- Rinforzo di strutture di c.a. e di c.a.p.
- Rinforzo di strutture murarie
- Rinforzo di strutture metalliche
- Rinforzo di strutture di legno
- Nuove costruzioni con l’impiego di FRP.
documento è stato inoltre concepito con un intento informativo ed esplicativo, indispensabile per
diffusione, in ambito professionale, delle conoscenze meccaniche e tecnologiche basilari per
l’utilizzo dei nuovi materiali. Dopo sei mesi di intensa ed appassionata attività di lavoro, sono pronte per la pubblicazione le pri-
me quattro parti; la pubblicazione delle rimanenti altre è invece prevista entro il prossimo anno
Elenco di rilevanti progetti di ricerca sui materiali compositi finanziati dal MIUR e dal CNR negli ultimi cinque anni
- 1998-2000: Ricerca PRIN dal titolo: "I materiali compositi nelle costruzioni civili", Coordi- natore Nazionale: Prof. Luigi Ascione;
- 2000-2002: Ricerca PRIN dal titolo: "Rinforzo strutturale del costruito con materiali compo- siti: individuazione di linee guida progettuali per l'affidabilità e la durabilità", Coordinatore Nazionale: Prof. Luigi Ascione;
- 2002-2004: Ricerca PRIN dal titolo: "Rinforzo attivi e passivi con l’utilizzo di materiali compositi nel costruito e per l’innovazione tecnologica nelle costruzioni civili", Coordinato- re Nazionale: Prof. Luigi Ascione;
2002-2003: Ricerca PRIN dal titolo: "L’impiego dei compositi nel rinforzo sismico di strut- ture in cemento armato", Coordinatore Nazionale: Prof. G. Manfredi;
2003-2005: Ricerca PRIN dal titolo: "L’impiego di materiali con microstruttura per l’innovazione tecnologica delle strutture civili", Coordinatore Nazionale: Prof. Franco Ma- ceri;
2003-2005: Ricerca PRIN dal titolo: "Comportamento e criteri di progetto nell’adeguamento con compositi di strutture in c.a.", Coordinatore Nazionale: Prof. Antonio Nanni;
2003-2005: Ricerca dal titolo "Modellazione di materiali innovativi per la salvaguardia strut- turale", (Coordinatore: Prof. Luigi Ascione), nell’ambito del Progetto Strategico MIUR (legge 449/97) dal titolo "Diagnosi e salvaguardia di manufatti architettonici con particolare riferimento agli effetti derivanti da eventi sismici ed altre calamità naturali", Coordinatore Nazionale: Prof. Franco Maceri;
2003-2005: Ricerca dal titolo "Effetti delle proprietà reologiche dei materiali compositi negli interventi strutturali per l’ingegneria civile" (Coordinatore: Prof. Marco Savoia) nell’ambito del Progetto Strategico MIUR (legge 449/97) dal titolo "Materiali compositi per applicazioni strutturali di rilevante interesse industriale", Coordinatore Nazionale: Prof. Sesto Viticoli;
2003-2005 Ricerca dal titolo "Strutture in materiale composito" (Coordinatore: prof. Franco Maceri) nell’ambito del Progetto Strategico MIUR (legge 449/97) dal titolo "Materiali compositi per applicazione strutturali di rilevante interesse industriale", Coordinatore nazio- nale prof. Sesto Viticoli;
2003: Centro di Eccellenza su "Compositi strutturali per applicazioni innovative nell’ingegneria civile", con sede presso l’Università di Napoli, Responsabile: Prof. Edoardo Cosenza.
CONTENUTO E SCOPO DELLE ISTRUZIONI
Scopo delle presenti Istruzioni è quello di fornire, nell’ambito delle Norme attualmente vigenti, un documento orientativo per la progettazione, l’esecuzione ed il controllo di interventi di consolida- mento strutturale mediante l’utilizzo di compositi fibrorinforzati. Le Istruzioni, per loro genesi e na- tura, non sono infatti norme cogenti ma rappresentano esclusivamente un aiuto per i tecnici a filtrare con discrezione la ponderosa bibliografia, nazionale ed internazionale, che la letteratura specifica mette a disposizione, lasciando comunque agli stessi la responsabilità finale delle scelte operate. Il documento tratta i seguenti argomenti:
- Rinforzo di strutture murarie.
Nell’ambito del rinforzo delle strutture di c.a. e di c.a.p. e di quelle murarie sono inoltre fornite spe- cifiche indicazioni concernenti le costruzioni in zona sismica, in linea con i più recenti orientamenti recepiti nelle Normative nazionali ed internazionali. La trattazione del primo argomento comprende, in tre apposite appendici (Appendici A, B e C), in- formazioni specifiche relative alle fasi degli FRP ed alle loro caratteristiche fisico-meccaniche, alle tecniche di produzione ed alla natura dei legami costitutivi. L’impostazione di tali appendici è volu-
tamente di tipo didattico avendo esse la precipua finalità di fornire al lettore inesperto nozioni di na- tura tecnologica e meccanica ritenute basilari per un uso consapevole dei materiali compositi in campo strutturale. In particolare, sono evidenziate le differenze peculiari presentate da tali materiali rispetto a quelli usualmente materiali utilizzati, dal comportamento isotropo, con particolare riguar- do ai legami costitutivi ed alle verifiche di resistenza. Gli altri argomenti sono impostati secondo lo stile usuale dei documenti tecnici pubblicati dal CNR
e recanti istruzioni in campo strutturale. L’approccio seguito è quello ampiamente condiviso degli
Eurocodici: le diverse proposizioni sono distinte in Principi e Regole di Applicazione; ciascuna proposizione è contraddistinta da un numero d’ordine; i principi sono contrassegnati dall’ulteriore etichetta (P).
Solo a scopo di completezza, si ricorda che i Principi comprendono:
- affermazioni generali e definizioni, a carattere meccanico-strutturale, universalmente con- divise;
- esigenze riconosciute e/o modelli analitici accreditati presso la comunità tecnico-scientifica, la cui valenza è universalmente giudicata prioritaria rispetto ad eventuali alternative, salvo esplicito avviso contrario;
mentre le Regole di Applicazione consistono in procedure a validità generalmente riconosciuta, che seguono i Principi e ne soddisfano le esigenze.
Il documento comprende le seguenti Appendici:
- Appendice A, Fasi costituenti degli FRP e loro caratteristiche fisico-meccaniche;
- Appendice B, Tecniche di produzione;
- Appendice C, Legame costitutivo degli FRP e criteri di rottura;
- Appendice D, Distacco dal supporto;
- Appendice E, Rinforzo a pressoflessione di elementi di c.a.;
- Appendice F, Legame costitutivo del calcestruzzo confinato;
- Appendice G, Esempi di progettazione di rinforzi FRP su strutture dic.a;
- Appendice H, Esempi di progettazione di rinforzi FRP su strutture murarie.
Si riporta di seguito il significato dei principali simboli utilizzati nel documento.
valore della grandezza (.) riferita al calcestruzzo valore della grandezza (.) riferita al calcestruzzo confinato valore di progetto (o di calcolo) della grandezza (.) valore della grandezza (.) riferita al composito fibrorinforzato valore della grandezza (.) riferita alle fibre valore caratteristico della grandezza (.) valore della grandezza (.) riferita alla muratura valore della grandezza (.) riferita alla matrice valore della grandezza (.) riferita alla muratura confinata valore della grandezza (.) vista come resistenza valore della grandezza (.) riferita all’acciaio
valore della grandezza (.) vista come sollecitazione
Lettere romane maiuscole A c area della sezione di calcestruzzo, al netto delle armature metalliche A f area del rinforzo di FRP A fib area delle fibre
E c modulo di elasticità normale del calcestruzzo E f modulo di elasticità normale del rinforzo di FRP E fib modulo di elasticità normale della fibra E mat modulo di elasticità normale della matrice E s modulo di elasticità normale delle armature metalliche FC fattore di confidenza
F max,d valore di progetto della massima forza di trazione trasmissibile da un rinforzo di FRP al supporto F pd valore di progetto della massima forza di ancoraggio trasmissibile da un rinforzo di FRP incollato su una muratura in presenza di un’azione normale al piano di adesione G a modulo di elasticità tangenziale dell’adesivo G c modulo di elasticità tangenziale del calcestruzzo I o momento di inerzia della sezione di c.a. fessurata e non rinforzata I 1 momento di inerzia della sezione di c.a. fessurata e rinforzata con FRP I c momento di inerzia della sezione omogeneizzata I f momento di inerzia del rinforzo di FRP rispetto al proprio asse baricentrico, parallelo all’asse neutro della trave
area delle armature metalliche in trazione area delle armature metalliche in compressione
momento resistente di progetto della sezione rinforzata con FRP momento flettente sollecitante di progetto
M 0 momento flettente sollecitante la sezione di c.a. all’atto dell’applicazione del rinforzo di
FRP M 1 momento flettente sollecitante la sezione di c.a. rinforzata con FRP dovuto ai carichi appli- cati successivamente all’intervento
N Rcc,d
resistenza di progetto a compressione centrata dell’elemento di c.a. confinato con FRP
N Rmc,d resistenza di progetto a compressione centrata della muratura confinata con FRP
sforzo normale sollecitante di progetto frazione in peso delle fibre frazione in peso della matrice
T g temperatura di transizione vetrosa della resina
temperatura di fusione della resina
T Rd resistenza di progetto a torsione dell’elemento di c.a. rinforzato con FRP
T Rd,f
T Rd,c
resistenza del rinforzo di FRP resistenza della biella compressa di calcestruzzo
T Rd,l resistenza dell’armatura dell’armatura longitudinale di acciaio
T Rd,s
resistenza dell’armatura trasversale di acciaio
T Sd momento torcente sollecitante di progetto T x titolo del filato in direzione x
frazione in volume delle fibre resistenza di progetto a taglio dell’elemento rinforzato con FRP
V Rd,c contributo della biella compressa di calcestruzzo alla resistenza a taglio di progetto
V Rd,f
contributo delle armature metalliche trasversali alla resistenza a taglio di progetto contributo del rinforzo di FRP alla resistenza a taglio di progetto
V Sd taglio sollecitante di progetto V Rd,m contributo della muratura alla resistenza a taglio di progetto della muratura rinforzata
Lettere romane minuscole
base della sezione
larghezza del rinforzo di FRP
altezza utile della sezione
resistenza media a compressione dei blocchi che costituiscono la muratura
resistenza media a trazione dei blocchi che costituiscono la muratura
resistenza di progetto dell’adesione tra rinforzo di FRP e calcestruzzo (o muratura)
resistenza (cilindrica) a compressione del calcestruzzo
f ccd
resistenza di progetto del calcestruzzo confinato
resistenza di progetto a compressione del calcestruzzo
resistenza media a compressione del calcestruzzo
valore medio della resistenza a trazione del calcestruzzo
resistenza di progetto del rinforzo di FRP
resistenza di progetto al distacco del rinforzo di FRP (modalità 1)
f fdd,2
resistenza di progetto al distacco del rinforzo di FRP (modalità 2)
resistenza efficace di progetto del rinforzo a taglio di FRP
resistenza delle fibre
resistenza caratteristica del rinforzo di FRP
f fpd
resistenza di progetto al distacco del rinforzo di FRP in direzione radente
pressione di confinamento
f l,eff f mat f mm f h mm f mcd f md f h md f mtm f vk f vm
pressione efficace di confinamento resistenza della matrice resistenza media a compressione della muratura resistenza media a compressione della muratura in direzione orizzontale resistenza di progetto a compressione della muratura confinata con FRP resistenza di progetto a compressione della muratura resistenza di progetto a compressione della muratura in direzione orizzontale valore medio della resistenza a trazione della muratura resistenza caratteristica a taglio della muratura resistenza media a taglio della muratura
resistenza allo snervamento delle armature longitudinali misurata in situ
resistenza di progetto allo snervamento delle armature longitudinali
coefficiente di efficienza dell’azione di confinamento
coefficiente di efficienza orizzontale
coefficiente di efficienza verticale
coefficiente di efficienza legato all’inclinazione  delle fibre rispetto all’asse longitudinale dell’elemento confinato
lunghezza di ancoraggio
lunghezza ottimale di ancoraggio
distanza tra gli strati di barre nel confinamento di colonne murarie
passo di strisce o di cerchiature di FRP
scorrimento di interfaccia
scorrimento di interfaccia corrispondente al completo distacco dal supporto
spessore del rinforzo di FRP
distanza dell’asse neutro dall’estremo lembo compresso della sezione retta
 Fk
 Fd
valore caratteristico dell’energia specifica di frattura
valore di progetto dell’energia specifica di frattura
coefficiente parziale per materiali o prodotti coefficiente parziale per i modelli di resistenza deformazione del calcestruzzo al lembo teso prima dell’applicazione del rinforzo deformazione del calcestruzzo al lembo compresso deformazione ultima di progetto del calcestruzzo confinato deformazione del calcestruzzo al lembo compresso prima dell’applicazione del rinforzo deformazione del rinforzo di FRP deformazione massima di progetto del rinforzo di FRP valore ridotto della deformazione massima di progetto del rinforzo di FRP nel confinamento di elementi di c.a. o di muratura deformazione caratteristica a rottura per trazione del rinforzo di FRP deformazione massima del composito fibrorinforzato compatibile con il distacco dal suppor- to deformazione ultima a compressione della muratura confinata deformazione ultima a compressione della muratura deformazione dell’armatura metallica in trazione deformazione dell’armatura metallica in compressione valore di progetto della deformazione di snervamento dell’armatura metallica fattore di conversione coefficiente di Poisson delle fibre coefficiente di Poisson della matrice densità delle fibre densità della matrice tensione nel calcestruzzo tensione nel rinforzo di FRP tensione nelle armature metalliche tese tensione normale al paramento murario agente in corrispondenza della superficie di adesione tra il rinforzo di FRP e la muratura tensione tangenziale equivalente all’interfaccia adesivo-calcestruzzo
fd,rid
 fib
 mat
 fib
 mat
τ b,e
Il presente documento ha per oggetto alcune specifiche applicazioni strutturali dei materiali compo- siti costituiti da matrici polimeriche e da fibre lunghe continue di carbonio, vetro o arammide, co- munemente denominati FRP, acronimo di Fyber Reinforced Polymers (più propriamente CFRP nel caso delle fibre di carbonio, GFRP nel caso delle fibre di vetro, AFRP in quello delle fibre di arammide). Dal punto di vista costitutivo, tali materiali sono eterogenei ed anisotropi e presentano un comportamento prevalentemente elastico lineare fino a rottura. Oltre alle svariate ed ormai con- solidate applicazioni nel campo dell’ingegneria aeronautica, navale e meccanica, essi trovano largo
impiego nella riabilitazione e nel consolidamento delle strutture civili, cui le presenti Istruzioni sono specificamente dedicate. I vantaggi degli FRP sono molteplici: leggerezza, elevate proprietà mecca- niche, caratteristiche anticorrosive.
I compositi per il rinforzo strutturale sono disponibili in diverse geometrie: dalle lamine pultruse,
caratterizzate da una disposizione unidirezionale delle fibre ed utilizzate preferibilmente per placca- re superfici regolari, ai tessuti bidirezionali, facilmente adattabili alla forma dell’elemento struttura- le rinforzato. Gli FRP risultano competitivi in tutti quei casi in cui sia necessario limitare l’impatto estetico sulla struttura originaria o garantire un’adeguata reversibilità dell’intervento (edifici di inte- resse storico o artistico), ovvero quando la limitatezza dello spazio a disposizione renderebbe diffi- cile il ricorso a tecniche tradizionali. Esistono sul mercato anche altri tipi di materiali compositi, differenti per la natura della matrice (matrice inorganica) o delle fibre (fibre discontinue o continue ma costituite da materiali differenti,
come ad esempio l’acciaio, il basalto, il P.B.O.). Tali compositi si sono rilevati particolarmente
promettenti per specifiche applicazioni. Alcuni di essi saranno trattati in altri documenti tecnici che
il CNR ha programmato di pubblicare.
Il Capitolo 2 è dedicato alla classificazione dei sistemi di rinforzo realizzati con FRP, alla loro qua- lificazione, certificazione ed accettazione in cantiere, nonché ai compiti e responsabilità degli ope- ratori. Il lettore che desiderasse approfondire le proprie conoscenze sulle tecnologie di produzione dei ma- teriali compositi fibrorinforzati, sulle loro proprietà meccaniche e sui competenti criteri di resisten- za può avvalersi, oltre che dei numerosi testi disponibili in letteratura, delle Appendici A, B e C del- le presenti Istruzioni.
CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DI RINFORZO Dal punto di vista morfologico, i sistemi di rinforzo realizzati con materiali FRP sono distin-
sistemi preformati (precured systems) (§ 2.2.2), costituiti da componenti di varia forma (la- mine, nastri, barre o altro) preparati in stabilimento mediante pultrusione, o altri processi produttivi di comprovata validità tecnologica, ed incollati all’elemento strutturale da rinfor- zare;
sistemi impregnati in situ (es. wet lay-up systems) (§ 2.2.3), costituiti da fogli o tessuti di fi- bre uni o multi-direzionali impregnati con una resina che può fungere anche da adesivo con il substrato interessato (es. calcestruzzo, muratura, …);
sistemi preimpregnati (prepreg systems) (§2.2.4), costituiti da fogli o tessuti di fibre uni o multi-direzionali preimpregnati con resina parzialmente polimerizzata ed incollati al substra- to da rinforzare con (o senza) l’uso di resine aggiuntive.
(2) Dal punto di vista meccanico, nell’ambito delle presenti Istruzioni, i suddetti sistemi sono
classificati in base ai valori del modulo elastico e della tensione di rottura. Tali grandezze, valutate
in regime di trazione uniassiale nella direzione delle fibre, devono essere riferite, nel caso dei siste-
mi di rinforzo preformati, all’unità di superficie complessiva del composito FRP (fibre e matrice); nel caso invece dei sistemi realizzati in situ, all’area delle sole fibre secche del composito. I valori
del modulo elastico e della resistenza a trazione devono risultare opportunamente stabili nei con- fronti del degrado indotto sul composito FRP da azioni ambientali. La predetta classificazione è congruente con quella adottata in Italia nella Linea Guida per la Quali- ficazione ed il Controllo di accettazione di compositi fibrorinforzati da utilizzarsi per il consolida- mento strutturale di costruzioni esistenti, in fase di approvazione da parte Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici.
(1)P Nei compositi fibrorinforzati le fibre svolgono il ruolo di elementi portanti sia in termini di resistenza che di rigidezza. La matrice, oltre a proteggere le fibre, funge da mezzo di trasferimento degli sforzi tra fibra e fibra ed eventualmente tra queste e l’elemento strutturale da rinforzare. Nella maggioranza dei casi i compositi sono costituiti da fibre caratterizzate da resistenza e rigidezza ele- vate, nonché da valori della deformazione a rottura inferiori a quelli della matrice.
In Figura 2-1 sono rappresentati qualitativamente i legami costitutivi di un materiale fibrorinforzato
unidirezionale e delle sue fasi costituenti: matrice e fibre. Il composito esibisce rispetto alle fibre
. Infatti, una volta superata
una rigidezza inferiore ma la medesima deformazione a rottura,
tale deformazione, diviene impossibile il trasferimento degli sforzi dalla matrice alle fibre.
 fib,max
fib,max
mat,max
 mat,max
Figura 2-1 – Legami costitutivi di fibre, matrice e corrispondente composito.
A puro scopo esemplificativo, nella Tabella 2-1 sono confrontati i valori medi di alcune proprietà
meccaniche di un prodotto preformato di tipo unidirezionale con quelli delle corrispondenti fibre. I valori del modulo di elasticità normale e della tensione di rottura del composito nella direzione delle fibre sono inferiori a quelli delle fibre, mentre i valori delle deformazioni ultime a trazione di fibre e composito sono tra loro comparabili.
Tabella 2-1 – Confronto tra proprietà meccaniche di un prodotto preformato con quelle delle corrispondenti fibre.
Modulo di elasticità normale [GPa]
Deformazione a
fib,u
CFRP (basso modulo)
CFRP (alto modulo)
(2) Nel caso di compositi di tipo unidirezionale è possibile, con ragionevole approssimazione, stimare il loro comportamento meccanico mediante modelli micromeccanici; ad esempio, utilizzan- do la regola delle miscele (eq. (9.5) in Appendice C):
E f =V fib E fib + (1- E mat )E mat ,
f f  V fib f fib + (1-V fib )f mat ,
dove, in aggiunta alle quantità già introdotte in Tabella 2-1, V fib è la frazione volumetrica delle fibre (rapporto tra il volume delle fibre ed il volume totale del composito), E mat e f mat sono, rispettivamen- te, il modulo di elasticità normale e la tensione di rottura della matrice. Si segnala che la regola delle miscele, basata sull’ipotesi di perfetta aderenza tra fibre e matrice, fornisce una stima abbastanza accurata del modulo di elasticità normale ma non altrettanto affidabi- le della resistenza.
(3) Per la valutazione del modulo elastico e della resistenza in una specifica direzione di un composito impregnato in situ è invalsa la consuetudine di riferirsi all’area della sezione retta di tes- suto secco disposta nella suddetta direzione. Ciò è giustificato dalla difficoltà di quantificare le frazioni volumetriche delle fasi, per l’incertezza sull’effettiva quantità di resina messa in opera manualmente. Si faccia ad esempio riferimento ad un nastro di tessuto unidirezionale di larghezza 100 mm (area delle fibre: A fib = 70 mm 2 ), impregnato con diverse quantità di resina. Le proprietà dei singoli com- ponenti sono riportate in Tabella 2-2. L’influenza del contenuto di resina sui valori delle proprietà meccaniche nella direzione delle fibre, stimati attraverso le eqq. (2.1), (2.2) , è evidenziata nella Ta- bella 2-3 e nella Figura 2-2.
Tabella 2-2 – Proprietà dei componenti.
E fib = 220 GPa
E mat = 3 GPa
f fib = 4000 MPa
f mat = 80 MPa
Tabella 2-3 – Influenza della frazione volumetrica V fib sulle caratteristiche meccaniche di un composito.
E f A f [kN]
Figura 2-2 – Dipendenza del legame costitutivo del composito dalla frazione volumetrica.
Nella Tabella 2-3 e nella Figura 2-2 sono presi in considerazione valori di V fib compresi tra il 30% e il 70%. Come caso limite, è anche preso in considerazione il valore 100% della frazione volumetri- ca delle fibre. Dalla Tabella 2-3 si evince che le proprietà meccaniche del composito (E f ed f f ) sono sensibilmente influenzate dalla frazione volumetrica V fib . Lo stesso non accade per i valori della forza ultima di rottura, F fu = f f A f , e della rigidezza estensio- nale, E f A f , del nastro, ai quali è quindi preferibile riferirsi. Infatti, tali quantità presentano variazioni trascurabili (3-4%) dal momento che eventuali riduzioni dei valori dei fattori E f ed f f sono compensate dall’incremento dell’altro fattore, cioè dell’area com- plessiva della sezione trasversale del tessuto impregnato, A f .
Le proprietà meccaniche dei compositi preformati, f f ed E f , sono valutate per il tramite delle
f f = F fu /A f ,
E f = F fu /(A f · fu ),
essendo F fu ed  fu , rispettivamente, la forza e la deformazione ultima, determinate sperimentalmen- te, ed A f l’area della sezione retta del preformato.
(2) I compositi preformati sono generalmente caratterizzati da una disposizione unidirezionale delle fibre, che permette di utilizzare, in prima approssimazione, la regola delle miscele per deter- minare i valori delle caratteristiche meccaniche di rigidezza e di resistenza del composito. L’approssimazione discende sostanzialmente dalla circostanza che i suddetti valori non tengono conto dell’influenza di altri importanti parametri, quali l’aderenza tra fibre e matrice, i difetti di produzione, la presenza di vuoti e/o di imperfezioni nella distribuzione o nell’allineamento delle fi- bre. Una valutazione più realistica richiede l’esecuzione di prove sperimentali in numero tale da fornire risultati statisticamente significativi, che tengano conto anche del livello qualitativo della tecnica produttiva adottata.
Le frazioni volumetriche delle fibre variano ordinariamente tra il 50% e il 70%.
2.2.3 Sistemi impregnati in situ
(1) In caso di impregnazione manuale, si consiglia di limitare la massa di tessuto presente nel singolo strato di rinforzo in modo che la grammatura (§ 7.2.2.1) non superiori il valore di 600 g/m 2 . Per grammature superiori si consiglia di verificare la completezza dell’impregnazione. In questi casi è comunque suggerito di ricorrere a sistemi meccanici di messa in opera.
È sconsigliato l’impiego di un numero di strati di tessuto superiore a 5.
Determinazione di A fib
(1) Per la determinazione dell’area resistente del tessuto, A fib , è necessario fare riferimento alla scheda tecnica del tessuto utilizzato. Essa deve essere riferita a ciascuna delle sue direzioni principali ed è generalmente espressa in mm 2 mediante la seguente relazione (§ 7.2.2.1):
essendo T x il titolo del filato, espresso in Tex [g/km], N f il numero di filati per unità di larghezza [n o /cm], ρ fib la densità delle fibre [g/cm 3 ], b f la larghezza del nastro di tessuto [mm].
In alternativa, nel caso di tessuti che presentino lo stesso numero di fibre nelle direzioni di trama ed ordito (tessuti bilanciati), detta p t la massa del tessuto per unità di area (grammatura), espressa in g/m 2 , l’area resistente – in ciascuna delle due direzioni – può essere ricavata utilizzando la relazio- ne:
Per un tessuto unidirezionale la relazione (2.6) si riduce a:
Talvolta, ai fini applicativi e limitatamente ai tessuti unidirezionali o bilanciati, si usa riferire l’area resistente del tessuto allo spessore di una lastra equivalente costituita dal solo materiale delle fibre. Lo spessore di tale lastra è assunto pari a:
A titolo di esempio viene di seguito riportato il calcolo dell’area resistente di tre nastri di tessuto a base di fibre di carbonio, aventi tutti larghezza b f = 10 cm: un tessuto a tela semplice (plain weave) non bilanciato (tessuto A); uno a tela semplice ma bilanciato (tessuto B); ed infine un tessuto unidi- rezionale (tessuto C). Le caratteristiche di tali tessuti sono riassunte in Tabella 2-4.
N° di fili/cm
Nel caso del tessuto non bilanciato (tessuto A), applicando la relazione (2.5), si perviene a:
67 [Tex] 4 [fili/cm]
1.76 [g/cm ]
200 [Tex] 8 [fili/cm]
(area resistente nella direzione della trama),
(area resistente nell a direzione dell'ordito).
Nel caso del tessuto B, per entrambe le direzioni, si ottiene:
200 [Tex] 6 [fili/cm]
6.82[mm ]
100[mm]
 0.068 mm
Sempre nel caso del tessuto B, utilizzando in alternativa la relazione (2.6), è agevole verificare che si perviene allo stesso risultato:
240[g/m ]
Infine, nel caso del tessuto unidirezionale (tessuto C), applicando le eqq. (2.7) e (2.8), risulta:
304[g/m ]
1.80[g/cm ]
16.89[mm ]
 0.17 mm
(1) Nell’ambito delle presenti Istruzioni, si conviene di assimilare il sistema impregnato in situ ad un composito equivalente costituito dal solo tessuto secco (A f =A fib ). Le proprietà meccaniche del composito impregnato, f f ed E f , devono essere valutate per il tramite delle seguenti relazioni:
f f = F fu /A fib ,
E f = F fu /(A fib · fu ).
Ai fini applicativi, ove richiesto nel prosieguo, lo spessore del composito impregnato in situ, t f , deve essere valutato in accordo con la relazione (2.8).
2.2.3.3 Confronto tra le caratteristiche di un laminato preformato e di un tessuto
impregnato in situ Ai fini progettuali, qualora si vogliano comparare le proprietà meccaniche di compositi preformati con quelle di sistemi impreganti in situ, possono essere utili le seguenti considerazioni esemplifica- tive. Si considerino allo scopo due tipi di rinforzo: il sistema 1, costituito da un tessuto unidirezionale a base di fibra di carbonio da impregnare in situ; il sistema 2, costituito da un composito preformato pultruso. Si assume che entrambi i sistemi di rinforzo siano applicati mediante un adesivo epossidico. Si espongono in Tabella 2-5 le caratteristiche meccaniche dei materiali desunte dalle rispettive schede tecniche.
Tipologia: Tessuto unidirezionale CFRP e resina epossidica Installazione con tecnica wet lay-up
Tipologia: Laminato pultruso CFRP e resina epossidica Installazione mediante incollaggio
Proprietà meccaniche* t f = 0.45 mm f f = 4200 N/mm 2 ε f = 1.8% E f = 235000 N/mm 2
Proprietà meccaniche** t f = 1.2 mm f f = 2800 N/mm 2 ε f = 1.7% E f = 165000 N/mm 2
* Proprietà del composito riferite all’area delle fibre nude (eqq. (2.9)(2.10))
** Proprietà del composito riferite all’area complessiva del putruso (eqq. (2.3)(2.4)).
Per operare il confronto si suggerisce la procedura sintetizzata in Tabella 2-6.
Tipologia: Tessuto unidirezionale CFRP e resina epossidica Installazione con tecnica wet layup
1) Calcolo della resistenza a trazione per unità di larghezza
f t 1890 N/mm
t  3360 N/mm
2) Calcolo della modulo elastico per unità di larghezza
E t 105750 N/mm
2) Calcolo del modulo elastico per unità di larghezza
E t 198000 N/mm
3a) Confronto tra i due sistemi rispetto alla resistenza a trazione
3b) Confronto tra i due sistemi rispetto al modulo elastico
È necessario dunque adoperare due strati di tessuto unidirezionale (Sistema 1) per garantire resistenza e rigidezza equivalenti a quelle del laminato pultruso (Sistema 2).
2.2.4 Sistemi preimpregnati
(1) I compositi preimpregnati (prepreg) sono impregnati direttamente negli stabilimenti di pro- duzione e, dopo un eventuale trattamento di pre-polimerizzazione della resina, sono avvolti in roto- li. Il preimpregnato è un foglio sottile (di solito di spessore di circa 0.15 mm), flessibile e modera- tamente appiccicoso, racchiuso tra due film distaccanti (carta siliconata o simili). Il preimpregnato deve essere conservato in condizioni controllate di umidità e temperatura e la sua reticolazione deve avvenire al momento dell’applicazione ricorrendo ad un opportuno trattamento termico.
2.3 CONTROLLO DEI MATERIALI
A tutt’oggi non esistono norme Europee per la classificazione e certificazione dei compositi utiliz-
zati per il rinforzo strutturale.
In Italia è attualmente in fase di approvazione la già richiamata Linea Guida per la Qualificazione
ed il Controllo di accettazione di compositi fibrorinforzati da utilizzarsi per il consolidamento strut-
turale di costruzioni esistenti. Ad essa si rinvia per quanto di competenza.
2.3.1 Compiti e responsabilità degli operatori
(1) In questo paragrafo sono descritti i compiti e le responsabilità degli operatori preposti alla progettazione, alla messa in opera ed al controllo degli interventi di rinforzo strutturale. Nel prosieguo, come specificato nella Linea Guida del Consiglio Superiore di Lavori Pubblici, il termine Fornitore è attribuito a soggetti qualificati differenti. Nel caso dei sistemi di rinforzo pre- formati, esso è riferito a soggetti che, avendo acquistato i preformati presso Produttori qualificati, sono autorizzati a reimmetterli sul mercato con un proprio marchio o logo, senza effettuare su di es-
si alcun altra trasformazione; nell’altro caso, lo stesso termine è riferito a soggetti che sono stati au-
torizzati a commercializzare sistemi completi costituiti da resina e fibre predefinite.
 Deve indicare chiaramente nel progetto la classe del sistema di rinforzo.
 In base all’importanza e all’entità dell’applicazione, può suggerire al Direttore dei lavori eventuali prove di qualità dell’installazione nei confronti del distacco dal supporto, come in- dicato nel Capitolo 6.
Imprese Appaltatrici ed Applicatori:
 Devono possedere specifiche e comprovate competenze nell’applicazione dei materiali compositi su strutture di calcestruzzo e di muratura, da documentare attraverso precedenti esperienze. In particolare, il personale preposto all’istallazione deve possedere una specifica e comprovata abilità nei riguardi dell’applicazione di sistemi di rinforzo FRP a scopo strut- turale.
 Devono verificare che i prodotti siano conformi alle prescrizioni indicate dal Progettista e, nel caso di indisponibilità di materiali con i requisiti indicati, devono concordare possibili alternative con il Progettista e/o con il Direttore dei Lavori.
 Svolge un ruolo decisionale sull’accettazione dei prodotti.
 Deve verificare, al momento della consegna, la rispondenza del materiale fornito con le pre- scrizioni del Progettista .
 Deve verificare la provenienza del materiale fornito.
 Deve verificare le caratteristiche meccaniche e fisiche dei prodotti avvalendosi delle corrip- spettive certificazioni.
 In base all’importanza ed all’entità dell’applicazione, può richiedere l’esecuzione di prove sperimentali per valutare la qualità dei materiali e verificare la corrispondenza dei risultati con i valori forniti dal Produttore o dal Fornitore. Tali prove devono essere eseguite presso laboratori con provata esperienza nei riguardi della caratterizzazione meccanica degli FRP e dotati di attrezzature all’uopo idonee.
 Sempre in base all’importanza ed all’entità dell’applicazione, può richiedere l’esecuzione di specifiche prove per verificare la resistenza al distacco dal supporto rispetto alle previsioni progettuali.
Nel caso in cui sia richiesto il collaudo, il Collaudatore deve:
verificare la qualità dei materiali impiegati avvalendosi dei certificati di accompagnamento delle forniture;
verificare l’avvenuta accettazione dei materiali da parte del Direttore dei Lavori;
verificare i risultati delle eventuali prove sperimentali di accettazione richieste dal Direttore dei Lavori e, se del caso, eseguirne altre.
UTILIZZO (1) Le modalità di trasporto, stoccaggio, conservazione, movimentazione ed utilizzo dei mate- riali costituenti i sistemi di rinforzo risultano rilevanti per garantirne sia l’inalterabilità delle pro- prietà fisico-chimiche, che il rispetto delle norme di sicurezza.
 Trasporto. I costituenti del sistema di rinforzo devono essere confezionati e trasportati in modo opportuno, nel rispetto di eventuali normative vigenti al riguardo.
 Stoccaggio. Per preservare le proprietà dei materiali costituenti il sistema di rinforzo e ga- rantire il rispetto delle norme di sicurezza, la loro conservazione deve essere conforme alle
raccomandazioni del Produttore e/o Fornitore. In particolare, per preservare le proprietà delle fibre e delle resine è opportuno che esse sia- no conservate sotto idonee condizioni di temperatura (intervallo consigliato 10°-24° C) ed in ambiente sufficientemente asciutto (grado di umidità inferiore al 20%), a meno di differenti specifiche suggerite dal Produttore e/o Fornitore. Le lamine e gli altri elementi preformati possono subire danneggiamenti a seguito di piega- tura o inopportuna sovrapposizione. Lo stoccaggio di alcuni costituenti, quali ad esempio gli agenti reticolanti reattivi, gli inizia- tori, i catalizzatori, i solventi per la pulizia delle superfici, ecc., richiede l’adozione di speci- fici accorgimenti che devono essere conformi alle modalità suggerite dal Produttore e/o For- nitore ed a quelle prescritte da eventuali normative vigenti al riguardo. In particolare, cata- lizzatori ed iniziatori (generalmente perossidi) devono essere immagazzinati separatamente dagli altri reagenti per evitare un accidentale contatto ed il conseguente innesco della reazio- ne di reticolazione.
 Conservazione. Le proprietà delle resine non reticolate possono mutare nel tempo e, soprat- tutto, possono risentire delle condizioni di umidità e temperatura. Queste ultime possono in- fluire anche sulla reattività della miscela e sulle proprietà della resina reticolata. Il Fornitore è tenuto ad indicare il tempo di stoccaggio (tempo di banco) entro cui le proprietà dei mate- riali a base di resine termoindurenti si conservano inalterate. Qualsiasi costituente che abbia superato il tempo di banco o che abbia subito un deterioramento o una contaminazione non deve essere adoperato. Tutti i costituenti ritenuti inutilizzabili devono essere dismessi se- condo quanto specificato dal Fornitore nonché secondo quanto prescritto dalle normative vi- genti in materia di salvaguardia ambientale.
 Movimentazione. Il Produttore e/o Fornitore è tenuto a fornire per i prodotti immessi sul mercato le competenti schede tecniche riportanti le informazioni relative alla sicurezza (MSDS – Materials Safety Data Sheet).
 Utilizzo. Si rileva che le sostanze utilizzate in combinazione con le resine termoindurenti sono in genere agenti indurenti, reticolanti, iniziatori (perossidi), isocianati e riempitivi. Tra i potenziali pericoli, connessi al loro utilizzo, si citano:
- irritazioni e sensibilizzazione della pelle;
- inalazione di vapori di solventi, diluenti e monomeri;
- rischio di incendio o esplosione per effetto di elevate concentrazioni nell’aria di so- stanze infiammabili o per contatto con fiamme o scintille (sigarette incluse);
- reazioni esotermiche tra i reagenti, che possono essere causa di incendi o incidenti a persone;
- presenza di polveri derivanti dalla lavorazione o dalla movimentazione di compositi fibrorinforzati. È necessario assumere le opportune precauzioni quando si lavori con i suddetti prodotti. I ri- schi potenziali associati al loro utilizzo richiede che tutti gli operatori leggano attentamente le etichette e gli MSDS al fine di evitare spiacevoli incidenti. Per maneggiare fibre e resine si consiglia l’uso di guanti monouso, nonché di vestiti o tute. I guanti, di gomma o di plastica, devono essere resistenti ai solventi. Inoltre, quando si lavori con i solventi o con i componenti delle resine, si devono indossare occhiali di protezione. In- fine, in presenza di frammenti di fibre, polvere o vapori di solventi, o mentre si miscelano e si stendono le resine, è necessario ricorrere a protezioni respiratorie, come richiesto specifi- camente dai Fornitori. Il luogo di lavoro deve risultare sempre adeguatamente ventilato.
Formano oggetto del presente capitolo i concetti basilari del progetto di rinforzo con FRP di
strutture esistenti, sia cementizie che murarie, allorché non siano soddisfatti i requisiti e le verifiche
di sicurezza prescritte dalla Normativa vigente.
Gli stessi concetti sono validi anche per le strutture esistenti di metallo e di legno, non comprese nel documento.
la scelta ed il progetto del sistema di rinforzo siano eseguiti da tecnici qualificati ed esperti;
la successiva esecuzione dell’intervento sia effettuata da maestranze in possesso di un ade- guato livello di capacità ed esperienza;
siano garantiti un’adeguata supervisione ed un controllo di qualità durante l’esecuzione dell’intervento;
i materiali da costruzione ed i prodotti utilizzati siano identificabili, qualificati, controllati e accettati in cantiere.
(3) Il progetto del sistema di rinforzo deve soddisfare requisiti di esercizio, di durabilità e di re- sistenza al collasso. In caso di incendio, la resistenza del rinforzo deve essere adeguata al tempo di esposizione che si vuole garantire.
Il sistema di rinforzo deve essere posizionato nelle zone in cui è necessario resistere a sforzi
trazione. Al composito non devono essere affidati sforzi di compressione, a meno che non si tratti
elementi ben confinati (inglobati nelle membrature rinforzate), ovvero di pultrusi adeguatamente
rigidi sia estensionalmente che flessionalmente.
I requisiti fondamentali del progetto del sistema di rinforzo sono:
individuazione, eliminazione o attenuazione dei rischi ai quali la struttura potrebbe essere soggetta;
scelta di una configurazione del sistema di rinforzo poco sensibile ai suddetti rischi ed in grado di sopportare all’occorrenza danneggiamenti localizzati;
eliminazione o posticipazione dei fenomeni di collasso fragile preesistenti all’intervento di rinforzo.
I requisiti fondamentali sopra definiti possono ritenersi soddisfatti se si garantisce che:
la scelta di materiali sia conforme alle indicazioni del Capitolo 2;
la progettazione, l’esecuzione ed il controllo dell’intervento siano conformi alle indicazioni contenute in questo Capitolo ed in quelli successivi.
Qualora il rinforzo strutturale riguardi costruzioni di interesse storico e monumentale si ri-
chiede una valutazione critica dell’intervento rispetto ai canoni della conservazione e del restauro, conformemente alla Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri del 12/10/2007 (GU n. 24 del 29/01/2008 - Suppl. Ordinario n.24).
In particolare, deve essere dimostrata la reale efficacia dell’intervento, la sua durabilità e reversibili-
tà, nonché la compatibilità (fisico-chimica e meccanica) dei materiali di rinforzo con quelli delle strutture rinforzate.
(1)P Il progetto del sistema di rinforzo deve assicurare la durabilità dell’efficacia dell’intervento proposto nel corso della vita utile della struttura rinforzata, anche in relazione al degrado atteso.
Per assicurare durabilità all’intervento di rinforzo vanno tenuti in debito conto:
la destinazione d’uso della struttura rinforzata;
le condizioni ambientali attese e le modalità di applicazione dei carichi;
la composizione, le proprietà e le prestazioni dei materiali preesistenti e degli FRP, nonché dei prodotti utilizzati per la messa in opera di questi ultimi;
la scelta della configurazione del rinforzo, delle modalità di applicazione e dei particolari costruttivi;
la qualità delle maestranze ed il livello di controllo;
l’adozione di particolari misure protettive, ad esempio nei confronti di temperature elevate ed umidità;
la manutenzione attesa durante la vita utile.
Problemi speciali di progetto (azioni ambientali, modalità di carico, ecc.) devono essere
identificati nella fase di progettazione così che se ne possa valutare l’importanza in relazione agli aspetti di durabilità del rinforzo, possano essere adottati gli opportuni valori dei fattori di conver-
sione (§ 3.5) ed inoltre possano essere previsti adeguati accorgimenti per la protezione dei materiali impiegati.
(4) Quando non siano disponibili valori attendibili dei fattori di conversione per lo specifico problema in esame, il livello di qualsiasi tipo di degrado a carico del rinforzo deve essere stimato in maniera accurata. La stima può essere eseguita sulla base di modelli teorici, indagini sperimentali, esperienze dedotte da interventi precedenti.
3.3.1 Generalità (1)P Le verifiche degli elementi rinforzati devono essere condotte nei confronti degli Stati Limite Ultimi (SLU) e, dove richiesto, nei confronti degli Stati Limite di Esercizio (SLE). Gli stati limite sono definiti nella Normativa vigente.
Per ciascun stato limite deve risultare:
(effetto, sollecitazione, ecc.) presa in considerazione e della corrispondente capacità (in termini di resistenza o di deformazione).
sono, rispettivamente, i valori di progetto (o di calcolo) della generica domanda
(3) I valori di calcolo si ricavano da quelli caratteristici mediante opportuni coefficienti parziali, i cui valori, per i vari stati limite, sono codificati nella Normativa vigente. In mancanza di indica- zioni normative realtive allo specifico ambito qui trattato, le presenti Istruzioni suggeriscono possi-
bili valori dei coefficienti parziali.
(1)P Si assume che la vita utile di una struttura rinforzata sia la stessa dell’analoga struttura di nuova realizzazione. Conseguentemente, i coefficienti parziali da adottare per le azioni di calcolo sono i medesimi di quelli previsti dalla Normativa vigente per le nuove costruzioni.
Proprietà dei materiali e relativi valori di calcolo
I valori delle proprietà dei materiali o dei prodotti utilizzati per la realizzazione del sistema
di rinforzo devono essere determinati in accordo con le indicazioni del Capitolo 2.
(2)P I valori delle proprietà dei materiali preesistenti nella struttura da rinforzare devono essere desunti dai risultati di prove normalizzate, in situ o in laboratorio, ed inoltre, se disponibili, dagli elaborati del progetto originale o da documentazione acquisita in tempi successivi.
(3) I valori da utilizzare per quantificare la resistenza e la deformazione ultima dei materiali
FRP sono quelli caratteristici (frattile 5%). In accordo con la Normativa vigente, i valori da utilizza-
re per quantificare le analoghe proprietà dei materiali preesistenti sono invece i valori medi.
I valori da attribuire ai moduli elastici dei materiali FRP e di quelli preesistenti sono i valori
riale FRP è espresso mediante una relazione del tipo:
Il valore di calcolo,
d , della generica proprietà di resistenza o di deformazione di un mate-
dove η, fattore di conversione, tiene conto di problemi speciali di progetto (§ 3.5),
caratteristico della proprietà in questione,
Nei casi in cui va considerata sia l’influenza dei fattori ambientali che quella dei carichi di lunga
durata (Stati Limite di Esercizio), il fattore di conversione
, per il fattore di conversione relativo agli effetti di lunga durata
(§3.5.2),
Nei casi in cui va considerata l’influenza dei soli fattori ambientali (Stati Limite Ultimi), il fattore di
è infine il coefficiente parziale del materiale FRP (§
 si ottiene come prodotto del fattore di
conversione ambientale (§ 3.5.1),
(§ 3.5.1).
(6) Il valore di calcolo,
di quella proprietà ed un opportuno fattore di confiden-
za, FC, commisurato al livello di conoscenza perseguito. Tale rapporto deve essere eventualmente ancora diviso per il coefficiente parziale del materiale laddove previsto dalla Normativa vigente.
partire dal rapporto tra il valor medio,
d , della generica proprietà di un materiale preesistente è ottenuto a
La generica capacità di calcolo,
, è esprimibile mediante una relazione del tipo:
 Rd
rappresenta un’opportuna funzione riconducibile allo specifico modello
un coefficiente parziale che tiene conto delle incertezze insite nel suddetto modello. Argomenti del-
meccanico considerato (ad esempio quello per la flessione, per il taglio, per l’ancoraggio) e
Nella (3.3) il simbolo
R
sono i valori di calcolo,
, dei materiali FRP e di quelli preesistenti, nonché i va-
lori nominali, a d,i , dei parametri geometrici chiamati in causa nel modello.
(2) Di regola, l’incremento della capacità di calcolo dell’elemento rinforzato con FRP non può risultare superiore del 50% rispetto a quella dell’elemento non rinforzato. La limitazione non si ap- plica per azioni eccezionali e sismiche.
Coefficienti parziali  m per i materiali FRP
(1) Nei riguardi degli Stati Limite Ultimi al coefficiente parziale
essere attribuito il valore 1.10. Per il solo Stato Limite Ultimo di distacco dal supporto sono invece
variabili, a giudizio del progettista, da 1.20 a 1.50 in funzione della
maggiore o minore possibilità di prevedere, per la specifica applicazione, l’effettivo comportamento del composito nei riguardi del distacco dal supporto. A tal riguardo possono contribuire i risultati di indagini sperimentali condotte dal Produttore e/o dal Fornitore, ovvero appositamente e preventi- vamente eseguite nell’ambito della specifica applicazione.
dei materiali FRP può
suggeriti valori di
(2) Nei riguardi degli Stati Limite di Esercizio, al coefficiente parziale FRP può essere attribuito il valore unitario.
 
(1) I valori suggeriti per i coefficienti parziali
degli Stati Limite Ultimi sono esposti nella seguente Tabella 3-1.
dei diversi modelli di resistenza nei riguardi
Tabella 3-1 – Coefficienti parziali  Rd .
Modello di resistenza
Flessione/Pressoflessione
Taglio/Torsione
3.5 PROBLEMI SPECIALI DI PROGETTO E RELATIVI FATTORI DI CONVERSIONE
(1) Sono di seguito riportati alcuni valori di riferimento da attribuire al fattore di conversione η (§ 3.3.3(5)) in relazione ad aspetti che possono influenzare la durabilità ed il comportamento degli FRP in particolari condizioni.
Azioni ambientali e fattore di conversione ambientale
Le proprietà meccaniche (per esempio la resistenza a trazione, la deformazione ultima ed il
modulo di elasticità normale) di alcuni materiali FRP degradano in determinate situazioni quali:
ambiente alcalino, umidità elevata (acqua e soluzioni saline), temperature estreme, cicli termici, ci-
di gelo e disgelo, radiazioni ultraviolette (UV).
Effetti da ambiente alcalino. La soluzione acquosa alcalina contenuta nei pori del calcestruz-
può, in alcuni casi, provocare un degrado della resina e/o delle zone di interfaccia. Le resine
epossidiche presentano, generalmente, un’eccellente resistenza all’ambiente alcalino, a differenza di quelle di poliestere utilizzate in alcuni casi per le barre di rinforzo. Rispetto a queste ultime sono
pertanto da preferire resine più resistenti, come ad esempio quelle di vinilestere. Nel caso di impie-
go di fibre di vetro con elevato contenuto di zirconia, resistenti all'ambiente alcalino (vetro AR), il
composito potrebbe esibire una resistenza inferiore a quella dei GFRP tradizionalmente utilizzati per le applicazioni strutturali. I danneggiamenti di resina e fibre dovuti all’attacco di alcali possono
essere, in alcuni casi, molto più severi di quelli dovuti al solo effetto dell'umidità e devono essere sempre tenuti in conto. È comunque opportuno che il processo di reticolazione della resina sia com- pletato prima dell’esposizione ad ambienti alcalini.
(3) Effetti dell’umidità (acqua e soluzioni saline). I principali effetti dell’assorbimento di umidi-
tà riguardano la resina e sono: plasticizzazione, riduzione della temperatura di transizione vetrosa,
riduzione della resistenza e della rigidezza. L’assorbimento di umidità dipende dal tipo di resina, dalla composizione e qualità del sistema di rinforzo, dallo spessore, dalle condizioni di maturazione, dall’interfaccia resina-fibra e dalle condizioni di lavorazione.
dano la risposta viscosa della resina e quindi del composito. Al crescere della temperatura si mani-
festa una diminuzione del modulo di elasticità normale della resina. Se la temperatura supera quella
Effetti di temperature estreme e di cicli termici. Gli effetti primari della temperatura riguar-
transizione vetrosa, il livello di prestazione del composito si riduce in maniera significativa. I ci-
termici, in generale, non sortiscono effetti deleteri, anche se possono favorire la formazione di
microfratture nei sistemi che utilizzano resina ad alto modulo. Per gli intervalli di temperatura tipici delle infrastrutture civili è possibile evitare indesiderati decadimenti delle prestazioni scegliendo il
sistema di rinforzo in modo che la temperatura di transizione vetrosa sia sempre più elevata della massima temperatura di esercizio. Si sconsiglia l’impiego di materiali FRP in presenza di tempera- ture di esercizio superiori a quella di transizione vetrosa ridotta di 15° C. Se del caso, devono essere previsti protettivi con funzione di isolanti termici.
sce sulla prestazione delle fibre; riduce invece quella della resina e dell’interfaccia tra fibre e resina
a causa del verificarsi di reciproci distacchi. Per temperature al di sotto di 0 °C, i sistemi a base di resine polimeriche possono migliorare le proprie prestazioni sviluppando valori più elevati di resi- stenza e rigidezza. Gli effetti del degrado prodotto da cicli termici possono essere amplificati dalla presenza di umidità: la ciclicità favorisce infatti la crescita e la propagazione delle microfratture provocate dalla presenza di soluzioni saline in ambiente umido.
Effetti di cicli di gelo e disgelo. In generale, l’esposizione a cicli di gelo e disgelo non influi-
meccaniche dei sistemi di rinforzo con materiali FRP, nonostante che alcune resine possano accusa-
re, per effetto delle radiazioni, fragilizzazioni ed erosioni superficiali. In generale, l’effetto più dele-
terio legato all’esposizione UV è la penetrazione di umidità e di altri agenti aggressivi attraverso la superficie danneggiata. Una protezione nei riguardi delle radiazioni UV può essere ottenuta con l’aggiunta di appropriati additivi nella resina e/o con l’uso di opportuni rivestimenti.
Effetti di radiazioni ultraviolette (UV). Raramente le radiazioni UV degradano le prestazioni
(7) La Tabella 3-2 suggerisce, per alcuni tipi di materiale, i valori da attribuire al fattore di con- versione ambientale η a . Essi rappresentano delle stime sufficientemente cautelative alle quali il Pro- gettista può riferirsi in mancanza di valutazioni più precise, basate su specifiche sperimentazioni
condotte sul particolare materiale utilizzato e nelle condizioni ambientali attese. I valori in tabella possono essere aumentati del 10% (in ogni caso deve sempre risultare η a  1) qua- lora si impieghino rivestimenti protettivi le cui proprietà di mitigazione degli effetti dell’esposizione ambientale risultino sperimentalmente comprovate e sempre che tali rivestimenti siano mantenuti per tutta la durata del periodo di utilizzo del sistema a base di FRP.
Tabella 3-2– Fattore di conversione ambientale η a per varie condizioni di esposizione e vari sistemi di FRP.
Condizione di esposizione
Tipo di fibra / resina
Vetro / Epossidica Arammidica / Epossidica Carbonio / Epossidica