UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI “FEDERICO II”

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI “FEDERICO II” 

FACOLTA’ DI INGEGNERIA 

ELABORATO DI LAUREA 

DIMENSIONAMENTO DI ELEMENTI IN CALCESTRUZZO, RADIOTRASPARENTI, 

RELATORE 

CH.MO PROF. ING. ANTONIO NANNI 

CORRELATORI 

ING. RENATO PARRETTI 

ING. DOMENICO ASPRONE 

RINFORZATI CON MATERIALI COMPOSITI 

ANNO ACCADEMICO 2005/2006 

CANDIDATO 

DAVIDE SINISCALCO 

MATRICOLA 520/363

INTRODUZIONE 

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI “FEDERICO II “ 

Lo scopo dell’elaborato è di mettere a punto una metodologia 

per la progettazione di recinzioni con materiali permeabili alle 

radiofrequenze, da impiegare per la protezione di Infrastrutture 

Strategiche. 

DAVIDE SINISCALCO - 520/363

SAS-2006 


“Security of Airport Structures: from stand-off fences to blast 

resistant barriers using radio frequency transparent material 

systems SAS-2006”, presentato all'”European Programme for 

Critical Infrastructure Protection” nel gennaio 2006 

Obiettivi: 

sviluppare ed implementare la tecnologia necessaria per 

bloccare l’accesso di intrusi o terroristi a strutture critiche dal 

punto di vista della sicurezza pubblica; 

utilizzare materiali, permeabili alle radiofrequenze, che non 

interferiscano con gli apparati di radiocomunicazione. 


Il progetto fa parte dell'area di attività "Homeland Security" 

del centro di ricerche AMRA e sarà realizzato con la direzione 

scientifica del Prof. Antonio Nanni. 

Collaborano al progetto: 

AMRA (capofila) 

ENAV 

ATP Srl 

Weidlinger Associates Ltd 

Saint-Gobain Vetrotex 

DAVIDE SINISCALCO - 520/363 

SAS-2006 

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I VOR 

Acronimo di VHF Omnidirectional Range, sistema di 

radionavigazione per aeromobili. 


Dal 1949 l'ICAO (International Civil Aviation Organization) lo ha 

definito come standard per le navigazioni a corto e medio raggio. 

In Italia sono presenti diverse stazioni VOR che sono parte 

dell’Eurocontrol System, organizzazione europea per la sicurezza 

del traffico aereo. 



I VOR 


Trasmette onde radio in VHF che vengono captate da un ricevitore 

a bordo che le elabora e fornisce informazioni utili al pilota per 

capire la sua posizione rispetto al radiofaro.


LA STRUTTURA 


La recinzione si compone di elementi tubolari in GFRP inseriti su 

moduli prefabbricati in cemento armato. 

Diametro esterno D=85mm 

Passo s=65mm


LA STRUTTURA 


Il modulo prefabbricato è realizzato in calcestruzzo armato con 

barre in GFRP → durabilità eccellente 

b1 

B1 

B2 

3,25 

8,5 

20 

3,25 

30 

20 

70 

15


LA STRUTTURA 


Un elemento così concepito si adatta molto bene in presenza di 

pendii sensibilmente acclivi e non è suscettibile alla corrosione 

dovuta all’ubicazione in ambienti aggressivi. 

↓ 

Grande 

versatilità


Il GFRP 


Il GFRP è un materiale composito, eterogeneo ed anisotropo, che 

mostra un comportamento prevalentemente elastico lineare fino al 

collasso. 

I GFRP, come tutti i materiali compositi, presentano le seguenti 

caratteristiche: 

sono costituiti da due o più materiali (fasi) di natura diversa e 

“macroscopicamente” distinguibili; 

almeno due delle fasi presentano proprietà fisiche e meccaniche 

“sufficientemente” diverse tra loro, in modo da impartire al 

composito proprietà differenti da quelle dei costituenti.

Il GFRP- fibre di vetro 

Il basso modulo di elasticità 

comporta una bassa rigidezza e 

quindi elevate deformazioni 

sotto l’applicazione di carichi 



Il GFRP- matrici 

Le più utilizzate sono quelle polimeriche a base di resine 

termoindurenti. 



Tali resine si presentano liquide o pastose a temperatura ambiente. 

Per miscelazione con un opportuno reagente esse polimerizzano 

(reticolano) fino a diventare un materiale solido vetroso. 

Le resine termoindurenti più diffuse nel settore civile sono: 

epossidiche 

poliestere 

vinilestere.


Il GFRP- barre 


Sono realizzate principalmente mediante processi di pultrusione a cui 

possono seguire fasi di intrecciatura o tessitura di filamenti trasversali 

di fibre attorno alla sezione. 

f fd = 

η aη1 

f 

γ 

fk 

f


CARATTERISTCIHE MECCANICHE DEI 

MATERIALI UTILIZZATI 

f ck = 41,5 MPa 

E c = 40305 MPa 

f cd = 25,94 MPa 

f cd ’= 22,05 MPa 

f ctm = 3,66 MPa 

f ctk = 2,56 MPa 

f ctd = 1,6 MPa 

f cfk = 3,07 MPa 


Rck50 Ф8 - Ф12 ATP 

f fk = 900 MPa 

f fd = 420 MPa (SLU) 

f fd = 189 MPa (SLE) 

f fr = 210 MPa 

E f = 41000 MPa 

ε fd = 0.0092

VENTO 



ANALISI E COMBINAZIONE DEI 

CARICHI 

Secondo il DM 16 Gennaio 1996 e la Circ. 156 del 04.07.1996 è 

possibile schematizzare l’azione del vento con un sistema di 

pressioni statiche equivalenti 

URTO 

Secondo il DM 04/05/1990 , l’azione dell’urto dei veicoli in svio 

è introdotta come azione sul muro in ragione di almeno 45 KN 

posta ad un’altezza di 60 cm dal suolo.



ANALISI E COMBINAZIONE DEI 

CARICHI 

qt 

qc 

F'u 

q t = 937,93 N/m 2 

q c = 1148,8 N/m 2 

F’ u = 11,25 KN 

COMBINAZIONE 

Fd = Gk + Qdk + γcxQcx


SOLLECITAZIONI 


Le sezioni maggiormente sollecitate sono le sezioni 1 e 2 

1 2 

2 

1 

20 

15


SOLLECITAZIONI 


Applicando la combinazione di carico più sfavorevole alla 

sezione 1, si ha: 

V du = 17 KN (SLU) 

M du = 5,22 KNm (SLU) 

V sd = 11,30 KN (SLE) 

M sd = 3,44 KNm (SLE) 

Per la sezione 2: 

M du = 8,28 KNm (SLU) 

M sd = 5,47 KNm (SLE)

VERIFICHE 

Sono state effettuate le verifiche agli SLU: 

Flessione 

Taglio 

e agli SLE: 

Limitazione delle tensioni 

Verifica sull’apertura delle fessure 



Le ipotesi fondamentali sono: 


VERIFICHE-flessione 


conservazione della planeità delle sezioni rette fino a rottura; 

perfetta aderenza tra calcestruzzo e barre di FRP; 

incapacità del calcestruzzo di resistere a sforzi di trazione; 

incapacità delle barre di FRP di resistere a sforzi di compressione; 

legame costitutivo del calcestruzzo parabola-rettangolo; 

legame costitutivo del composito elastico lineare fino a rottura.


VERIFICHE-flessione 


Conformemente a quanto previsto dal DM 16/01/1996 è possibile 

avvalersi per il calcestruzzo di una distribuzione semplificata delle 

tensioni normali del tipo “stress-block” per le due regioni di rottura 

h 

d 

Af 

b 

x 

2 

fd 

1 

cu 

Nc−Nf = 0 

⎛ x ⎞ 

MRd = Af ⋅ f fd ⋅⎜ 

d − 0, 

8⋅ 

⎟ 

⎝ 2 ⎠


VERIFICHE-taglio 


La resistenza di calcolo a taglio di un elemento sprovvisto di staffe 

può essere valutata mediante la seguente relazione fornita dal CNR 

DT 203/2006: 

VRd = min{VRd,ct ,VRd,max } 

VRd,ct = 

1, 3⋅ 

⎛ E f ⎞ 

⎜ ⋅ Rd ⋅ k ⋅ + 

E ⎟ τ 1, 

2 40ρ1 

⎝ c ⎠ 

( ) ⋅b 

⋅ d 

Per elementi armati con staffe: 

VRd = min{VRd,ct + VRd,f ,VRd,max } 

VRd,f = Afw ⋅ f fr ⋅d 

s

VERIFICHE-SLE 

LIMITAZIONE DELLE TENSIONI 



Le tensioni nel cls devono essere minori dei valori forniti dalla norma 

Le tensioni nelle barre minori di f fd (SLE) 

LIMITAZIONE DELLE FESSURE 

Le aperture devono essere in ogni caso < di 0,5mm


VERIFICHE-Sezione 1 


Utilizzando come armatura a flessione 2 barre Φ 12 di GFRP e come armatura a 

taglio una doppia staffatura con barre Φ8 poste ad una distanza di 13 cm si ha: 

15 

M Rd = 23,58 KNm > M du = 5,22 KNm 

V Rd = 22,63 KN > V du = 11,3 KN 

M fes =4,7 KNm > M sd = 3,44 KNm 

2,6 

2,4 

4,1 

7,5 

30 

RCI=0.6cm 

centro del raggio di 

curvatura interno RCI 

12 

RCI=4.25cm 

25,4 

12 

RCI=0.6cm 

8,3 

RCI=0.6cm 

30 

2 

2,4 2,4 

8 

12 

13 

30


VERIFICHE-Sezione 2 


Utilizzando come armatura a flessione 2 barre Φ 12 di GFRP e come armatura a 

taglio una staffatura con barre Φ8 poste ad una distanza di 14 cm si ha: 

M Rd = 12,72 KNm > M du = 8,28 KNm 

V Rd = 61,53 KN > V du = 0 

M fes = 3,12 KNm < M sd = 5,47 KNm 

σc= 20,9 MPa ≅ 0 , 5⋅ 

fck = 20, 

75MPa 

N 

σf = 149 MPa ≤ f fd ( SLE) 

= 189 2 

mm 

wk = 0,59 mm 

8 

15 

(a) 

12 

17 

3 

14 

20 

(b) 

12 

8 

3 

3 

20


CONCLUSIONI 


Le verifiche, sui risultati ottenuti considerando, per semplicità, la sola 

combinazione dell’azione del vento e dell’urto di un veicolo, risultano 

ampiamente soddisfatte. 

Si è dimostrato che con l’utilizzo di un materiale innovativo come il 

GFRP è possibile: 

superare le problematiche relative alle radiocomunicazioni; 

garantire un’ottima resistenza; 

fornire alla recinzione dei requisiti di durabilità estremamente superiori.

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