3.esempi di interventi.mdi - Università del Sannio

10. ESEMPI DI APPLICAZIONE DI RINFORZI IN FRP
Il campo dell’ingegneria che per primo si è avvalso con successo dell’impiego degli elementi in plastica
fibrorinforzata per uso strutturale è quello della costruzione dei ponti. Infatti, il loro rapido deteriorasi
soprattutto a causa della corrosione delle armature e degli elementi metallici dovuta all’esposizione ad un
ambiente fortemente aggressivo (umidità, piogge acide, bruschi sbalzi di temperatura, uso di cloruri e di
altri prodotti chimici contro la formazione di ghiaccio sulle strade …) ed i relativi costi di manutenzione
necessari per ripristinare la loro efficienza statica sono diventati uno dei problemi di maggiore importanza
del settore. E’ evidente, pertanto, come le possibilità di impiego delle FRP, grazie soprattutto alle loro
caratteristiche di leggerezza, resistenza e inerzia all’aggressione ossidativa, non dovessero passare
inosservate. Per tali motivi, a partire dalla seconda metà degli anni ’70 sono iniziate le prime applicazioni
sperimentali che hanno visto impegnati elementi in FRP come rinforzo per le strutture da ponte.
Tra le prime applicazioni vanno senz’altro citati il ponte pedonale della cattedrale di Westminster, a
Londra, a due campate, con una lunghezza complessiva di 24.4 m, realizzato grazie ad elementi in
poliestere rinforzato da fibre di vetro, e il ponte pedonale Virginia, negli U.S.A., che è stato realizzato nel
1978 con una travatura reticolare sempre in plastica rinforzata da fibre di vetro (fig 10.1).
Fig. 10.1: Struttura reticolare del ponte pedonale Virginia (U.S.A.)
Il primo esempio in Europa di struttura completamente realizzata in FRP è rappresentato dal ponte
pedonale del Golf Club di Aberfeldy, in Scozia (fig.10.2).
La struttura è strallata ed è lunga 113 m con una campata principale di 63 m. I due piloni a forma di A e
l’impalcato sono tutti realizzati con elementi pultrusi in fibra di vetro, mentre gli stralli sono costituiti da
cavi a base di fibre aramidiche.
Le uniche parti non in composito sono costituite dalle fondazioni che sono in cemento armato ordinario e
dai raccordi metallici che collegano gli stralli alla passerella pedonale.
Il ponte lungo l’Ulenbergstrasse, a Dˇsseldorf è, invece, il primo ponte stradale costruito in Germania che
ha visto impegnate barre in composito. Per la sua realizzazione è stata, infatti, utilizzata un’armatura da

precompressione in plastica rinforzata da fibre di vetro. Il ponte, completato nel 1986, è diviso in due
campate, entrambe armate longitudinalmente da 59 tiranti in composito. Ciascuno di questi tiranti è
formato da 19 cavi del diametro di 7.5 mm e trasmette una forza di post-tensione pari a 600 kN. Sono
presenti nel ponte anche delle armature ordinarie d’acciaio, nonché dei sensori a fibra ottica, integrati
all’interno delle armature in FRP, che consentono di misurare lo stato tensionale cui è soggetta la
struttura.
Fig. 10.2 : Struttura del ponte pedonale del Golf Club di Aberfeldy
Sempre in Germania, a Dormagen, nel 1987 è stato realizzato un sovrappasso stradale in cemento armato
precompresso con tiranti rinforzati da fibre di vetro. Esso è costituito da una soletta continua che poggia
su due luci, ciascuna di 10 m. La struttura, oltre a dover sopportare un traffico veicolare piuttosto intenso,
funge da copertura per un serbatoio di acque reflue provenienti dall’adiacente stabilimento industriale
Bayer. Il cloro, usato in elevato concentrazioni per la disinfezione di tali acque, ha imposto l’impiego di
armatura in FRP, dal momento che la struttura di ricoprimento preesistente si è rapidamente deteriorata a
causa della corrosione indotta nelle barre d’acciaio.
Altro campo dove le FRP trovano notevole applicazione è quello delle costruzioni marittime. L’acqua
marina è, infatti, particolarmente aggressiva a causa della presenza in soluzione di sali (principalmente
cloruri e solfuri di sodio e di magnesio) che facilitano i processi elettrolitici responsabili della corrosione
dei metalli.
Tale fenomeno è reso ancora più sensibile all’interno dei bacini portuali dove le diverse masse metalliche
presenti (scafi, eliche, strutture d’ormeggio, ancore …) fanno nascere, a causa del diverso potenziale
elettrolitico posseduto, correnti galvaniche che rendono notevolmente più veloce e nocivo il processo.
Questo ha portato a prescrivere particolari specifiche per la composizione dei materiali strutturali esposti
all’ambiente marino. Infatti lo stesso calcestruzzo che dovrebbe proteggere le armature dalla corrosione
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può andare soggetto, se non confezionato opportunamente, a temibili fenomeni di decomposizione causati
dalla salsedine.
Sono pertanto più che evidenti i vantaggi che potrebbero derivare dall’impiego dei nuovi compositi
fibrorinforzati nella realizzazione delle strutture off-shore nonché delle opere portuali e di difesa della
costa.
Uno dei primi esempi d’impiego delle armature in FRP nel campo delle costruzioni marittime è
rappresentato dal pontile di attracco per cargo costruito nel porto commerciale di Niihama, in Giappone, e
che ne ha sostituito uno analogo in acciaio che dopo soli 30 anni di vita era stato completamente
deteriorato dalla ruggine.
La sovrastruttura del pontile,della lunghezza complessiva di 61 m, si suddivide in cinque campate,
ciascuna delle quali porta una soletta precompressa composta da una griglia multicellulare cava. Quattro
delle campate sono state armate con trefoli d’acciaio armonico, mentre quella d’estremità, con luce di 9
m, ha visto impegnata come armatura da precompressione cavi in FRP a base di fibre aramidiche.
Altra struttura marittima realizzata in Giappone utilizzando cavi da precompressione in FRP, è la struttura
poligonale fluttuante (Hexagonal Maritime Structure o HMS).
L’armatura da precompressione è rappresentata da nove cavi multipli, ciascuno dei quali è composto da
sei barre a base di fibre di carbonio e resina del diametro di 8 mm. La forza massima di trazione cui ogni
multicavo può essere sottoposto è di 709 kN, anche se il tiro cui sono stati sottoposti all’atto della
realizzazione della struttura è di 294 kN.
In questi anni si sta anche prendendo in considerazione l’idea di impiegare le FRP per la realizzazione di
stazioni Radar, impianti per telecomunicazioni, infrastrutture ferroviarie ed edifici ospedalieri, ove cioè
siano presenti apparecchiature a risonanza magnetica e quindi per tutte le strutture che possono
beneficiare delle buone caratteristiche di neutralità elettromagnetica possedute da questo materiale. Le
FRP si sono, infatti, rivelate particolarmente competitive in questo campo, rispetto all’acciaio, dal
momento che non necessitano dell’isolamento elettrico e della messa a terra, consentendo così di evitare
l’impiego dei costosissimi acciai speciali non magnetici attualmente impiegati per applicazioni di tipo
particolare.
Un altro esempio è costituito da un capannone industriale realizzato a Weston, negli U.S.A., come
progetto di ricerca e sviluppo congiunto tra l’U.S. National Science Foundation, il Dipartimento dei
trasporti dello Stato della West Virginia, e il Constructed Facilities Center della West Virginia University.
Tale struttura vede coesistere elementi in materiali tradizionali e profili e pannelli in plastica rinforzata da
fibre di vetro.
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In particolare questi ultimi elementi sono stati impiegati per la realizzazione del tetto e delle pareti esterne
ed interne dell’edificio, con un peso complessivo del materiale composito impiegato, nonostante
l’estensione delle superfici che sono andati a coprire, di sole 4.2 ton.
La realizzazione del capannone ha consentito di valutare concretamente vantaggi e svantaggi dell’uso
delle FRP nel campo delle costruzioni.
Si è notato che l’estrema leggerezza degli elementi in composito ha facilitato a tal punto la messa in opera
della struttura da non richiedere alcun tipo di apparecchiatura meccanica per il loro sollevamento. E’ stata
anche rilevata una considerevole accelerazione dei tempi di costruzione dovuta alla notevole possibilità di
prefabbricazione degli elementi in FRP. Nondimeno il costo complessivo di costruzione è stato
ugualmente considerevole, se paragonato con quello di edifici analoghi realizzati con materiali
tradizionali, proprio per il maggior costo degli elementi in FRP. E’ anche emerso che la polvere che
deriva dal taglio degli elementi è irritante per la pelle, per cui è stato necessario prendere gli opportuni
accorgimenti per superare l’inconveniente.
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10.1 Interventi su strutture realizzati in Italia
10.1.1 RINFORZO DI PORTALI A GRANDE LUCE IN CLS ARMATO IN MILANO
• PROBLEMA: necessità di rinforzare i portali in CLS armato in seguito a cambio di destinazione d'uso
del solaio soprastante.
• SOLUZIONE: applicazione di lamine in composito CFRP all'intradosso delle travi e placcaggio laterale
mediante piatti in acciaio Fe 360 per rinforzo a taglio.
Fig.10.3 Fig.10.4
Fig.10.5
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Fig. 10.6

Fig.10.7
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Fig.10.7

10.1.2 RINFORZO DI UN SOLAIO DI COPERTURA IN TEGOLONI
PREFABBRICATI PRESSO UN EDIFICIO INDUSTRIALE SITO IN
MARCIANISE (CE)
Committente: Soc. CALLIPO Achille - Via S. Donato - SALA (CE)
Progettazione e Dir. Lavori: Ing. Ferdinando MATERAZZO - Via Tescione (P.co S. Antonio) - Caserta
Fornitura e posa in opera: CLAREM s.r.l. - Agenzia Sika per la Campania- Via Cinthia (P.co S. Paolo,
is. 4) - Napoli
La struttura in esame (tegoloni in c.a. prefabbricati) presentava un evidente problema di inflessione, che
in mezzeria raggiungeva addirittura frecce di 16 cm. (fig. 10.8). Tale "imbarcamento" dipendeva da un
collasso delle armature metalliche presenti nei tegoloni, generato da cause termiche. La prima operazione
è consistita nella puntellatura di tutti i tegoloni inflessi (ca. n. 10 con una luce di 14,50 mt. ognuno) e nel
successivo sollevamento degli stessi (mediante idonei martinetti idraulici) al fine di ridurre quanto più
possibile la freccia di mezzeria
Su alcune travi che presentavano microlesioni "passanti", segno di una non continuità strutturale, si
è provveduto ad eseguire una serie di iniezioni di resina epossidica fluida SIKADUR 50 (fig. 10.9) in
appositi tubetti preventivamente fissati lungo il perimetro delle fessure.
Fig. 10.8
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Fig. 10.9

Fig.10.10 Fig.10.11
Una volta ripristinata la monoliticità dei tegoloni lesionati, il problema da affrontare era quello
dell'integrazione metallica degli stessi. Il sistema che poteva dare le migliori garanzie (per quanto
concerne l'incremento della resistenza a flessione) e che poteva essere realizzato in tempi rapidi (cosa non
trascurabile, trattandosi di un contesto industriale) era rappresentato dal placcaggio con lamine in fibra di
carbonio SIKA CARBODUR di larghezza 80 mm., spessore 1,2 mm. e modulo di elasticità >165.000
N/mmq.
Dopo aver preparato opportunamente il fondo dei tegoloni, mediante accurata spazzolatura meccanica, si
è proceduto alla stesura (sul fondo degli stessi) di uno strato di adesivo epossidico SIKADUR 30 (figura
10.10); la stessa quantità di SIKADUR 30 è stata applicata anche sulle lamine in fibra di carbonio SIKA
CARBODUR (figura 10.11) preventivamente pulite con apposito detergente.
Subito dopo, la lamina è stata accostata al fondo delle travi avendo la capacità immediata di sostenersi
senza ricadere (vista la sua leggerezza) mentre, con la pressione di un semplice rullino di gomma veniva
fatta aderire meglio al fondo di cls.
Dalla foto 10.12 si ha una visione chiara dell'intervento completo riferito a due tegoloni (che pur non
avendo più puntelli, non presentavano più problemi di inflessione) e nel dettaglio si evince una delle zone
ricavate sui laterali delle travi ove è stato incollato un tessuto in fibra di carbonio SIKA WRAP,
facendolo passare al di sopra della lamina, onde migliorare il fissaggio della stessa ed incrementare le
armature in alcuni punti di maggiore concentrazione degli sforzi di taglio.
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Fig.10.12
10.1.3 RINFORZO SOLAIO IN LATERO-CEMENTO A VIAREGGIO (LU)
Il solaio in latero-cemento, sfondellato, è risultato in avanzato stato di degrado. Dopo aver provveduto
alla ricostruzione del solaio con le malte cementizie del ciclo MonoTop, si è provveduto al suo rinforzo
con il sistema SIKA CARBODUR utilizzando il modello di lamine S512, ovvero delle lamine
caratterizzate da un modulo elastico inferiore a quello dell’acciaio, aventi una larghezza di 5 cm ed uno
spessore di 1.2 mm.
Fig. 10.13 Fig. 10.14

10.1.4 REALIZZAZIONE DI BALCONCINI A SBALZO SU FACCIATA ESISTENTE
DI PALAZZINA
• PROBLEMA: sostegno del balcone
• SOLUZIONE: all'estradosso della soletta, quale armatura tesa è stato impiegato del lamierino CFRP
ancorato alla caldana del solaio interno attraverso dei varchi appositamente creati.
Figure 10.15 – 10.16
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10.1.5 RINFORZO DI PILASTRI IN MILANO - C/O BANCO DI SARDEGNA - VIA
GIULINI
• PROBLEMA: presenza di CLS disgregato, di notevoli fessurazioni e di tagli effettuati per consentire
il passaggio di impianti elettrici.
SOLUZIONE: passivazione delle armature metalliche, ricostruzione delle parti disgregate di CLS,
applicazione di tessuti in fibra di carbonio (wrapping
Figure 10.17 –
10.21
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10.1.6 ELIMINAZIONE DI PILASTRI
• PROBLEMA: eliminazione del pilastro centrale per travi a tre appoggi.
• SOLUZIONE: ricostruzione dell'intradosso mediante speciali malte cementizie e successiva
applicazione di lamine in composito CFRP all'intradosso per rinforzo a flessione. Impiego di tessuto in
fibra di carbonio per il rinforzo a taglio e per l'annullamento dell'effetto "splitting
Fig. 10.22 Fig. 10.23
Fig. 10.24 Fig. 10.25
Fig. 10.26 Fig. 10.27
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10.1.7 RINFORZO DI UN SOLAIO IN MILANO VIA MASSENA
• PROBLEMA: necessità di rinforzare il solaio a causa dei maggiori carichi gravanti sul soprastante
lastrico solare.
• SOLUZIONE: rinforzo del solaio mediante l'applicazione di lamierini in fibra di carbonio.
Fig. 10.29
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Fig. 10.28
Fig. 10.30

10.1.8 CONFINAMENTO A COMPRESSIONE (WRAPPING) DELLE PILE DI UN
VIADOTTO
Fig. 10.31 Fig. 10.32 Fig. 10.33
Fig. 10.34 Fig. 10.35
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10.1.9 RINFORZO DI TRAVI IN CLS ARMATO IN CHIVASSO (TO) - C/O CASA
AUTOMOBILISTICA
• PROBLEMA: necessità di rinforzo di 4 portali a grande luce fessurati in seguito a carico concentrato
determinato da nuovo sopralzo.
• SOLUZIONE: applicazione di lamine in composito CFRP all'intradosso per rinforzo a flessione e
placcaggio laterale mediante piatti in acciaio.
Fig. 10.36 Fig. 10.37
Fig, 10.38 Fig, 10.39
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Fig, 10.42
Fig, 10.41
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Fig, 10.40

10.2 Applicazioni di materiali fibrorinforzati in vari paesi europei.
10.2.1 GERMANIA:CHEMNITZ
Rinforzo strutturale dei balconi di un grande edificio ( fig. 10.43 ) che presentavano forti problemi di
deformazioni con frecce rilevanti in mezzeria.
L’adeguamento strutturale è stato ottenuto tramite l’applicazione di lamine in fibra di carbonio Sika
Carbodur incollate sull’estradosso delle solette dei singoli balconi con Sikadur 30. in totale sono state
applicate 13,5 km di lamine.
Fig.10.43
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Fig .10.44
Fig.10.45

10.2.2 SVIZZERA: WALTISWILER SPORT& IMMOBIEN FREIZEIT AG, BAAR
La costruzione di un altro piano sull’edificio preesistente ha richiesto un rinforzo del solaio di copertura
affinché potese essere adibito a pavimento del nuovo volume.
L’adeguamento è stato realizzato mediante l’applicazione di lamine Sika CarboDur Tipo S512 incollate
con Sikadur 30. Il vantaggio nell’utilizzazione di tali materiali ha permesso di superare le inevitabili
complicazioni tecnologiche nella sovrapposizione dei rinforzi (figg10.47/48).
Fig.10.46
Fig.10.47
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Fig 10.48

10.2.3 SVIZZERA: MUHLEBACHSTR
Trasformazione di un edificio di appartamenti in un centro uffici con la modifica dello schema strutturale
mediante l’abbattimento di alcuni muri portanti e la ridistribuzione delle sollecitazioni sismiche e delle
azioni del vento.
Anche in questo caso il rinforzo strutturale è stato effettuato tramite un irrigidimento della struttura con
lamine Sika CarboDur tipo S1012 applicate ai muri di mattoni con la resina Sikadur 30.
Fig 10.50
Fig.10.51
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Fig 10.49

10.2.4 SVIZZERA: PONTE OBERRIET-MEININGEN
Adeguamento strutturale del ponte ai nuovi limiti di carico. La struttura è stata rinforzata in direzione
trasversale (Figg 10.53/54) mediante l’incollaggio di lamine Sika CarboDur tipo S812 all’estradosso della
soletta del ponte.
Fig.10.53
Fig 10.52
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Fig 10.54

10.2.5 INGHILTERRA: KINGS COLLEGE HOSPITAL
Rinforzo strutturale del solaio di copertura per la realizzazione di un nuovo piano per edifici.In un primo
momento si era pensato ad un classico beton plaquè in acciaio incompatibile però sia con la lunghezza
delle travi sia con il rapporto tra larghezza e spessore del piatto.
L’adeguamento è stato realizzato con lamine Sika Carbodur Tipo S512 di larghezza pari a 80mm (figg2-
3).La lunghezza totale delle lamine utilizzate è stato di circa 1,3 km.
Fig. 10.56
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Fig. 10.55

10.2.6 INGHILTERRA: LINCOLN YARBOROUGH SCHOOL
Le pedate della scala realizzate in cemento prefabbricato erano state installate al contrario. Per evitare
l’interruzione delle attività scolastiche si è pensato all’adeguamento strutturale mediamte l’incollaggio di
lamine Sika CarboDur tipo S512 nella mezzeria dell’estradosso di ogni pedata (figg 10.57/58). Tale
lavoro non ha richiesto nessuna chiusura della scuola. In totale sono stati incollati 80 metri di lamina e
successivamente tutte le fessure del calcestruzzo sono state sarcite con Sikadur-52.
Fig.10.59
Fig. 10.57
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Fig.10.58

10.2.7 INGHILTERRA: ALLDERS DEPARTMENTAL STORES, CROYDON &
PORTSMOUTH
L’installazione di due nuove scale mobili ha richiesto la realizzazione di una nuova tromba di scale
realizzabile solo mediante taglio nel solaio preesistente. A tal uopo intorno a tale vano scala sono state
realizzati dei rinforzi strutturali con l’applicazione di lamine Sika CarboDur tipo S1012 per una
lunghezza complessiva di 250m.
Fig.10.61
Fig.10.60
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Fig.10.62

10.2.8 INGHILTERRA: DUDLEY PORT BRIDGE, SANDWELL
Adeguamento della capacità portante del ponte da 17 a 40 tonnellate come richiesto dal dipartimento dei
trasporti.
Il rinforzo è stato realizzato mediante incollaggio di lamine in fibra di carbonio Sika Carbodur tipo
S1012 all’estradosso del la soletta del ponte.Dopo l’applicazione delle lamine si è provveduto al loro
ricoprimento mediante spruzzo di malta cementizia Sika top 612. In totale sono state utilizzate circa
600metri di lamina.
Fig.10.63
Fig.10.64
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Fig.10.65

10.2.9 INGHILTERRA: A 413 FARM UNDERPASS, GREAT MISSENDEN, BUCKS
Il ponte richiede un adeguamento a 40 tonnellate di carico come prescritto dal dipartimento dei
trasporti.L’intervento ha tenuto conto dello stato conservativo dell’opera e delle originarie ipotesi
progettuali. A tal fine si è provveduto alla preparazione del supporto mediante sarcitura del calcestruzzo
fessurato con le malte Sikatop 122 e iniezioni di Sikadur 52 nelle fessure. Il rinforzo è stato realizzato con
lamine Sika CarboDur tipo S1012 per una lunghezza totale di 180m.
Fig.10.68
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Fig.10.66
Fig.10.67

BIBLIOGRAFIA
[1] Schede tecniche Sika : Applicazioni dei prodotti Sikadur;
[2] Cd Materiali compositi Sika Italia
[3] www. Sika.it
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