Comportamento del calcestruzzo additivato con fibre polimeriche strutturali nel mondo della prefabbricazione
L’utilizzo delle macrofibre sia polimeriche sia metalliche è una pratica ben conosciuta e consolidata nel campo del calcestruzzo preconfezionato, soprattutto relativamente alle produzione di pavimentazioni strutturali dove il loro uso è determinato dalla volontà di limitare o evitare l’utilizzo della rete metallica.
Nel settore del prefabbricato, invece, l’utilizzo delle macrofibre strutturali è ancora fortemente limitato dalla mancanza di precise regolamentazioni soprattutto inerenti alla progettazione del calcestruzzo fibrorinforzato la cui conseguenza è il rallentamento della volontà d’innovazione che molti produttori auspicano soprattutto in questo clima complesso. L’evoluzione normativa comunque non è in completo stallo, anzi recentemente la pubblicazione del nuovo Codice Modello 2010 e, a breve, di una versione revisionata delle Norme Tecniche per le Costruzioni, getta le basi per il calcolo strutturale basato sulle prestazioni del singolo calcestruzzo fibrorinforzato.
Grazie a ciò è stato possibile procedere ad un piano sperimentale in cui le caratteristiche fisico-meccaniche del conglomerato fibrorinforzato con fibre polimeriche in polipropilene (PP) sono state correlate all’attuale tecnologia di produzione di elementi prefabbricati.
Obiettivo della sperimentazione è stato la verifica della completa sostituzione delle staffe sfruttando il contributo alla resistenza al taglio del calcestruzzo fibrorinforzato con fibre polimeriche.
La sperimentazione ha previsto la realizzazione di 14 travi in spessore di diverse geometrie, con e senza rinforzo a taglio, sottoposte poi a prova di flessione su quattro punti, verificandone ed analizzandone il comportamento strutturale.
Il comportamento a taglio di elementi strutturali in calcestruzzo armato rappresenta da lungo tempo un argomento di dibattito molto acceso nella comunità scientifica, in quanto, nonostante le numerose campagne sperimentali svolte e le formulazioni di calcolo proposte, è difficile trovare un modello univocamente accettato e applicabile con eguale efficacia nei vari campi progettuali.
Una discreta conoscenza è stata raggiunta anche nello studio della resistenza a taglio di elementi fibrorinforzati, soprattutto con l’utilizzo di fibre di acciaio. La realizzazione di calcestruzzi fibrorinforzati risale a circa un secolo fa e nel corso degli anni sono stati utilizzati per varie applicazioni strutturali quali pavimentazioni industriali e rivestimenti di gallerie; in epoca più recente si è diffuso l’uso delle fibre anche per elementi prefabbricati. Le fibre utilizzate nelle varie applicazioni variano per il materiale con cui sono realizzate, per la geometria e per le caratteristiche prestazionali.
Negli ultimi anni è oggetto di una sempre più ampia sperimentazione l’utilizzo di fibre in materiale polimerico, qui impiegate, in maniera del tutto innovativa, per la resistenza al taglio, applicazione strutturale del tutto critica per la fragilità dei meccanismi ad esso connessi.
I vantaggi delle fibre riguardano l’aumento della capacità portante, della tenacità e della duttilità nel comportamento a taglio; la possibilità di ridurre il quantitativo di armatura trasversale, riducendo così i costi e i tempi di realizzazione e la congestione dell’armatura nelle sezioni critiche; il controllo dell’evoluzione del quadro fessurativo, caratterizzato da fessure più fitte ma con apertura di fessura minore, garanzia di una maggior durabilità.
