Qualificazione dei compositi FRCM: approvate dal Consiglio Superiore dei LLPP le Linea Guida

Approvate nel corso della riunione di ieri le Linee Guida per la qualificazione dei compositi FRCM. Il documento è stato presentato dalla commissione relatrice alla Prima Sezione del Consiglio Superiore dei LL.PP. e ora passa alla firma del Presidente: mancano quindi solo passaggi formali, avendo il documento superato lo “scoglio tecnico” dell’esame della prima sezione.
Il documento è la base per la qualificazione dei sistemi Fibre Reinforced Cementitious Matrix (FRCM) che da oggi potranno essere sottoposti a questo procedimento, ed è stato predisposto da un gruppo di lavoro coordinato dall’arch. Mario Avagnina del MIT. Dopo una estesa campagna sperimentale condotta dai componenti del gruppo presso laboratori universitari su una vasta gamma di prodotti presenti sul mercato e realizzati con diversi tipi di matrici e fibre, il gruppo di lavoro ha predisposto una bozza finale di Linea Guida, rispetto alla quale la Commissione relatrice ha proposto alla Sezione alcune modifiche. La Sezione ha quindi discusso ed approvato il documento.

Commissione relatrice: Dott. Arch. M. Elisabetta D’Antonio, Prof. Ing. Pietro D’Asdia, Prof. Ing. Marco di Prisco, Prof. Ing. Marco Menegotto, Prof. Ing. Giovanni Plizzari, Prof. Ing. Luca Sanpaolesi, Dott. Ing. Salvatore Fiadini.

Commissione incaricata delle predisposizione del documento: coordinata dall’arch. Mario Avagnina del MIT, era composta da funzionari del MIT: ingegneri Pietro Baratono, Antonio Lucchese ed Emanuele Renzi; e da rappresentanti del mondo accademico: Luigi Ascione, Giancarlo Caprino, Giuseppe Ferro, Roberto Frassine, Gaetano Manfredi, Giorgio Monti, Antonio Nanni, Carlo Poggi, Gianni Royer Carfagni, Marco Savoia.

I sistemi FRCM - Fibre Reinforced Cementitious Matrix

I compositi fibrorinforzati FRCM (Fibre Reinforced Cementitious Matrix) sono il risultato dell’accoppiamento di reti, realizzate con fibre di diversi materiali (acciaio, aracnide, basalto, carbonio, PBO - Poliparafenilenbenzobisoxazolo, vetro) e di una matrice inorganica a base di malta cementizia. La matrice inorganica, a base di malta cementizia o di malta bastarda, presenta numerosi vantaggi rispetto a quella organica degli FRP, soprattutto per le applicazioni alle fabbriche murarie, attesa la sua maggiore affinità con questo tipo di supporti.

Perché le Linee Guida
Le vigenti Norme Tecniche per le Costruzioni, approvate con D.M.14 gennaio 2008 prescrivono, al §11.1, che tutti i materiali e prodotti da costruzione, quando impiegati per uso strutturale, debbano essere identificabili, in possesso di specifica qualificazione all’uso previsto e debbano altresì essere oggetto di controllo in fase di accettazione da parte del Direttore dei lavori.

A tal fine il citato Decreto prevede che i materiali ed i prodotti da costruzione per uso strutturale, quando non marcati CE ai sensi del Regolamento UE n.305/2011 o non provvisti di Benestare Tecnico Europeo, attualmente denominato ETAss (European Technical Assessment) ai sensi dell’art. 26 del Regolamento (UE) n. 305/2011, debbano essere in possesso di un Certificato di Idoneità Tecnica all’impiego (CIT) rilasciato dal Servizio Tecnico Centrale, sulla base di Linee Guida approvate dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici.

Gli interventi con FRCM su costruzioni esistenti risultano sempre più frequenti soprattutto per la riparazione di edifici danneggiati dal sisma, come le recenti esperienze in Abruzzo ed in Emilia dimostrano. Ma a dispetto della loro ampia diffusione, l’utilizzo di tali materiali sta progredendo senza che essi siano identificati, qualificati ed accettati nel rispetto di quanto prescritto al §11.1 delle NTC (D.M. del 14 gennaio 2008).  Per ovviare a ciò dall’aprile scorso il Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti (MIT) ha insediato un’apposita commissione incaricata di elaborare una Linea Guida per la qualificazione dei composti FRCM.

I materiali oggetto della Linea Guida
I materiali trattati nella Linea Guida sono utilizzabili per realizzare sistemi di rinforzo esterni di strutture esistenti di muratura o di conglomerato cementizio armato, da realizzare in situ applicando alla struttura da consolidare uno strato di malta nella quale è annegata la rete di rinforzo. Sono presi in considerazione esclusivamente sistemi di rinforzo FRCM costituiti da fasi, legante inorganico e rete di rinforzo, commercializzate da uno stesso Fornitore.
Gli elementi della rete, sottoposta a puntuali prescrizioni di carattere geometrico, possono essere costituiti a loro volta da fibre assemblate con resine di tipo organico o da fili messi in opera sotto forma di piccoli trefoli. Le fibre possono essere di vetro, carbonio, arammide, basalto, PBO ed acciaio.
La malta della matrice funge anche da adesivo al substrato interessato dall’intervento di rinforzo. E’ possibile che nello strato di malta, di adeguato spessore, siano presenti più reti di rinforzo, opportunamente distanziate. Sono contemplate malte cementizie, aeree, idrauliche, bastarde e malte a base di calce naturale. Eventuali componenti di tipo organico presenti nella matrice non devono eccedere il 5% del peso totale dei componenti della miscela.

Qualificazione dei Fornitori
La Linea Guida prevede sia una qualificazione del Fornitore che una qualificazione iniziale dei sistemi di rinforzo FRCM realizzabili con le fasi (matrice inorganica e reti) commercializzate dal Fornitore. I Fornitori devono dotarsi di un sistema di gestione della qualità in coerenza con la norma UNI EN 9001:2008 e certificato da un organismo terzo indipendente, di adeguata competenza ed organizzazione, che operi nel rispetto della norma UNI EN 17021:2006.
I Fornitori sono tenuti ad inoltrare al Servizio Tecnico Centrale (STC) richiesta di Certificato di Idoneità Tecnica all’Impiego ai sensi del punto 11.1, caso C, delle NTC.

In sintesi per la qualifica del sistema FRCM quindi:

• I sistemi di rinforzo devono essere prodotti con un sistema permanente di controllo interno della produzione in stabilimento e di gestione della qualità, in coerenza con le norme UNI EN 9001:2000 ed UNI EN 45012.
• Ai fini del rilascio del CIT devono essere eseguite prove di qualificazione, correntemente denominate prove iniziali di tipo.
  
• Tali prove consistono in prove di trazione. Per i sistemi FRCM sono previste anche prove di distacco dal supporto.
  
• I valori delle grandezze meccaniche che qualificano i sistemi di rinforzo devono risultare opportunamente stabili nei confronti del degrado indotto da azioni ambientali.
  
• Il CIT ha una durata di 5 anni dalla data del rilascio.
  
• Tutti i sistemi devono essere immessi sul mercato accompagnati da una scheda tecnica.
  

Qualificazione dei sistemi di rinforzo

I sistemi di rinforzo sono qualificati in base ai valori di alcune grandezze meccaniche che ne descrivono il legame costitutivo, assimilabile ad una bilatera o ad una trilatera, allorché sottoposti a prova di trazione monoassiale, normalizzata, sotto carico monotono crescente.

Allo scopo di agevolare la fase progettuale, la Linea Guida introduce una classificazione dei sistemi FRCM in base ai valori della deformazione a rottura e del modulo elastico nello stadio fessurato. I sistemi devono inoltre possedere un’adeguata resistenza nei confronti del fenomeno di distacco dal supporto, valutata convenzionalmente su supporti normalizzati.

I valori della deformazione a rottura e del modulo elastico nello stadio fessurato devono risultare opportunamente stabili nei confronti del degrado indotto da cicli normalizzati di gelo-disgelo ed a seguito di invecchiamento artificiale per valutarne la resistenza nei confronti di ambienti umidi, salini ed alcalini. 

Dal punto tecnico le Proprietà meccaniche che qualificano gli FRCM sono quindi:

• Tensione limite e deformazione limite convenzionali (valori caratteristici, variabili in funzione del supporto);
• Il rapporto tra tensione e deformazione limite definisce il modulo (di rigidezza secante ) convenzionale;
  
• Modulo a trazione del campione nello stadio A, se rilevabile (E1, valore medio);
  
• Modulo tangente a trazione del campione nello stadio C (E3, valore medio);
  
• Tensione e deformazione a rottura (valori caratteristici);
  
•  Area sottesa dalla curva media tensione - deformazione della prova di trazione.
  

Il testo della Linea Guida comprende una serie di Allegati per la definizione degli standard delle fibre utilizzabili nella formazione delle reti e per l’esecuzione delle prove di trazione e di aderenza al supporto dei sistemi FRCM.

A livello internazionale
Da gennaio 2014 negli USA è entrata in vigore la norma ACI 549 “Guide to Design and Construction of Externally Bonded Fabric-Reinforced Cementitious Matrix (FRCM) Systems for Repair and Strengthening Concrete and Masonry Structures”, la prima linea guida approvata a livello mondiale che tratta la caratterizzazione e l’utilizzo dei sistemi FRCM.

La qualifica dei sistemi FRP
I sistemi FRP hanno già delle Linee Guida per la Progettazione e delle Linee Guida per la Qualificazione approvate e rese obbligatorie da giugno 2016. Al momento non risulta qualificato nessun sistema, anche se voci di corridoio ci informano che alcuni sistemi siano ormai alla fase finale di qualificazione, che dovrebbe completarsi all’inizio del 2017.

Fonti:
http://www.compositimagazine.it - articolo del Prof. Luigi ASCIONE
Relazione Prof. Luigi Ascione “Corso breve per ingegneri strutturisti”