Il calcestruzzo fibrorinforzato: un approccio numerico corretto

Qualche riflessione sugli FRC e sul perché sia importante conoscerne le applicazioni e la corretta progettazione

I recenti seminari Euroconference sulla tecnologia dei calcestruzzi fibrorinforzati sono stati una utile occasione di approfondire una tecnologia non proprio innovativa e tuttavia poco conosciuta ai professionisti.
Il Prof. Giovanni Plizzari, uno dei maggiori esperti di FRC, ha tenuto la “key-note” del Seminario che si è svolto in 10 città del nord e centro Italia. Le nozioni fornite agli ingegneri sono state numerose ed utili, anche per il sottoscritto, che come relatore ha avuto molte occasioni di riflettere sulle tematiche riascoltando più volte i colleghi relatori.

Esaminiamo quindi gli aspetti emersi nei Seminari che rendono interessante questa tecnologia.

10 ragioni per imparare a progettare strutture in FRC
1. Strutture: il calcestruzzo FRC migliora le caratteristiche strutturali a trazione, a compressione e a taglio
2. Armature: un corretto mix di fibro rinforzi e armature può diminuire sensibilmente la quantità di armatura negli elementi strutturali a vantaggio dei costi
3. Non solo pavimentazioni: il calcestruzzo FRC è utilizzato sia per elementi strutturali quali travi e colonne, che per pareti, solette, serbatoi, etc.
4. Stati Limite: il calcestruzzo FRC migliora la risposta delle strutture sia agli SLU che agli SLE in particolare nel ridurre la formazione di fessure in fase di esercizio
5. Sismica: sebbene non considerato dalle NTC2008 il calcestruzzo FRC diventa utile per risolvere alcune problematiche legate alla progettazione sismica
6. Prestazioni si, mix design no: l’ingegnere deve imparare a richiedere al fornitore il raggiungimento di determinate performance statiche, termoigrometriche, durabilità. La misurabilità delle performances fa emergere i vantaggi tecnico-economici dei FRC
7. Buone pratiche: rispettare determinate buone pratiche di progettazione e posa in opera è fondamentale per stare alla larga dai problemi tipici del calcestruzzo, sia esso con o senza fibro rinforzi
8. Simulazione: ogni qual volta sia necessario allontanarsi dalle condizioni di lavoro ideali di cui al punto precedente, la simulazione numerica diventa la indispensabile compagna dello strutturista per prevedere ed ottimizzare il design strutturale
9. Competitività: saper progettare strutture in FRC consente al professionista di avere un notevole vantaggio competitivo rispetto ad altri consulenti.
10. Esperienza: conoscere il comportamento dell’FRC rende il professionista più consapevole anche dei limiti del calcestruzzo tradizionale e lo rende “esperto”.

Progettare FRC per avvantaggiarsi sulla concorrenza
E’ chiaro che conoscere ed utilizzare la tecnologia FRC può rappresentare un vantaggio competitivo per il professionista per almeno due motivi: sfruttare le prestazioni dei calcestruzzi FRC e restringere il campo dei competitors che possano fornire servizi di ingegneria analoghi.
Per fare questo il professionista deve comprendere concetti che in genere non ha imparato all’Università, concetti sia tecnologici che di approccio al calcolo strutturale.
Questa “porta stretta” attraverso la quale è necessario passare diventa opportunità di fornire servizi e prestazioni ben superiori alla concorrenza. Oggi infatti i professionisti capaci di gestire progettazioni strutturali FRC sono ben pochi, mentre la tecnologia è in espansione e i trend indicano un rafforzamento anche a seguito dell’imminente adozione normativa.

Utilizzare il software per progettare i calcestruzzi FRC
Non c’è dubbio che lo strumento di lavoro dell’ingegnere strutturista è il software di calcolo. Il Seminario ha mostrato il corretto approccio, il workflow, per il calcolo, la simulazione e il dimensionamento di componenti realizzati con FRC.
Le esperienze del Laboratorio Prove dell’Università di Brescia comparate con le simulazioni numeriche eseguite con il software DIANA (Fig. 1), illustrate nel Seminario dal Prof. Plizzari, hanno fornito indicazioni che confermano che per simulare correttamente il calcestruzzo fibro rinforzato è necessario considerare analisi che per il tradizionale calcestruzzo armato vengono trascurate in maniera penalizzante.

Fig. 1: Simulazione condotte dall’Università di Brescia mediante modelli numerici: in questo caso si tratta di serbatoi realizzati con FRC

Infatti il calcolo agli Stati Limite di Esercizio, per la valutazione dell’apertura delle fessure ed il calcolo agli Stati Limite Ultimi per la valutazione della capacità portante possono mettere in evidenza il beneficio dell’uso di fibro rinforzo solo se si considerano i diagrammi costitutivi effettivi a compressione e a trazione (Fig. 2) e la esatta disposizione di barre e staffe di armatura eventualmente presenti, come prescrivono le recenti norme.


Fig. 2: Geometria di un componente in calcestruzzo FRC con esatta disposizione di armature

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