L'accoppiamento legno-materiali compositi si presenta
particolarmente interessante e potenzialmente ricco di aspettative
positive. L'esigenza principale che si è manifestata in questi anni
è stata quella di conferire maggiore resistenza e rigidezza agli
elementi strutturali in legno massiccio o lamellare, rispetto
alle prestazioni che il materiale ligneo da solo è in grado di
offrire.
In passato, prima che si iniziasse a parlare di impiego strutturale
dei materiali compositi, numerose tecniche sono state sperimentate
per conferire maggiore resistenza e rigidezza agli elementi
strutturali lignei. Tuttavia a causa delle difficoltà di
realizzazione, elevati costi, e la esigua versatilità delle
tecniche studiate, tali soluzioni non hanno trovato un adeguato
livello di commercializzazione/divulgazione e quasi nessuna ha
raggiunto lo status di tecnica universalmente riconosciuta e
adottata.
A fronte di quanto esposto i materiali compositi fibrorinforzati
presentano alcuni evidenti vantaggi, prestandosi ad applicazioni
di semplice realizzazione e di estrema versatilità, sia per il
recupero dell'esistente sia per la progettazione di nuovi elementi.
Il sodalizio del legno con gli FRP si presenta particolarmente
riuscito in termini di compatibilità e complementarietà di
caratteristiche. Basti pensare ad una delle peculiarità più
apprezzate del legno, la leggerezza, che non viene assolutamente
intaccata da un intervento di rinforzo con FRP. Parimenti, i
difetti più vistosi del legno, come ad esempio l'elevata
disomogeneità meccanica legata alla presenza di un cospicuo numero
di difetti, risultano notevolmente mitigati dalla sinergia con un
altro materiale strutturalmente efficiente, quale il composito
fibrorinforzato.
A favorire infine un loro impiego sempre più diffuso ha contribuito
la recente pubblicazione da parte del Consiglio Nazionale delle
Ricerche, delle "Istruzioni per Intervento di Consolidamento
Statico di Strutture Lignee mediante l'utilizzo di Compositi
Fibrorinforzati" (CNR-DT 201/2005), garantendo gli strumenti
tecnologici/analitici per il loro dimensionamento e installazione.
Le principali applicazioni degli FRP nel rinforzo/consolidamento di
strutture lignee riguardano:
1. Rinforzo di elementi lignei prevalentemente inflessi: quali singole travi, putrelle di solai o singoli elementi di sistemi strutturali più complessi, quali capriate e telai. Il rinforzo può essere costituito da lamine o fogli di varia costituzione, applicati secondo criteri tali da conseguire vantaggi in termini di resistenza, di deformabilità oppure di duttilità.
2. Rinforzo di strutture per azioni nel piano: un caso tipico è l'applicazione ai solai di legno o ai solai misti, che pur presentando ottime caratteristiche in termini di leggerezza, resistenza, isolamento acustico e compartimentazione, offrono limitata rigidezza e modesta efficienza nei confronti della trasmissione delle forze orizzontali nel piano. Tale requisito, peculiare di una corretta progettazione in zona sismica, può essere facilmente conferito solidarizzando il tavolato o la soletta esistente con un reticolo di rapida esecuzione, costituito da due o più orditi di nastri di FRP disposti ortogonalmente fra loro.
3. Rinforzo delle unioni fra gli elementi lignei: i risultati conseguibili riguardano principalmente la riduzione del rischio di rottura per trazione perpendicolare alle fibre, la diminuzione delle distanze fra i connettori e tra questi e il bordo, il miglioramento del comportamento ultimo della connessione e l'incremento delle capacità di dissipazione isteretica delle connessioni sotto carichi ciclici. I casi che ricorrono nella pratica tecnica sono molteplici e possono coinvolgere la trasmissione di sollecitazioni assiali, flettenti e taglianti. Si possono distinguere:
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