Influenza delle temperature elevate sul comportamento strutturale degli incollaggi FRP-metallo

Nel settore dell’ingegneria civile, ed in particolare nell’ambito del ripristino e del recupero strutturale, si stanno imponendo in modo sempre più incisivo i materiali compositi fibrorinforzati (FRP, fiber Reinforced Polymers). Il successo di tali materiali in questo settore è legato a loro specifiche proprietà che li fanno prediligere in campi come quelli dell’ingegneria aeronautica o automobilistica: alti rapporti rigidezza/peso e resistenza/peso accoppiati a una loro intrinseca potenzialità di resistere più a lungo agli attacchi ambientali, almeno in riferimento a una determinata tipologia di attacchi e rispetto a materiali più tradizionali, come l’acciaio. Questi aspetti hanno indotto enti nazionali ed internazionali a stanziare rilevanti somme per migliorare il livello di conoscenza del comportamento degli FRP nelle applicazioni alle strutture civili. L’applicazione maggiormente interessante in campo civile, almeno dal punto di vista del numero di applicazioni, riguarda l’utilizzo degli FRP come rinforzi esterni di strutture. Pertanto numerose ricerche teoriche e sperimentali sono state finalizzate alla valutazione dell’efficienza del comportamento di tali elementi in termini di incremento della capacità portante, della rigidezza, della duttilità, del comportamento a fatica o sotto carichi ciclici e anche della durabilità. Questo ultimo aspetto merita di essere studiato, in relazione al fatto che le applicazioni finora eseguite sono relativamente recenti. Dal punto di vista meccanico, la modalità di crisi che mette a repentaglio l’efficacia del rinforzo è spesso quella nota in letteratura con il termine di debonding. E’ ormai assodato che l’efficacia del rinforzo in FRP è fortemente influenzata dalle caratteristiche del materiale a cui viene applicato. Questo aspetto è stato sicuramente ben sottolineato dai risultati delle ricerche fino ad ora pubblicate e che per la maggior parte riguardano le strutture in calcestruzzo. Nelle applicazioni di rinforzi esterni, di solito si tende a far sì che il materiale di rinforzo presenti una rigidezza superiore o comparabile con il materiale di cui è costituito il substrato. Questo è possibile nel caso di calcestruzzo o di metalli come l’alluminio; mentre la rigidezza del sistema FRP può essere inferiore rispetto a quella di elementi in acciaio. Questo può indurre a pensare che rinforzare elementi in acciaio con i materiali compositi possa apparire meno vantaggioso da un punto di vista meccanico. Tuttavia recentemente si sta diffondendo l’impiego degli FRP su strutture in acciaio per motivi economici e progettuali ben giustificabili. La facilità di applicazione degli FRP e la possibilità di eliminare elementi bullonati o saldati rappresentano altre due importanti motivazioni per incentivare la ricerca in tale settore. D’altra parte, l’applicazione dei rinforzi in materiale composito su metallo presenta alcune particolarità come, ad esempio, i problemi associati alla corrosione indotta dal potenziale galvanico, fenomeno legato al fatto che le fibre in carbonio sono buoni conduttori e soprattutto il comportamento della resina alle alte temperature, fenomeno accentuato dalla elevata conducibilità termica dei metalli. In riferimento al comportamento strutturale degli incollaggi FRP-metallo a temperature elevate, si riscontrano una conoscenza limitata, supportata da poche indagini sperimentali, e una lacuna evidente di modelli teorici. Non si sono reperiti in letteratura altri contributi sul tema dell’influenza delle temperature elevate, almeno per quanto riguarda le applicazioni su strutture civili. Si riscontra quindi una conoscenza limitata in questo settore, supportata da poche indagini sperimentali e una lacuna evidente di modelli teorici. In conclusione, si ritiene che sul tema dell’influenza delle temperature elevate sul comportamento meccanico dei rinforzi in FRP applicati alle strutture metalliche, sia necessario un approfondimento della ricerca.