Le fibre di carbonio in ambito strutturale

Le fibre di carbonio vengono molto utilizzate in ambito edilizio sotto forma di nastri e di reti per il rinforzo strutturale di elementi esistenti oppure sotto forma di barre di rinforzo al posto della classica armatura metallica. Quest’ultime prendono il nome di C-Bar.   
Per realizzare i manufatti in fibra di carbonio come le barre pultruse, i nastri e le reti è necessario unire due elementi: le fibre, che rappresentano il materiale strutturale responsabile delle proprietà meccaniche e la resina, che rappresenta invece la matrice all’interno della quale i filamenti di fibra sono immersi.  
Alla matrice è affidato il compito di “legare” insieme le fibre.

Le fibre di carbonio utilizzate in ambito strutturale possiedono elevate caratteristiche meccaniche e un’elevata resistenza mantenendo però un peso ridotto.

Questa caratteristica permette il loro utilizzo nel rinforzo di elementi strutturali di edifici esistenti senza inficiare eccessivamente sul peso degli elementi strutturali stessi e quindi senza aumentare i carichi di esercizio delle strutture da consolidare.
Oltre alle due caratteristiche sopra riportate le fibre di carbonio possono essere utilizzate in ambienti molto umidi poiché assorbono pochissima acqua. La percentuale di assorbimento si aggira attorno allo 0,1%. [G. Breda, Uso del carbonio in edilizia, Edilizia in un click]
Infine il carbonio resiste facilmente alle alte temperature rispondendo in questo modo ai requisiti necessari per la progettazione antincendio.

Tuttavia, le fibre di carbonio presentano anche degli svantaggi legati soprattutto alla loro progettazione e realizzazione. 

Le fibre di carbonio devono, infatti, essere progettate in maniera adeguata e da tecnici specializzati per una buona riuscita del progetto. Esse devono inoltre essere poste in opera da personale competente e formato.
In questi ultimi anni l’uso più evidente delle fibre di carbonio in ambito edilizio riguarda il rinforzo strutturale dei nodi trave-pilastro mediante nastri in fibra.
L’obiettivo di questi interventi è quello di aumentare in maniera considerevole la resistenza a taglio della trave e del pilastro nel punto di convergenza.

I nodi trave-pilastro, infatti, rappresentano dei punti deboli delle strutture intelaiate in c.a. progettate considerando solamente i carichi verticali. Ciò è dovuto quasi sempre alla scarsa quantità di armatura a taglio in queste zone.  
Vista la loro importanza però, in fase di consolidamento, si cerca sempre di ripristinare la corretta gerarchia delle resistenze tra gli elementi, in accordo con le Norme Tecniche per le costruzioni, con appositi nastri in fibra di carbonio. 
In questo modo si rende la struttura molto più prestante e resistente all’azione di carichi che agiscono orizzontalmente come ad esempio la sollecitazione di un sisma.

Studente Magistrale in Ingegneria Civile, curriculum Strutture presso l'Università degli studi di Trieste.

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