Il calcestruzzo fibro-rinforzato: caratteristiche ed elementi per la progettazione

L'obiettivo di questa tesi è analizzare il calcestruzzo fibro-rinforzato (FRC), mettendo in evidenza le sue caratteristiche meccaniche, i requisiti di progettazione e le verifiche agli stati limite. Il calcestruzzo fibro-rinforzato si distingue per l'aggiunta di fibre che migliorano significativamente la resistenza post-fessurativa, senza influenzare sostanzialmente la resistenza a compressione o il modulo elastico del calcestruzzo tradizionale. Questo studio esamina diverse tipologie di fibre, incluse quelle in acciaio e polimeriche, e valuta il loro impatto sul comportamento del calcestruzzo, sia sotto carichi di flessione che di trazione. Il calcestruzzo è uno dei materiali più utilizzati in ambito edilizio grazie alla sua versatilità e resistenza. Tuttavia, presenta limiti significativi in termini di resistenza a trazione e durabilità. L'introduzione delle fibre nel calcestruzzo ha portato allo sviluppo del calcestruzzo fibro-rinforzato, un materiale composito che combina le proprietà della matrice cementizia con quelle delle fibre, migliorando la capacità del calcestruzzo di resistere alla formazione e alla propagazione delle fessure. Il calcestruzzo fibro-rinforzato è costituito da una matrice cementizia alla quale vengono aggiunte fibre corte di vari materiali come acciaio, carbonio, vetro e polipropilene. Le fibre d'acciaio sono le più comunemente utilizzate grazie alla loro elevata resistenza meccanica e alla capacità di migliorare significativamente la resistenza a trazione post-fessurativa del calcestruzzo. La lunghezza delle fibre, il loro rapporto d'aspetto e l'aderenza alla matrice sono fattori cruciali che influenzano l'efficacia del rinforzo. Le proprietà meccaniche del calcestruzzo fibro-rinforzato variano a seconda del tipo e della quantità di fibre aggiunte. L'aggiunta di fibre migliora principalmente la resistenza a trazione post-fessurativa, mentre la resistenza a compressione e il modulo elastico rimangono pressoché invariati rispetto al calcestruzzo tradizionale. Le fibre controllano la propagazione delle fessure, aumentando la tenacità del materiale e la sua capacità di assorbire energia. Il calcestruzzo fibro-rinforzato rappresenta un significativo miglioramento rispetto al calcestruzzo tradizionale, offrendo una maggiore resistenza a trazione post-fessurativa e una migliore durabilità. L'uso di fibre d'acciaio e polimeriche, insieme a tecniche di produzione avanzate, permette di ottenere materiali con prestazioni meccaniche superiori, adatti per applicazioni strutturali avanzate. Le verifiche agli stati limite e le prove meccaniche sono essenziali per garantire la sicurezza e l'efficacia delle strutture in calcestruzzo fibro-rinforzato.