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Applicazione ingegneristica dei profili in FRP nelle travi del telaio esterno di edifici a molti piani

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2018-07-16
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Il progetto di ingegneria FRP (polimeri rinforzati con fibre) "Enhanced Load-Bearing and Fire Resistance of Fiber Composite Material Structural Components" (TDA1-1), finanziato dal Fondo per l'innovazione del Centro di innovazione dei materiali non metallici nel 2022, mostra un progresso significativo nell’applicazione di profili pultrusi ultraleggeri e di grandi dimensioni in materiale composito. L'utilizzo di questi profili pultrusi nelle travi del telaio esterno dei grattacieli di Qingdao rappresenta un successo rivoluzionario.

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I materiali GFRP (polimeri rinforzati con fibra di vetro) forniti da Nanjing Spare Composite Yizheng Co., Ltd., sono progettati grazie agli sforzi di collaborazione di Vanke Green Research & Development Co., Ltd. e dell'Università di Tecnologia di Pechino. Le travi principali sono costruite con tubi rettangolari di grandi dimensioni 800*300, la luce della trave è di 17 metri e con un'altezza di 2,8 metri. Le travi superiori e inferiori pesano complessivamente 1,2 tonnellate. Il peso del profilo è di circa 33 kg al metro.

Affrontando problemi critici come il peso notevole, i costi elevati, i rischi per la sicurezza, la grave corrosione e le difficoltà di manutenzione associati alle tradizionali travi con telaio in acciaio nei grattacieli costieri di Qingdao, il team del progetto ha sviluppato in modo innovativo un nuovo tipo di trave con telaio sospeso esterno. Utilizzando profili pultrusi in materiale composito, il team non solo ha raggiunto la resistenza e la rigidità strutturale richieste, ma ha anche ottenuto una notevole riduzione del 75% del peso della struttura, garantendo la corretta attuazione del progetto.
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I profili pultrusi utilizzati comprendono travi principali (scatolari a tre celle), colonne (scatolari unicellulari) e griglie (scatolare unicellulari), composti da fibra di vetro e resina poliestere insatura, con massa fibrosa contenuto di circa il 70%. Questi materiali sono stati prodotti e preparati dalla Nanjing Spare Composite Yizheng Co., Ltd. del team di progetto.

Rispetto alle travi con telaio in acciaio, il peso proprio della struttura in profilo pultruso è ridotto di circa il 75%. Questa significativa riduzione del peso non solo riduce i requisiti di carico sui macchinari di ingegneria e allevia le esigenze di spazio in cantiere, ma migliora anche l'efficienza dell'installazione, risparmiando sui costi di manodopera e tempo. Secondo i calcoli delle unità di progettazione e costruzione, l’approccio del profilo pultruso può far risparmiare circa 5 milioni di RMB in costi di misura per il progetto.

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Le travi pultruse in FRP vantano attributi notevoli come leggerezza, elevata robustezza e resistenza alla corrosione, dimostrando un vasto potenziale nella costruzione di ingegneria civile nazionale e internazionale. La loro applicazione rappresenta un ideale di innovazione, offrendo una valida alternativa ai materiali e ai metodi tradizionali, indicando un passo avanti verso pratiche di costruzione più sostenibili ed economicamente vantaggiose.