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Con il crescente interesse per i rinforzi non metallici, una delle domande più importanti è stata: questi materiali sono pronti per l'uso standard nell'edilizia?

La risposta è ora un sicuro sì. Nel 2024, il German Institute for Building Technology (DIBt) ha concesso l'approvazione tecnica generale Z-1.6-308 per le griglie di rinforzo in carbonio, supportata da una linea guida nazionale appena pubblicata dal Comitato tedesco per il calcestruzzo armato (DAfStb).

Si tratta di un importante passo avanti per ingegneri, progettisti e urbanisti che desiderano costruire strutture più leggere, più durevoli e resistenti alla corrosione, senza la necessità di permessi speciali o complesse approvazioni personalizzate.

Per comprendere meglio l'importanza di questa pietra miliare, abbiamo parlato con il dott. Marcus Hinzen , responsabile dello sviluppo prodotti presso Solidian, che è stato direttamente coinvolto nel processo di approvazione e sviluppo delle linee guida.

In questa intervista spiega cosa comprende l'approvazione, come influisce sulla libertà di progettazione e quali sono le prospettive per i rinforzi non metallici in Germania e nel resto del mondo.

Puoi spiegare brevemente cosa copre l' omologazione tecnica nazionale tedesca (Z-1.6-308) e perché è importante per i rinforzi non metallici?

I rinforzi non metallici sono un prodotto da costruzione altamente innovativo, ma fino a poco tempo fa non erano ancora regolamentati. Non esistono inoltre norme di prodotto che definiscano i requisiti per i rinforzi non metallici nello stesso modo in cui siamo abituati per l'acciaio di rinforzo o le fibre di acciaio. La ragione di ciò non è la mancanza di interesse da parte dei comitati di standardizzazione, ma piuttosto il fatto che i rinforzi attualmente disponibili sul mercato sono altamente individualizzati e non possono essere descritti in termini di geometria e proprietà. Questa situazione richiede il rilascio di singole approvazioni di prodotto da parte del DIBt (Istituto tedesco per la tecnologia edile) , che servono legalmente come sostituto completo delle norme di prodotto che non esistono ancora. Pertanto, ottenere un'approvazione di prodotto è il requisito fondamentale per la costruzione senza ulteriori approvazioni normative.

Il contenuto di tale approvazione del prodotto include, da un lato, una definizione dei limiti di applicazione, poiché non tutte le aree della costruzione quotidiana possono essere coperte contemporaneamente. Ad esempio, varie varianti geometriche delle griglie in carbonio sono già coperte dall'approvazione per l'uso in applicazioni prevalentemente statiche e sottoposte a sollecitazioni di flessione. Ciò significa che la maggior parte delle applicazioni può già essere affrontata. D'altro canto, l'approvazione del prodotto fornisce tutti i parametri di progettazione necessari per la pianificazione strutturale.

Ma come si possono progettare le strutture? Tutte le linee guida di progettazione pertinenti fanno riferimento al rinforzo in acciaio.

Questa è una domanda legittima. Dopo tutto, le approvazioni di prodotto, proprio come un ETA (European Technical Assessment) a livello europeo, includono solo i parametri di progettazione, ma non le regole di progettazione. Per questo motivo, era necessario colmare anche questa lacuna. Pertanto, il Comitato tedesco per il calcestruzzo armato (DAfStb) ha iniziato presto a istituire un gruppo di lavoro per lo sviluppo di una linea guida tedesca. Tale linea guida in genere segue la struttura dell'Eurocodice e integra le normative mancanti per nuovi metodi di costruzione o prodotti edilizi innovativi.

Solidian ha partecipato attivamente a questo processo e ha contribuito allo sviluppo della linea guida. La prima edizione della linea guida, intitolata "Strutture in calcestruzzo con rinforzo non metallico", è stata pubblicata nel 2024. In combinazione con un'approvazione del prodotto, ora consente l'uso completamente privo di approvazione del rinforzo non metallico nelle aree di applicazione menzionate in precedenza.

Quali sono i principali requisiti tecnici e gli standard prestazionali che i rinforzi non metallici devono soddisfare secondo queste normative?

La cosa grandiosa delle attuali normative è che, mentre abbiamo definito con precisione quali parametri sono importanti e come devono essere testati, abbiamo fissato pochissimi limiti o valori minimi. Ad esempio, tutte le combinazioni di materiali di fibre e polimeri ad alte prestazioni possono essere generalmente approvate. Tuttavia, devono essere sottoposte a test di prestazione standardizzati, che possono dare come risultato valori di progettazione molto buoni o più deboli. Gli unici requisiti sono che il rinforzo deve essere impregnato con un polimero e che sia il materiale in fibra che il polimero devono essere innocui nell'interazione con il calcestruzzo.

In che modo l'approvazione influisce sulla progettazione e sul dimensionamento degli elementi in calcestruzzo che utilizzano il rinforzo in carbonio Solidian GRID?

L'approvazione generale per l'edilizia (abZ) per solidian GRID offre agli utenti un'ampia gamma di vantaggi. Ingegneri e progettisti possono ora utilizzare solidian GRID senza la necessità di costose approvazioni individuali o test approfonditi. Poiché il rinforzo in carbonio non si corrode, la copertura in calcestruzzo per la protezione dalla corrosione non è più necessaria. Ciò consente la progettazione di elementi in calcestruzzo più sottili e leggeri, riducendo il consumo di materiale, il peso e le emissioni di CO₂. Allo stesso tempo, il rinforzo in carbonio mantiene la sua resistenza alla trazione eccezionalmente elevata per oltre 100 anni. Le aree di applicazione ideali includono facciate, ponti, elementi prefabbricati, pannelli a parete sottile e strutture a guscio. L'approvazione generale per l'edilizia elimina molte barriere all'uso del rinforzo in carbonio solidian GRID. Progettisti e ingegneri possono ora lavorare in modo più semplice ed efficiente con rinforzi non metallici senza la necessità di approvazioni aggiuntive. La capacità di progettare strutture in calcestruzzo più sottili e durevoli senza rischi di corrosione offre vantaggi sia economici che ecologici per il settore delle costruzioni.

Quali sono le principali differenze tra le griglie di rinforzo in carbonio e i tradizionali rinforzi in acciaio dal punto di vista normativo e applicativo?

Da una prospettiva normativa, grazie alla linea guida DAfStb e alla nostra approvazione, fortunatamente non ci sono più differenze significative tra rinforzo in acciaio e in carbonio. Finché i progetti rimangono entro i limiti di applicazione definiti dalla linea guida e dall'approvazione, il rinforzo in carbonio può essere pianificato con la stessa libertà del rinforzo in acciaio. Ho già affrontato le differenze nel potenziale di applicazione. La resistenza alla corrosione del rinforzo in carbonio, che consente una durata utile di 100 anni , e la capacità di progettare strutture più snelle e più efficienti in termini di risorse sono vantaggi chiave della costruzione con rinforzo in carbonio. Tuttavia, non abbiamo ancora discusso un altro aspetto cruciale:
L'industria del cemento, in quanto importante emettitore di CO₂, lavora da anni su concetti di leganti innovativi e alternativi. Questi sforzi sono spesso limitati dal fatto che la passivazione dell'armatura in acciaio non può più essere garantita in determinate condizioni. L'uso di rinforzi non metallici apre possibilità completamente nuove per l'industria del cemento , poiché non è più necessario considerare la protezione dell'armatura in acciaio.

Quali sono le restrizioni o limitazioni imposte dall'approvazione di cui progettisti e ingegneri devono essere a conoscenza?

Come accennato in precedenza, l'approvazione del prodotto include alcune limitazioni di cui gli ingegneri strutturali devono attualmente tenere conto. L'elenco seguente evidenzia alcuni punti chiave:

• Per evitare la corrosione da contatto, non utilizzare rinforzi in acciaio e carbonio insieme nelle aree sottoposte a sollecitazioni di trazione.
• La formatura in loco non è ancora possibile con i nostri attuali rinforzi in carbonio basati su resina epossidica. Tuttavia, stiamo lavorando attivamente a una soluzione adatta.
• I carichi di fatica non sono ancora coperti: l'approvazione si applica attualmente solo ai carichi quasi statici, prevalentemente non dinamici.
• L'uso della griglia solidiana come rinforzo al taglio non era incluso nella prima edizione dell'approvazione.

Quali sono i prossimi passi nello sviluppo delle normative per i rinforzi non metallici in Germania e nell'UE? Come vede il futuro di questi materiali nell'edilizia?

Alcune delle limitazioni nella prima edizione della linea guida tedesca non sono tecnicamente giustificate, ma semplicemente non sono state affrontate in tempo a causa di vincoli di programmazione. Altre restrizioni non erano ancora completamente sviluppate al momento della pubblicazione. Stiamo quindi già lavorando intensamente a una seconda edizione della linea guida, che consentirà possibilità di applicazione notevolmente ampliate. Le aggiunte principali includono:

• Il comportamento a fatica del rinforzo in carbonio, che ne consente l'impiego nella costruzione di ponti.
• Precompressione con tendini in carbonio, particolarmente importante in quanto l'elevata resistenza alla trazione delle fibre di carbonio può essere sfruttata in modo molto efficiente nelle applicazioni di precompressione.
• Progettazione antincendio, ovvero valutazione della capacità portante ad alte temperature.
• Utilizzo del rinforzo in carbonio Solidian GRID per il rinforzo al taglio.

Si prevede che questa seconda edizione della linea guida venga pubblicata nel 2026 e sarà la linea guida più completa per il rinforzo non metallico, molto più estesa delle attuali disposizioni del nuovo Eurocodice. Per questo motivo, sono in corso degli sforzi per incorporare il contenuto della linea guida nell'Allegato nazionale tedesco all'Eurocodice. Guardando ancora più avanti, speriamo che altri paesi europei si allineino alle normative tedesche e adottino il contenuto della linea guida.