Fonte: Roberto Leon, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Virginia Tech, Blacksburg, VA

I materiali polimerici rinforzati con fibre (FRP) sono materiali compositi formati da fibre longitudinali incorporate in una resinapolimerica, creando così una matrice polimerica con fibre allineate lungo una o più direzioni. Nella sua forma più semplice, le fibre nei materiali FRP sono allineate in modo ordinato e parallelo, conferendo così caratteristiche del materiale ortotropico, il che significa che il materiale si comporterà in modo diverso nelle due direzioni. Parallelamente alle fibre, il materiale sarà molto forte e/o rigido, mentre la perpendicolare alle fibre sarà molto debole, in quanto la resistenza può essere attribuita solo alla resina anziché all'intera matrice.

Un esempio di questa configurazione unidirezionale sono le barre di rinforzo in FRP disponibili in commercio, che imitano le barre di acciaio convenzionali utilizzate nella costruzione in cemento armato. I materiali FRP sono utilizzati sia come strutture autonome come ponti pedonali e scale, sia come materiali per rafforzare e riparare le strutture esistenti. Le piastre sottili e lunghe sono spesso epossidate alle strutture in calcestruzzo esistenti per aggiungere resistenza. In questo caso, le barre FRP fungono da rinforzo esterno. Le barre e le piastre in FRP sono più leggere e resistenti alla corrosione, quindi stanno trovando applicazioni in ponti e parcheggi, dove le lamelle antighiaccio portano a un rapido deterioramento delle barre convenzionali.

In questa esercitazione di laboratorio, verrà studiato il comportamento di trazione di un campione unidirezionale, con particolare attenzione alla sua resistenza e capacità di deformazione finali. Ci si aspetta che il comportamento del campione sia elastico fino al fallimento, che dovrebbe verificarsi in modo improvviso ed esplosivo. Questo comportamento dovrebbe essere contrastato con quelli degli acciai duttili, che presentano un'ampia capacità di deformazione e indurimento della deformazione prima del fallimento.

1. Prendere le dovute precauzioni di sicurezza e indossare protezioni per gli occhi perché il guasto esplosivo tipico di questi esemplari fa volare molti piccoli frammenti affilati.
2. Ottenere quattro campioni FRP. Due proverranno da una piastra FRP unidirezionale in vetro trasparente da 0,5 pollici tagliata in campioni da 1 "x 8", uno lungo la direzione delle fibre e uno perpendicolare alle fibre. Il terzo esemplare sarà un armatura in carbonio FRP da 0,25 pollici e il quarto sarà un armatura in vetro E da 0,25 FRP. Gli esemplari

Le curve di sollecitazione-deformazione tipiche per i campioni di lastra FRP di vetro E sono mostrate per la piastra con i due strati uniassiali allineati longitudinalmente (Fig. 1) e rispettivamente perpendicolarmente (Fig. 2) alla direzione di carico. Per il caso del carico applicato parallelamente alle fibre (Fig. 1), la forza massima era di 12,32 kips, corrispondente ad una resistenza alla trazione di 98,6 ksi. Il guasto si è verificato ad una deformazione del 2,98% e il modulo di el.

I materiali FRP sono compositi leggeri e resistenti ampiamente utilizzati in applicazioni civili, meccaniche e aerospaziali. Sono costituiti da fibre forti incorporate in una resina o in una matrice simile e sono fabbricati in molte forme, tra cui strisce e laminati prepeg. La loro resistenza e rigidità possono essere adattate variando le quantità, i tipi e la direzionalità delle fibre. I materiali FRP hanno una capacità di deformazione molto più piccola rispetto ai metalli o ai polimeri e danno poco preavviso di...