Le fibre solitamente usate per elementi strutturali in profili strutturali FRP sono in fibre di vetro di tipo lungo e continuo. Le fibre presentano in trazione medesimo comportamento elasto-fragile, senza riscontro di tratti di incrudimento e softening; mentre in compressione la risposta è deficitaria rispetto alla precedente, a differenza dell’acciaio che presenta un comportamento omogeneo e simmetrico (isotropo).

 

Fibra di rinforzoResistenza a trazione  [MPa]Modulo elastico   [GPa]Deformazione a rottura [‰]Coefficiente di dilatazione termica long. [10-6 °C-1]Coefficiente di dilatazione termica rad. [10-6 °C-1]
Fibre di Carbonio2400 – 5700290 – 4003 – 18-1,6 – 0,17 – 12
Fibre di Aramide2400 – 315062 – 14215 – 44 – 360/
Fibre di Vetro3300 – 450072 – 8748 – 503 – 5/
PVA870 – 13508 – 2890 – 170//

Tabella 1 – Prestazioni meccaniche delle principali tipologie di fibre di rinforzo

(Salvatore Russo, “Strutture in composito”, Hoepli)

La matrice deve principalmente svolgere una funzione di protezione e coesione nei confronti delle fibre impregnate, creando inoltre continuità materica e comportamentale del prodotto finito e garantendo la corretta trasmissione degli sforzi nella sezione. Per contro, dalla tabella seguente che riporta i valori caratteristici delle principali resine impregnanti, si evince che esse condizionano non in positivo la risposta elastica, la resistenza a trazione e la resistenza a compressione del composito.

MatriceModulo long. a trazione Ei [GPa]Resistenza a trazione si  [MPa]Densità g [g/cm3]Modulo di elasticità a flessione [GPa]Coefficiente di espansione termica       [10-6 °C]Assorbimento acqua          [%]
Poliestere2,0 – 4,540 – 1051,2 – 1,4/50 – 1000,14 – 0,7
Epossidica2,5 – 4,550 – 1351,1 – 1,3/40 – 650,10 – 0,15
Poliammidica/110 – 1201,403,0 – 5,0900,20 – 0,30
Fenolica/50 – 601,30/40 – 1200,10 – 0,20

Tabella 2 – Caratteristiche meccaniche delle principali tipologie di matrici termoindurenti

(Salvatore Russo, “Strutture in composito”, Hoepli)

Il prodotto dell’unione dei due materiali non è dunque la fusione delle prestazioni positive di ognuno di essi, ma un connubio delle componenti caratteristiche proprie di matrice e fibra: l’elevata resistenza a trazione delle fibre viene mitigata dalle scarse caratteristiche della resina, che però garantisce duttilità di forma, coesione materica e risposta meccanica omogenea.

MaterialeDensità g [gcm3]Resistenza a trazione  [MPa]Modulo elastico longitudinale [GPa]Deformazione a rottura [‰]Coefficiente di dilatazione termica long. [10-6 °C-1]
GFRP (Glass Fiber Renforced Polymer)1500 – 2200600 – 80030 – 4214 – 2010
CFRP (Carbon Fiber Renforced Polymer)1500 – 22001200 – 3000110 – 16012 – 150
AFRP (Aramid Fiber Renforced Polymer)1500 – 22001000 – 180046 – 7225 – 40– 6

Tabella 3 – Caratteristiche meccaniche dei materiali compositi più diffusi

(Salvatore Russo, “Strutture in composito”, Hoepli)

 [A seguire seconda parte de “Comportamento dei Profili Pultrusi FRP in Fibra di Vetro”]

Share
2402 View