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Jul 17, 2023

Il Michigan espande l’uso della fibra di carbonio come materiale alternativo per i ponti

La fibra di carbonio continua a crescere in popolarità come alternativa ai ponti in cemento armato con acciaio e un recente rapporto indica che il materiale può resistere ad anni di condizioni meteorologiche avverse. Lawrence

La fibra di carbonio continua a crescere in popolarità come alternativa ai ponti in cemento armato con acciaio e un recente rapporto indica che il materiale può resistere ad anni di condizioni meteorologiche avverse.

La Lawrence Technological University ha testato per quattro anni componenti polimerici rinforzati con fibra di carbonio per determinare quanto avrebbero resistito alle intemperie del Michigan e ad altre condizioni. Il seguente rapporto per il Dipartimento dei trasporti del Michigan è stato nominato uno dei 16 migliori progetti di ricerca nel 2020 dal Comitato consultivo per la ricerca presso l’American Association of State Highway and Transportation Officials.

"Gli investigatori hanno scoperto che i filamenti di CFRP hanno resistito bene alle condizioni che simulavano il clima rigido del Michigan", afferma un comunicato stampa dell'MDOT. “Umidità, pioggia, pioggia gelata e sbalzi termici estremi non hanno influenzato in modo significativo la resistenza o le proprietà meccaniche del materiale nel tempo. Inoltre, i risultati dei test hanno dimostrato che alcuni parametri attualmente accettati per il CFRP sono conservativi e possono essere aggiornati”.

Il rapporto indica che la resistenza alla trazione garantita per il CFRP raccomandata dal produttore può essere notevolmente aumentata ai fini della progettazione.

I ricercatori hanno sottoposto i filamenti di CFRP a 300 cicli di gelo-disgelo, eventi di incendio e altre prove. “Ora, i progettisti di ponti dispongono delle informazioni e delle specifiche di cui hanno bisogno per prevedere le prestazioni del CFRP in una varietà di condizioni reali, nonché degli strumenti di progettazione per futuri progetti di ponti”, afferma MDOT.

Il CFRP è visto come un’alternativa al cemento armato con acciaio, che può corrodersi nel tempo a causa degli elementi e portare a costose riparazioni. MDOT afferma che i fili in fibra di carbonio resistono alla corrosione, durano più a lungo e richiedono meno manutenzione.

"Poiché il CFRP non è corrosivo, stiamo eliminando il rischio di deterioramento del calcestruzzo dovuto alla corrosione dell'acciaio, che è la causa principale della riduzione della vita utile dei ponti", afferma Matthew Chynoweth, ingegnere capo dei ponti dell'MDOT e direttore del Bureau of Bridges and Structures dell'MDOT. . MDOT ha l'obiettivo di raggiungere una vita del ponte di 100 anni. MDOT e Lawrence Tech studiano il CFRP dal 1988.

MDOT riferisce che dal suo primo utilizzo nel 2001 – per il primo ponte in cemento precompresso CFRP a tre campate del paese, costruito a Southfield – più di una dozzina di ponti nello stato hanno precompressione e posttensione CFRP. Questi includono il ponte I-75 in direzione sud di Detroit che ha travi precompresse CFRP lunghe 140 piedi e due ponti per una I-94 rinnovata.

Uno degli svantaggi è che il CFRP costa di più, quindi MDOT afferma di poter realizzare solo pochi ponti all’anno con il materiale composito. Tuttavia, il fornitore di cavi compositi in fibra di carbonio dell'agenzia, Tokyo Rope, ha costruito un impianto di fabbricazione nel Michigan, che ha ridotto alcuni costi e tempi di consegna, afferma Chynoweth.