La realizzazione di gallerie con segmenti prefabbricati in calcestruzzo fibrorinforzato (FRC) rappresenta oggi una delle tecnologie più avanzate nella costruzione sotterranea. Tuttavia, alcune condizioni strutturali richiedono prestazioni superiori, soprattutto in tratti soggetti a sollecitazioni flessionali elevate. È in questi casi che la soluzione ibrida FRC + GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) si rivela vincente.
Uno studio sperimentale condotto dall’Università di Roma Tor Vergata ha dimostrato come l’aggiunta di una gabbia perimetrale in GFRP all’interno dei segmenti prefabbricati migliori significativamente la resistenza alla flessione e riduca le fessurazioni sotto carichi reali, simulando sia sollecitazioni meccaniche che quelle della spinta del TBM (Tunnel Boring Machine).
Cosa sono i segmenti ibridi FRC + GFRP?
La tecnologia proposta unisce:
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Calcestruzzo fibrorinforzato con acciaio (FRC), noto per la sua resistenza e capacità di controllo delle fessure;
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Barre in GFRP, che offrono un’elevata resistenza a trazione, leggerezza, resistenza alla corrosione e totale assenza di conducibilità elettrica, rendendole ideali in ambienti aggressivi o esposti a correnti vaganti.
Le barre GFRP, disposte in forma di anelli curvi perimetrali (ϕ16 mm), sono state progettate per incrementare del 50% il momento flettente resistente, mantenendo semplicità costruttiva e posizionamento rapido.
Risultati dei test sperimentali
Lo studio ha confrontato segmenti FRC tradizionali con segmenti ibridi FRC + GFRP, sottoponendoli a:
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Prove di flessione su scala reale;
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Prove di carico puntuale per simulare la spinta del TBM.
1. Resistenza a flessione:
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Il segmento ibrido ha raggiunto un carico massimo di 367 kN, contro i 225 kN del segmento solo FRC (+63%).
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Le fessure risultano ridotte del 60% grazie alla sinergia tra fibre e armatura in GFRP.
2. Spinta del TBM:
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Il GFRP ha dimezzato l’ampiezza delle fessure sotto carico di esercizio (1580 kN) e ridotto del 37,5% quelle sotto la spinta massima (2670 kN).
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Dopo il rilascio del carico, le fessure nei segmenti ibridi risultano inferiori di circa 33% rispetto ai segmenti tradizionali.
Vantaggi della soluzione ibrida
✅ Aumento della capacità portante
✅ Riduzione delle fessurazioni
✅ Maggiore durabilità in ambienti aggressivi
✅ Eliminazione del rischio di corrosione delle armature
✅ Velocità di produzione e montaggio dei segmenti
Verso il futuro del tunnelling
Questa ricerca conferma che i segmenti prefabbricati in FRC rinforzati con barre GFRP rappresentano una soluzione altamente efficace, soprattutto in gallerie poco profonde o in attraversamenti critici dove la componente flessionale è preponderante.
Contribuiscono non solo a migliorare le prestazioni strutturali, ma anche a prolungare la vita utile dell’infrastruttura, riducendo i costi di manutenzione e il rischio di degrado precoce.