Rinforzo in vetroresina sottile. Credito:Toyohashi University of Technology.
Il gruppo di ricerca (guidato dal professor Yukihiro Matsumoto) formato dal Dipartimento di Architettura e Ingegneria Civile dell'Università di Tecnologia di Toyohashi e dall'Istituto di ricerca interdisciplinare ispirato all'elettronica (EIIRIS) ha proposto e dimostrato un metodo per migliorare il comportamento dinamico delle connessioni bullonate utilizzando la fibra di vetro Materiali polimerici rinforzati (GFRP).
Poiché i materiali pultrusi in GFRP utilizzati nelle applicazioni edili hanno direzioni delle fibre rinforzate allineate lungo l'asse dell'asse dell'elemento, le connessioni imbullonate sono fragili e presentano uno svantaggio di progettazione. Il team di ricerca ha dimostrato che un notevole aumento della resistenza del cuscinetto può essere ottenuto incollando una sottile lastra in GFRP, che utilizza un materiale di base multiassiale modellato mediante stampaggio a trasferimento di resina sottovuoto che consente uno stampaggio di alta qualità, alla connessione bullonata. Il team di ricerca ha anche dimostrato che questo metodo potrebbe migliorare il fragile comportamento alla frattura delle connessioni articolari. I risultati di questo studio consentiranno di progettare strutture edilizie più sicure, più sicure e più leggere con una maggiore durata.
A causa del suo peso leggero e dell'elevata resistenza, le applicazioni per il polimero rinforzato con fibre (FRP), come il suo utilizzo nella riparazione e nel rinforzo di edifici esistenti, ponti pedonali e paratoie, e si prevede che saranno utilizzati nelle riparazioni di emergenza di strutture e la struttura degli edifici in futuro. Il metodo della pultrusione, uno dei metodi per la produzione di elementi in FRP, può produrre elementi lunghi con una produttività estremamente elevata. È un metodo di stampaggio comunemente usato per i membri dell'architettura FRP. Tuttavia, poiché il metodo di pultrusione posiziona generalmente molte fibre rinforzate, che garantiscono la resistenza e la rigidità dei materiali FRP, nella direzione della pultrusione (lungo l'asse longitudinale dell'asta), è noto che mostra danni locali e fratture fragili attorno ai fori dei bulloni quando i collegamenti vengono effettuati mediante bulloni, ecc. Pertanto, è necessario prestare attenzione a questo comportamento di frattura.
Pertanto, il team di ricerca ha condotto ricerche per ridurre al minimo l'aumento di peso e costi di produzione e per migliorare il comportamento dinamico delle connessioni bullonate utilizzando lo stampaggio a trasferimento di resina sottovuoto, utilizzato per realizzare parti di navi e pale di turbine eoliche in FRP e incollando una lastra GFRP spessa diversi millimetri e con più direzioni delle fibre.
Rafforzando le aree necessarie con solo la quantità necessaria di GFRP, hanno dimostrato nei loro esperimenti che la forza di connessione del polimero rinforzato con fibre può essere aumentata in modo significativo senza perdere la produttività o le proprietà di leggerezza dell'FRP. Inoltre, sulla base dei risultati sperimentali e delle formule di progettazione esistenti, il team di ricerca ha anche proposto una formula di progettazione per quando viene utilizzato il metodo di rinforzo delle connessioni proposto e ha fornito con successo dati che possono essere applicati nella progettazione.
Il leader del gruppo di ricerca, il professor Yukihiro Matsumoto, afferma che "come suggerisce il nome, il polimero rinforzato con fibre è un materiale che richiede il buon uso delle fibre. Abbiamo raggiunto questa idea osservando i comportamenti di frattura delle connessioni attraverso esperimenti precedenti e raccogliendo informazioni su vari metodi di stampaggio FRP. Sebbene sia semplice, ciò di cui avevamo bisogno era solo l'incollaggio di una lastra sottile sulla connessione. Sono sorpreso che siano stati osservati buoni effetti considerando attentamente la direzione della fibra. Penso che siano stati ottenuti risultati utili e generici per l'entusiasmo dei dottorandi nella determinazione di variabili sperimentali e nello sviluppo di un piano sperimentale."
Andando avanti, il gruppo di ricerca dimostrerà l'efficacia del metodo di connessione proposto attraverso esperimenti di connessione che presuppongono strutture costruttive, nonché esperimenti e analisi di campioni a grandezza naturale e promuoverà lo sviluppo di queste connessioni rinforzate, mirando alla loro applicazione come metodo di rinforzo per strutture FRP esistenti.
La ricerca è stata pubblicata su Polymer Composites e Polimeri . + Esplora ulteriormente
