Rinforzo di strutture in calcestruzzo vecchie e nuove

Finora, le armature in acciaio delle strutture in calcestruzzo sono state per lo più precompresse idraulicamente. Ciò richiede tubi di guaina per la guida dei cavi di precompressione, ancoraggi per la trasmissione della potenza e presse idrauliche piene d'olio. L'ingombro di tutti questi apparati ha creato le condizioni geometriche di base per qualsiasi struttura in cemento armato precompresso; il successivo irrigidimento delle strutture più vecchie, quindi, talvolta fallisce a causa dell'elevato ingombro di questo metodo collaudato.

In circa 15 anni di lavoro di ricerca, gli esperti della Empa e la società spin-off re-fer AG hanno ora portato a maturazione un metodo alternativo: leghe a memoria di forma a base di ferro che si contraggono quando vengono riscaldate e quindi precompongono in modo permanente la struttura in calcestruzzo. Si può quindi rinunciare alla precompressione idraulica: è sufficiente riscaldare brevemente l'acciaio, ad esempio con corrente elettrica o radiatori a infrarossi. Il nuovo materiale da costruzione viene commercializzato con il nome di "memory-steel". Diversi progetti pilota, come il rinforzo di vari soffitti in cemento armato, hanno già avuto successo.

Sviluppo del nuovo materiale da costruzione

Lo sviluppo dell'"acciaio a memoria" è iniziato nei primi anni 2000. Nei decenni precedenti, l'Empa aveva già svolto un lavoro pionieristico nel rinforzo successivo del calcestruzzo utilizzando la plastica rinforzata con fibre di carbonio (CFRP). Da qui l'idea di utilizzare leghe a memoria di forma per precompattare il calcestruzzo. Le prove iniziali con le leghe di nichel-titanio sono state positive. Ma il materiale, conosciuto in medicina, è troppo costoso per essere utilizzato nel settore delle costruzioni. Nel 2009, i ricercatori dell'Empa sono riusciti a sviluppare una lega a memoria di forma a base di ferro, che hanno anche brevettato. Nel 2012, i ricercatori guidati da Julien Michels hanno infine fondato la società ri-fer AG.

Nuove possibilità per vecchi edifici

L'"acciaio della memoria" sarà inizialmente utilizzato soprattutto per rinforzare retroattivamente gli edifici esistenti. Ad esempio, non appena si installano nuove finestre, porte o vani ascensore nella struttura in calcestruzzo di un vecchio edificio, il rinforzo della struttura portante è spesso inevitabile. Negli edifici industriali, a volte è necessario aumentare la capacità di carico di un vecchio controsoffitto. Grazie al "memory-steel", questi compiti possono essere risolti facilmente anche in spazi ristretti: o una striscia di acciaio speciale viene fissata sotto il soffitto con dei tasselli e poi riscaldata con l'elettricità o con un radiatore a infrarossi. In alternativa, l'armatura può anche essere inserita nel calcestruzzo: A tale scopo, prima si fresa una fessura nella superficie del soffitto in calcestruzzo, poi si inserisce nell'incavo una barra d'armatura nervata in "acciaio a memoria" e la si riempie con una malta speciale. Infine, il profilo viene riscaldato con l'aiuto della corrente continua e quindi precompresso. Un'altra variante consiste nell'incorporare la barra di rinforzo in un ulteriore strato di calcestruzzo proiettato.

Elementi prefabbricati in calcestruzzo con geometria speciale

In futuro, il nuovo materiale da costruzione potrebbe anche essere un mezzo efficace per produrre elementi prefabbricati in calcestruzzo con una geometria finora sconosciuta. Con i metodi di precompressione idraulica finora diffusi, nelle strutture curve si verifica un attrito che limita fortemente l'uso di questo metodo. Con un profilo di "acciaio a memoria" annegato nel calcestruzzo, è ora possibile realizzare strutture altamente curve: quando viene riscaldato, il profilo si contrae uniformemente su tutta la lunghezza senza perdite per attrito e trasferisce la tensione al calcestruzzo.