L’acciaio ha un modulo elastico di circa 200 GPa. Un tipico profilo pultruso in vetro/poliestere ha un modulo longitudinale nell’ordine di circa 17–30 GPa, a seconda della sezione e del contenuto di fibre. A parità di sezione una trave in fibra di vetro si inflette quindi circa da sette a dodici volte più dell’acciaio sotto lo stesso carico.
Che cosa significa in pratica
- Dimensioni prima di tutto in base alla freccia. Verifichi il limite di esercizio (un limite tipico è luce/200–luce/250, fissato dalla norma del progetto) prima di verificare la resistenza.
- Tenga conto della freccia da taglio. A differenza dell’acciaio, il PRFV ha un basso modulo di taglio, quindi sulle luci corte la quota di taglio nella freccia è significativa.
- Tenga conto dello scorrimento viscoso. Sotto carico prolungato il PRFV continua a inflettersi nel tempo; i carichi permanenti richiedono rapporti di sollecitazione più bassi.
- Rottura fragile. Il PRFV non snerva, quindi non c’è duttilità che avverta; i progetti usano coefficienti di sicurezza maggiori e seguono una norma di progetto per la pultrusione (per esempio EN 13706 o il manuale di progetto del fornitore).
- Collegamenti. Bullonare e incollare; non saldare. Verifichi rifollamento e distanze dai bordi con i dati del fornitore.
A pari rigidezza: quanto più leggero è davvero il PRFV?
La densità del PRFV è circa un quarto di quella dell’acciaio, ma per eguagliare la rigidezza di una trave in acciaio la sezione in PRFV deve essere più grande. A titolo di esempio, prenda una trave in acciaio (200 GPa, 7,85 g/cm³) e una trave in PRFV della stessa forma (1,9 g/cm³) ingrandita fino a ottenere la stessa freccia. Per sezioni geometricamente simili la rigidezza cresce con la quarta potenza della dimensione e il peso con il quadrato:
| Modulo del PRFV | Rigidezza necessaria (rapporto tra E) | Ingrandimento in ogni dimensione | Peso risultante del PRFV |
|---|---|---|---|
| 20 GPa | 10,0× | 1,78× | 77% del peso della trave in acciaio |
| 30 GPa | 6,7× | 1,61× | 62% del peso della trave in acciaio |
Quindi, a pari rigidezza, il risparmio di peso è reale ma molto minore di quanto suggerisca il rapporto di densità (qui circa 25–40%). Le sezioni reali non sono geometricamente simili; usi quindi questo dato solo per orientarsi e chieda un confronto calcolato per la sua luce e il suo carico.
Dove il PRFV vince comunque
| Fattore | Trave in fibra di vetro | Trave in acciaio |
|---|---|---|
| Densità | circa 1,8–2,0 g/cm³ | circa 7,85 g/cm³ |
| Corrosione | Non arrugginisce; resina scelta per l’ambiente chimico | Richiede rivestimento o zincatura, manutenzione ripetuta |
| Elettrico | Non conduttiva | Conduttiva |
| Conducibilità termica | Molto bassa | Alta |
| Movimentazione | Abbastanza leggera da posare a mano molte sezioni | Richiede prima un mezzo di sollevamento |
| Rigidezza (modulo) | circa 17–30 GPa | circa 200 GPa |
| Fuoco | Richiede un sistema ignifugo o fenolico per applicazioni classificate | Perde resistenza ad alta temperatura ma non brucia |
| Costo iniziale | Di solito più alto al metro | Di solito più basso |
Scelga il PRFV quando …
- la struttura si trova in presenza di sostanze chimiche, nebbia salina, umidità o lavaggi, dove l’acciaio richiede manutenzione costante;
- la neutralità elettrica o magnetica è un requisito di sicurezza o dell’apparecchiatura;
- il peso di montaggio o l’accesso è il fattore limitante;
- luce e carico sono moderati e una sezione più alta è accettabile.
Scelga l’acciaio quando …
- luci lunghe, carichi pesanti o limiti di freccia molto stretti guidano il progetto;
- serve un’alta classe di resistenza al fuoco senza sistemi speciali;
- l’ambiente è asciutto e mite e conta soprattutto il costo iniziale più basso.
Il costo sul ciclo di vita favorisce il PRFV solo quando manutenzione, fermi o sostituzione sono davvero costosi nell’ambiente; in un edificio asciutto e pulito l’acciaio è normalmente più economico anche sull’intera vita. Chieda un preventivo per entrambi prima di decidere.
Veda le nostre travi a I in fibra di vetro e i profili strutturali. Un esempio di dimensionamento correlato per sezioni cave: esempio di dimensionamento di un tubo quadro in PRFV e la guida alla scelta della resina.
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Guangdong Haikuo Composite Materials Co., Ltd. (Huizhou, Guangdong) progetta internamente i propri stampi di pultrusione e produce profili in PRFV su misura. Ci invii un disegno, un campione o semplicemente l’applicazione e l’ambiente, e le diremo che cosa è fattibile.
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