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Gli Struts compositi sono adatti all'ambiente di estricazione?

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Puntone di stabilizzazione per veicoli pesanti Super X-Strut 4Se state prendendo in considerazione i puntoni compositi pultrusi in fibra di vetro rinforzata (FRP), considerate quanto segue. Vogliamo essere certi che conosciate non solo i vantaggi di questi materiali, ma anche le caratteristiche non così desiderabili. Grazie a questa conoscenza, potrete prendere una decisione informata sulla scelta del materiale per i puntoni. Vi invitiamo a scegliere il materiale più sicuro e sensato per la vostra applicazione. Ci sono diversi aspetti ambientali, di manipolazione, di stoccaggio e di applicazione di cui dovete essere pienamente consapevoli che possono non solo aumentare la vita utile del vostro puntone in composito, ma anche fornirvi informazioni critiche per la sicurezza della vita che potrebbero evitarvi una situazione disastrosa. In un articolo dell'Università del Missouri, Antonio Nanni afferma che "usare l'FRP nell'applicazione sbagliata è come infilare un piolo quadrato in un buco rotondo".

È molto probabile che il vostro interesse per i puntoni in materiale composito sia dovuto ad alcune pubblicità che li descrivono come "più forti dell'acciaio", non conduttivi, leggeri, ecc. Queste affermazioni sono in parte veritiere, ma è necessario conoscere tutta la verità per effettuare una scelta ponderata.

Gli Struts compositi sono adatti all'ambiente di estricazione?

Tratto da: https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a403282.pdf

Per quanto riguarda la resistenza dei compositi FRP pultrusi rispetto all'acciaio, gli ingegneri dei compositi hanno suggerito che l'area della sezione trasversale del composito dovrebbe essere circa tre volte l'area della sezione trasversale di una struttura simile in acciaio per eguagliare la resistenza. In altre parole, per eguagliare la resistenza di un tubo quadrato d'acciaio da 2" con parete spessa 1/8", sarebbe necessario un tubo quadrato in composito da 2" con parete spessa circa 3/8". Unità per unità l'acciaio è più resistente della maggior parte dei compositi pultrusi in FRP.

Nella foto in alto, i prototipi in composito FRP (polimero rinforzato con fibra di vetro) di Res-Q-Jack. A causa degli scarsi risultati dei test, Res-Q-Jack ha concluso che questo materiale non può essere utilizzato per l'estricazione.

I compositi FRP pultrusi hanno scarse prestazioni quando si tratta di carichi d'urto trasversali. Si tratta di materiali che non si vogliono far cadere su oggetti o su cui far cadere oggetti. In un semplice test, un peso rotondo di 6 libbre è stato fatto cadere dall'altezza della vita su un pezzo quadrato di 2,5" di tubo composito pultruso FRP con una parete spessa ¼". Il materiale è stato distrutto dall'impatto. Lo stesso test eseguito su un tubo d'acciaio zincato di 2,25 pollici quadrati con una parete spessa 1/8" ha prodotto pochi effetti. Un altro problema nel mondo dei compositi è rappresentato dalle giunzioni a perno. Occorre prestare molta attenzione alla scelta dei dispositivi di fissaggio e alla progettazione dei giunti, a causa della bassa capacità di carico dei fori. I perni e quindi i fori devono essere di grande diametro per distribuire il carico portante su una superficie maggiore della parete. L'acciaio, invece, può sopportare un carico portante molto più elevato. Un perno da 3/8" di diametro a doppio taglio polverizzerà la parete laterale di un tubo composito pultruso FRP quadrato da 2" con una parete spessa ¼" a circa 6.000 libbre. Un tubo quadrato in acciaio da 2" con una parete da 1/8" sopporterà circa il doppio del carico senza danni al foro.

Se l'ambiente di applicazione prevede l'abrasione, è meglio evitare i materiali compositi. I tubi pultrusi in composito FRP sono molto sensibili all'usura abrasiva. Il contatto strisciante tra questo materiale e qualsiasi materiale abrasivo come asfalto, cemento o altri materiali danneggia la superficie del tubo. I graffi o le scanalature che si verificano rimuovono il velo protettivo che favorisce la resistenza ai raggi UV e la protezione delle fibre. L'usura può essere così significativa da mettere in dubbio la resistenza del tubo. Si ritiene che l'usura sia causata dal contatto vibratorio tra i supporti dei puntoni e i puntoni in materiale composito durante il trasporto. L'usura osservata consisteva in una rientranza orizzontale sulla faccia di una parete del tubo. La profondità dell'incavo era di circa 1/16". Si tratta di 25% dello spessore della parete se si utilizza un materiale da ¼". I manicotti protettivi simili a quelli utilizzati per le bombole SCBA in materiale composito possono essere una buona soluzione per l'usura legata allo stoccaggio.

Tratto da: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.165.1163&rep=rep1&type=pdf

Anche l'umidità può causare problemi ai materiali compositi. Liquidi come acqua, olio, carburante e fluidi corporei non possono penetrare in un materiale composito FRP pultruso quando tutte le superfici esposte sono sigillate e prive di danni. Tuttavia, i tubi in composito utilizzati per i puntelli di stabilizzazione hanno le estremità esposte tagliate, fori trasversali e, se utilizzati in un ambiente aggressivo come l'estricazione, molto probabilmente presentano danni da abrasione e/o impatto. Queste sono tutte vie che permettono all'umidità proveniente da una fonte d'acqua o da un'atmosfera umida di entrare nella matrice e di occupare i vuoti. L'umidità può portare al rigonfiamento del materiale composito. In caso di sezioni telescopiche ravvicinate, ciò può causare problemi di telescopicità. L'umidità incorporata nel puntone influisce sulla rigidità dielettrica, riducendo anche la capacità di isolamento elettrico del materiale. A seconda dell'alcalinità dell'acqua e del tipo di fibra, l'umidità può avere un effetto corrosivo sulle fibre. L'umidità nei compositi può essere rimossa in un forno di essiccazione.

Tratto da: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.165.1163&rep=rep1&type=pdf

I compositi FRP possono contenere additivi che ritardano gli effetti dei raggi UV. Questo additivo protettivo dovrebbe resistere per qualche tempo, anche se la sua efficacia decade con il passare del tempo. Tuttavia, i danni superficiali eliminano la copertura protettiva, consentendo ai raggi UV di diventare un problema. La "fioritura delle fibre" è una forma di danno da UV.

Tratto da: https://www.wernerco.com/docs/default-source/literature/gm6070-fg-techmanual.pdf?sfvrsn=dda06ff2_2

Le alte temperature possono essere un problema per i materiali compositi. Non ci preoccupiamo tanto della temperatura dell'aria, quanto della temperatura dell'asfalto e delle temperature vicine alla superficie dove possono essere installati i puntoni. Le alte temperature possono ridurre la resistenza dei compositi. Secondo un produttore di tubi in FRP, 100°F riducono la resistenza di 15%, 125°F la riducono di 30% e 150°F la riducono di 50%. Qual è la temperatura della superficie stradale a Phoenix quando la temperatura dell'aria è di 120°F? Una fonte indica che una temperatura dell'aria di 86°F alla luce diretta del sole può produrre una superficie stradale di 131°F.

Per quanto riguarda l'uso dei compositi pultrusi FRP come isolanti elettrici: Sì, i compositi FRP sono ottimi isolanti elettrici se il materiale è pulito, asciutto e non danneggiato. Come già detto, l'umidità e la contaminazione possono ridurre significativamente le capacità isolanti del materiale.

A prescindere dai problemi che possono influire negativamente sulla capacità isolante, in una situazione di rischio elettrico, non è molto utile avere un puntone isolato con un raccordo terminale in acciaio non isolato che il vigile del fuoco tiene in mano mentre si aggancia al veicolo.

Le proprietà di conducibilità elettrica non dovrebbero essere un problema, non solo per le ragioni sopra esposte, ma anche per il semplice motivo che sarebbe ridicolo stabilizzare consapevolmente un veicolo carico. Se il soccorritore non sa che il veicolo è carico, è nei guai se tiene in mano una testa di puntone non isolata mentre aggancia il veicolo. Il materiale del puntone è irrilevante. Si deve comunque considerare la sfida di fissare il sistema di ritenuta di base al veicolo. In definitiva, la rigidità dielettrica del puntone non è un problema.

Tenendo presente quanto sopra, non dovrebbe sorprendere che non raccomandiamo l'uso di puntoni pultrusi in composito FRP per il soccorso quotidiano di veicoli, poiché l'ambiente è semplicemente troppo duro per questo materiale. Tuttavia, questi puntoni leggeri possono essere la soluzione per un'altra operazione di soccorso specifica che potreste incontrare. Può essere utile averne un set a disposizione per quelle situazioni in cui i puntoni devono essere trasportati a grande distanza per raggiungere la scena del crimine, come ad esempio in una situazione selvaggia.

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