Influenza del degrado da carbonatazione sulla vita utile di viadotti esistenti

3D rendering del Gaziantep Integrated Health Campus

Autore: Alessandro Puccio

Relatori: ing. Giuseppe Pasqualato, prof. Pietro Crespi, ing. Marco Zucca

Azienda: SINECO S.p.A.

Master: Progettazione sismica delle strutture per costruzioni sostenibili a.a. 2015-2016

 

Il progressivo deterioramento delle infrastrutture in cemento armato nel corso del tempo implica una riduzione della loro capacità resistente unitamente ad una perdita di duttilità che può modificarne il comportamento da duttile a fragile. Alla luce di ciò la valutazione delle condizioni strutturali di un viadotto richiede una preventiva valutazione del suo stato di degrado indotto dalla corrosione. Questo aspetto diventa ancora più importante in zona sismica laddove, oltre alla resistenza, la duttilità gioca anch’essa un ruolo importante.

In questo lavoro è stato analizzato un viadotto sottoposto a degrado da carbonatazione con il metodo pushover multimodale in cui le fonti di non linearità sono state concentrate alla base delle pile trattandosi di uno schema isostatico. Il degrado è stato modellato introducendo variazioni nel legame costitutivo dell’acciaio e riducendo opportunamente i diametri delle barre longitudinali e trasversali.

Le analisi sono state condotte studiando due diverse intensità di corrosione (media e forte) e simulando il degrado ad un tempo t=45 anni ottenuto come differenza tra l’anno di costruzione del viadotto, il 1970, e l’anno 2015.

Il modello contenente le cerniere plastiche a rotazione modificate in funzione del degrado ha mostrato un generale aumento del periodo della struttura all’aumentare del degrado oltre ad una perdita di resistenza e duttilità di quest’ultima che nel caso di intensità di corrosione media porta a decrementi dell’indice di rischio IRa del 4% in direzione trasversale e del 6% in direzione longitudinale rispetto al caso di viadotto non degradato.

Analizzando invece il meccanismo fragile di taglio si denotando decrementi dell’indice di rischio IRa del 7% nella direzione trasversale e dell’8% in quella trasversale.

Gli andamenti dell’indice di rischio e della vita utile della struttura in funzione del tempo seguono due differenti percorsi in funzione dell’intensità del degrado applicata. Nel piano tempo – vita utile unendo i punti relativi alla struttura al tempo t=0 (assenza di degrado) e al tempo t=45 (degrado allo stato attuale) si ottiene una retta che, se estrapolata ci permette di predire la vita utile della struttura soggetta a degrado da carbonatazione in funzione del tempo.

Un possibile sviluppo futuro potrebbe essere quello di svolgere analisi in un gruppo di viadotti con schema isostatico ma con numero di campate e loro luce differente in modo tale da ottenere curve parametriche da associare ad abachi in grado di fornire la vita utile di un viadotto conoscendo solamente i dati relativi al degrado, al numero di campate e alla loro lunghezza.

Modello di Tuutti

Figura 1: Modello di Tuutti

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