Valutazione di vulnerabilità sismica di viadotti autostradali soggetti a degrado

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Autore: Maria Cristina Guagnano
Relatori: ing. Giuseppe Pasqualato, prof. Pietro Crespi
Azienda: SINECO S.p.A.
Master: Progettazione sismica delle strutture per costruzioni sostenibili a.a. 2014-2015

 

Negli ultimi decenni si è sviluppato un particolare interesse ingegneristico al tema della durabilità delle opere strutturali in calcestruzzo armato il quale ha condotto ad un marcato incremento degli studi di settore. I risultati di tali studi hanno ispirato le nuove generazioni di codici strutturali quali il Model Code 90 CEB-FIP, gli Eurocodici, le Norme europee e le Norme nazionali.

Tale aspetto assume particolare importanza sia nella fase iniziale di progettazione dell’opera sia durante la sua vita di servizio in quanto gli interventi di manutenzione sono strettamente legati al degrado della struttura ed in funzione di esso vengono programmati. È in effetti la stima del degrado e delle conseguenze che esso ha a livello di performance strutturale, nell’arco della vita di servizio dell’opera, che fornisce utili informazioni per la progettazione ed il management strutturale, entrambi finalizzati a garantire il buono stato della struttura riducendone conseguentemente i costi associati.

Monitorando lo stato di degrado delle strutture e studiandone gli effetti nel tempo, si nota infatti che la corrosione dei componenti strutturali in calcestruzzo armato è una delle cause che possono condurre la struttura al collasso in concomitanza con altri fattori, come le condizioni di carico di servizio oppure condizioni di carico eccezionali.

Nel seguente lavoro di tesi tale tematica è stata nello specifico riferita alle strutture da ponte, per cui la corrosione indotta da cloruri risulta essere particolarmente penalizzante. Poiché ponti e viadotti sono esposti direttamente agli attacchi dell’ambiente in cui si collocano, i loro elementi in calcestruzzo armato sono vulnerabili ai problemi di deterioramento delle barre di armatura e del calcestruzzo che si riflettono sulle prestazioni dell’intero complesso strutturale sia nei confronti degli stati limite di esercizio sia degli stati limite ultimi.

In particolare la combinazione del deterioramento strutturale e del danno indotto dal sisma sulle strutture si mostra essere una problematica che solo recentemente sta ricevendo la giusta considerazione. Il degrado gioca un ruolo importante da questo punto di vista soprattutto quando interessa le regioni delle pile in cui si sviluppano le cerniere plastiche, regioni in cui sono richieste particolari riserve di resistenza e duttilità. La corrosione, oltre ad abbattere la resistenza degli elementi strutturali, determina così una mutazione delle modalità di collasso che si indirizza progressivamente verso un collasso di tipo fragile.

In questo lavoro si è voluta indagare la performance sismica delle strutture a lungo termine, ponendo particolare attenzione all’influenza del degrado indotto da cloruri sulle proprietà meccaniche dei materiali. A tale scopo, dopo aver modellato il fenomeno di penetrazione dei cloruri, sono stati opportunamente scelti dei modelli tramite cui poter modificare i legami costitutivi dei materiali.

Infine è stata condotta un’analisi sismica non lineare statica, secondo procedure convalidate, in cui la capacità sismica del viadotto è determinata tenendo in conto gli effetti indotti dalla corrosione sulle barre di armatura e sul calcestruzzo. Poiché le regioni in cui si sviluppano le cerniere plastiche, quando la struttura è soggetta ad azioni sismiche, interessano i fusti delle pile (tipicamente la base), la corrosione viene considerata solo per siffatti elementi.

Per illustrare il procedimento di valutazione della performance sismica, mutevole nel tempo per effetto dal degrado, è stato studiato un viadotto facente parte della tratta autostradale A12, gestita da SINECO S.p.A. In particolare trattasi del viadotto Piana Battolla della società S.A.L.T. che si situa lungo il tronco Calvario – Santo Stefano dell’autostrada A12, tratta Sestri Levante – Livorno, tra gli svincoli di Brugnato e La Spezia.

Sono state così condotte varie analisi in corrispondenza di precise epoche, scelte a priori, in modo da poter indagare il comportamento a flessione e a taglio del viadotto, strettamente correlato alla mutazione del suo scenario strutturale.

Andamento del Momento-Curvatura al variare della vita della struttura

Andamento del Momento-Curvatura al variare della vita della struttura

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