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Influenza della corrosione sul comportamento ciclico di pilastri in c.a.
22/11/2016
Fabio Di Carlo
Alberto Meda
Zila Rinaldi
Articolo tratto dagli Atti del XVI CONVEGNO ANIDIS - www.anidis.it
 
The analysis of structures damaged by seismic actions has shown how, very often, poor mechanical properties and lack of structural detailing are combined to the corrosion presence in the rebars. This phenomenon, main cause of degradation in r.c. structures in non exceptional conditions, can have significant effects on the seismic behaviour, leading to dangerous strain localizations and variations of strength distribution and rotation capacity. Aim of the present work is the numerical evaluation of the influence of the corrosion of steel rebars on the cyclic behaviour of r.c. columns. The corrosion phenomenon is simulated accounting for both the geometrical and mechanical variations of the bar properties, furthermore the steel rebar buckling is considered. The model is validated through a comparison with the results of experimental tests developed at the University of Bergamo, on full-scale elements. The comparative analysis highlights the effectiveness of the numerical model in simulating the experimental response.
 
INTRODUZIONE
La riduzione di vita utile dovuta a fenomeni di corrosione è causa di preoccupazione per numerose strutture in cemento armato, soprattutto se realizzate con calcestruzzi di scarsa qualità.
Gli effetti strutturali della corrosione sono molteplici e ben noti. Oltre alla ovvia riduzione di sezione resistente delle barre d’armatura, può verificarsi una significativa riduzione di duttilità delle barre (Cairns et al., 2005; Imperatore, Rinaldi, 2008), e quindi di duttilità locale dell’elemento. La formazione degli ossidi, inoltre, può causare fessurazione e localizzazione di tensioni, ed influenzare il comportamento d’aderenza (Almusallam et al., 1996; Coronelli, 2002; Prieto et al., 2011).
Di conseguenza, il comportamento sismico di una struttura degradata può essere ben diverso da quanto atteso, poiché, a causa della corrosione, possono generarsi pericolosi fenomeni di localizzazione delle deformazioni, tali da indurre variazioni delle modalità di rottura.
Tale problematica, seppur di grande rilevanza, appare ancora non sufficientemente analizzata in letteratura tecnica. Molti studi sono oggi disponibili sul comportamento di elementi trave in c.a. o in precompresso, soggetti ad azioni statiche (Rodriguez et al., 1996; Castel et al., 2000; Coronelli e Gambarova, 2004; Rinaldi et al., 2008; Rinaldi et al., 2010).
La previsione della capacità portante di elementi in cemento armato soggetti a corrosione delle barre di armatura è generalmente condotta con approcci semplificati, basati sulla riduzione dell’area di acciaio. Tali metodologie, seppur idonee alla determinazione del carico ultimo, possono essere non adatte, o addirittura fuorvianti nella definizione della duttilità locale e globale. Il comportamento ciclico di barre corrose è trattato in (Apostolopoulos, 2007; Hawileha Rami et al., 2011; Kashani et al., 2013). Un minor numero di studi è disponibile sul comportamento ciclico di elementi corrosi (Ou et al., 2012; Ma et al., 2012, Cardone et al., 2013; Meda et al., 2014).
 
Scopo del presente lavoro è la valutazione del comportamento strutturale di pilastri in c.a. con armatura corrosa, soggetti a carichi ciclici, attraverso modellazioni numeriche. Particolare cura è posta nella definizione del modello tridimensionale e nella simulazione della corrosione delle barre, attraverso la variazione del legame costitutivo dell’acciaio.

Il modello numerico è sviluppato, e quindi validato, con esplicito riferimento ai campioni sperimentati presso l’Università di Bergamo su pilastri, in scala reale, soggetti a corrosione delle armature e a carichi ciclici (Meda et al., 2014) . 

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