Patologie: stima dei coefficienti di sicurezza in sezioni in calcestruzzo armato soggette all’azione dei cloruri
Nell'articolo sono presenti simulazioni di danni a cui sono soggette le strutture esistenti, come la penetrazione dei cloruri. Due i casi studio analizzati, la sezione di una trave perimetrale integra e l'analisi sulla stessa introducendo l’ipotesi di prefessurazione iniziale.
I danni a cui sono soggette le strutture esistenti in calcestruzzo armato
La sempre più importante esigenza di riconoscere i danni a cui sono soggette le strutture esistenti, ci ha portato in questi anni a proporre, ai professionisti del settore, un codice di calcolo capace di simulare, numericamente, la penetrazione dei cloruri – in accordo alla Seconda Legge di Fick – nelle sezioni in calcestruzzo armato.
Sulla base dello spessore di calcestruzzo penetrato e della concentrazione dei cloruri, il codice di calcolo, provvede a declassare - nel tempo - le proprietà meccaniche dei materiali e stimare – allo step temporale desiderato - i relativi coefficienti di sicurezza allo SLU a partire dai domini di rottura. Per una migliore comprensione del testo, si suggerisce la lettura dell’articolo Propagazione anidride carbonica e cloruri nel calcestruzzo armato
CASO STUDIO 1 – Sezione senza fessurazioni preesistenti
Si riporta, come esempio numerico, una sezione di una trave perimetrale in calcestruzzo armato appartenente ad un edificio degli anni ottanta - collocato in prossimità del mare - (Fig. 1), soggetta, alla base, all’azione dei cloruri (Fig. 2).
![Figura 1 a sinistra: Geometria sezione; Figura 2 a destra: Armatura con degrado alla base (Degrado Next – Stacec Srl)](https://www.ingenio-web.it/upload/image/7/e/0/9a71ccd7db7214394132e2d13e458999eb209925.jpg)
Nella Fig. 2 è riportata la sezione armata con 5 Fi 16 inferiori, 3 Fi 16 superiori e 2+2 Fi 16 di parete. Si precisa che, il retino fucsia, intorno alle barre, sta ad indicare che è stato applicato il modello di degrado per corrosione localizzata alla Rodriguez.
L’esposizione ai cloruri, invece, riguarda solo la base inferiore della trave (vedi linea arancione tra i nodi 1 e 2).
Dati essenziali:
- sezione 30x50
- calcestruzzo C25/30
- acciaio FeB44k
- concentrazione cloruri iniziale = 0%
- concentrazione critica = 0,5%
- concentrazione superficiale = 3%
In Fig. 3 e 4 sono riportati ulteriori parametri utili per le simulazioni numeriche:
![Figura 3: Nel quadrante di sinistra sono riportati i coefficienti di diffusione. A destra la funzione invecchiamento](https://www.ingenio-web.it/upload/image/1/8/2/cdfdc10c176fc621f42e7a644aa5ab625dab9d92.png)
![Figura 4: A sinistra è riportata la concentrazione superficiale dei cloruri sulla faccia inferiore della trave. Si nota inoltre che la casella “Fessurato” NON è spuntata. A destra il modello di degrado utilizzato per le analisi numeriche.](https://www.ingenio-web.it/upload/image/d/4/d/37e7980d29bade3de2b14aa36da520b5126c2bb4.jpg)
Una volta inseriti i dati di input di cui sopra, sono state eseguite una serie di analisi numeriche evolutive adeguate a simulare l’ingresso dei cloruri nella sezione attraverso il copriferro pari a 2,5 cm. In seguito, si riportano, al variare del tempo, i risultati in termini di concentrazione dei cloruri, il calcolo del tempo di innesco, la profondità di penetrazione della corrosione nelle barre inferiori, lo stato di fessurazione (spalling) e la curva relativa ai coefficienti di sicurezza allo stato limite ultimo.
![Figura 5: Concentrazione cloruri a 10 anni in sezione non prefessurata. La curva viola è la isocritica allo 0,5%](https://www.ingenio-web.it/upload/image/9/2/0/7054b8b642dbeca918949464a5b3b1052b5b1601.jpg)
![Figura 6: Concentrazione cloruri a 20 anni in sezione non prefessurata](https://www.ingenio-web.it/upload/image/5/5/4/fa92e57b1af26909f8ad65b1258b2f5d3f313692.jpg)
![Figura 7: Concentrazione cloruri a 30 anni in sezione non prefessurata](https://www.ingenio-web.it/upload/image/b/1/6/849b729a3337a868dfb614d0b9411bdf08e35f40.png)
![Figura 8: Concentrazione cloruri a 40 anni in sezione non prefessurata](https://www.ingenio-web.it/upload/image/0/c/a/fd0509bf654ff179f6f53745a7a1f44e4a86b528.jpg)
![Figura 9: Concentrazione cloruri a 50 anni in sezione non prefessurata](https://www.ingenio-web.it/upload/image/1/b/c/fb6aa85e38b4eb67f1501c788e4f1eaa8be9ba08.jpg)
![Figura 10: Concentrazione cloruri a 60 anni in sezione non prefessurata](https://www.ingenio-web.it/upload/image/4/6/9/236061f874bbffcdc9abf22925a882bede8e6fcb.jpg)
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- CASO STUDIO 2 – Sezione con fessurazioni preesistenti
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