Valutazione del rinforzo su pila da ponte in calcestruzzo armato soggetta a degrado da cloruri

Analisi/confronto della risposta di una pila da ponte in condizioni integre, di degrado e consolidata

Obiettivo del presente lavoro è stato quello di valutare e mettere a confronto la risposta di una pila da ponte, esistente in calcestruzzo armato – soggetta ad azione sismica – in condizioni integre, di degrado e consolidata.

Pila integra: pila senza degrado, progettata, realizzata con le norme e le tecniche di 50 anni fa e verificata con le NTC 2018;

Pila degradata: pila soggetta a degrado da cloruri allo step temporale 50 anni;

Pila consolidata: pila incamiciata con armatura aggiuntiva e betonticino cementizio reodinamico colabile a ritiro compensato tipo FLUECO 60 della linea Restauro e Protezione DRACO. Questo betoncino, fibrato con speciali fibre sintetiche in PAN (poliacrilonitrile), è indicato per il ripristino di strutture in calcestruzzo danneggiate, anche fortemente armate ed in ambienti aggressivi. È resistente, infatti, all’azione della CO₂ ed è caratterizzato da una elevata resistenza ai cloruri e ai solfati; è, inoltre, totalmente impermeabile e resistente ai salti termici. Non presenta cavillature o fessurazioni da ritiro plastico/igrometrico, anche alle lunghe stagionature, assicurando un’estensione della vita utile del manufatto.

Pila da ponte a telaio in calcestruzzo: il caso studio analizzato

Il caso studio, come premesso, riguarda una pila da ponte a telaio in calcestruzzo armato (C25/30, FeB44k) di età pari a 50 anni, soggetta ad azione simica e collocata, idealmente, nei pressi di Tito in provincia di Potenza. La struttura è composta da due pilastri 160x160 cm armati con 40 φ 28 e staffe φ 8 passo 15, altezza 8 m + 8 m, una trave intermedia 120x120 cm armata con 24 φ 20 e staffe φ 8 passo 20, un pulvino di sommità 280x200 cm armato con 40 φ 24 e staffe φ 14 passo 20, due plinti di fondazione di lato 442.84x442.84 cm su cinque pali da 1000 di lunghezza pari a 15 m.

È stato ipotizzato – sul pulvino di sommità - un carico verticale concentrato di 2000 KN al centro e in corrispondenza dell’asse baricentrico dei due pilastri e di 1000 KN alle estremità.

Le armature longitudinali, dei due pilastri a sezione quadrata del φ 28, sono state assoggettate all’azione dei cloruri con determinazione della profondità di corrosione a 50 anni pari a Xcorr = 2 mm circa. Tali armature del φ 28, sono state considerate - nelle analisi numeriche globali – in corrispondenza della sola pila integra. La pila degradata è stata valutata, sempre con armature del φ 28, ma predisponendo in input una Xcorr = 2 mm, un fattore R=1 (in quanto tale fattore è stato già considerato pari a R=6 nelle analisi locali) e un modello di corrosione localizzata alla Rodriguez-Vidal. Infine, la pila consolidata è stata valutata con armature esistenti del φ 28 – 2 mm = φ 26 in modo da simulare il danno ereditato e con una incamiciatura costituita da 40 φ 16, staffe φ 8 passo 25 e spessore del betoncino FLUECO 60 (C45/55) pari a 5 cm (vedi figure seguenti commentate).

Analisi numerica locale

Le analisi numeriche locali sono state eseguite sulla sezione dei pilastri che compongono la pila allo scopo di ottenere, allo step temporale 50 anni, la profondità di corrosione media sulle barre di armatura. Si tratta di una analisi, nel tempo, relativamente all’azione dei cloruri in accordo alla Seconda Legge di Fick.

Dati essenziali per le analisi evolutive locali:

• sezione 160x160
• calcestruzzo C25/30
• acciaio FeB44k
• copriferro = 3 cm
• concentrazione cloruri iniziale = 0%
• concentrazione critica = 0,5%
• concentrazione superficiale = 2,5%
• R = 6
• D_RCM,0 = 315.36 mm²/anno
• Ke = 1
• Kt = 1
• α = 0,3
• t₀ = 0,0767 anni

Analisi numerica globale

Le analisi numeriche globali sono state eseguite al fine di ricavare le curve di capacità della struttura integra, degradata e consolidata, per fare un confronto in termini di resistenza e capacità di spostamento. Inoltre sono stati determinati gli indicatori di rischio.

Curve di capacità allo SLV ed indicatori di rischio in direzione X

Si riportano le curve in direzione X allo stato limite di salvaguardia della vita e lo stato di danneggiamento della struttura.

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