Verifiche sperimentali in esercizio della durabilità di elementi vibrofiniti in c.a.p soggetti a condizioni ambientali severe

Le grandi lastre alveolari in c.a.p sono prodotte da oltre 35 anni dal Gruppo Centro Nord con armatura a taglio nelle nervature destinate anche per coperture di gallerie artificiali stradali e ferroviarie, in condizioni ambientali severe, tali da generare possibile carbonatazione, fessurazione e/o degrado del copriferro.

Nella memoria viene presentata una approfondita indagine sperimentale su strutture in esercizio da oltre 25 anni in ambiente aggressivo, rispettivamente: un solaio interrato di garage in ambiente marino (Genova); un impalcato di stazione ferroviaria interrata (Torino), interessato da fenomeni diffusi di percolamento per impermeabilizzazione difettosa. L’elaborazione dei risultati sperimentali relativi alla determinazione della profondità di carbonatazione, alle misure del potenziale e della velocità di corrosione hanno consentito di quantificare il livello di degrado e di stimare la vita residua degli impalcati prefabbricati. Nella memoria vengono anche analizzate alcune ipotesi di monitoraggio che potrebbero essere previste nel progetto, da attivare preliminarmente all’esercizio delle infrastrutture.

Innovazione tecnologica e produttiva del GCN

Il Gruppo Centro Nord fin dalla metà degli anni 60 tra le prime aziende ha promosso e sviluppato l’impiego dei solai alveolari in Italia, investendo in ricerca e tecnologie che hanno permesso di passare dalla produzione di elementi di 8 cm di spessore (1966) ai 100 cm di spessore ideati e realizzati sul finire dell’anno 2004. Il sempre più largo impiego di solai alveolari in costruzioni industriali e commerciali, e la domanda di maggiori luci e sovraccarichi hanno reso interessanti e richiesti tali spessori.

La maggiore altezza e gli elevati carichi anche dinamici connessi al loro utilizzo hanno reso necessario l’inserimento di armature taglio-resistenti nelle nervature verticali e di reti metalliche nella soletta d’intradosso. Le armature metalliche sono state adeguate nel corso degli anni agli affinamenti tecnologici delle vibro finitrici e dei progetti esecutivi.

L’innovazione tecnologica nella produzione di lastre alveolari è stata sviluppata in Italia, unica al mondo, mediante una sinergia tra NORDIMPIANTI, produttore di macchine vibrofinitrici e impianti con le due unità produttive del GRUPPO CENTRO NORD, con sede a Verona e a Novara ed il know- how esportato anche all’estero (Spagna, Portogallo e Malta).

Caratteristiche delle sezioni e armature

Una delle innovazioni più importanti in questi elementi precompressi è la possibilità di incorporare armature continue e/o locali taglio resistenti nelle nervature verticali, che hanno uno spessore standard di 60-80 mm, ma che può essere incrementata fino a 160/180 mm per particolari esigenze progettuali in caso di incendio (Gallerie artificiali RFI per Alta Velocità).
L’armatura principale è costituita da trefoli prete- si con un’area totale fino a 3000 mm² posizionati fino a 5 livelli diversi, tre nella soletta inferiore e due nella parte più alta della sezione.

Le travi scatolari FORAP permettono la predisposizione di una maggiore armatura di precompressione senza che questa generi problemi di “spalling” data l’armatura taglio-resistente (normalmente costituita da una rete elettrosaldata) che assorbe le tensioni di trazione proprie dello sviluppo della precompressione.
È possibile inoltre l’applicazione di tali elementi con collegamento diretto con travi in opera anche in spessore di solaio, senza necessità di dente d’appoggio, o l’impiego per sovraccarichi tipici degli impalcati stradali, data l’armatura a taglio sempre presente nelle nervature verticali.

Tale armatura può essere integrata agli appoggi con staffe aggiuntive per coprire i maggiori valori di taglio di progetto in presenza di momenti di incastro in tali sezioni
Inoltre può essere prevista fuoriuscente all’estradosso per collegarsi con l’armatura della soletta collaborante.

Esempi applicativi e di indagine

Il continuo sviluppo e le nuove applicazioni di questi grandi elementi precompressi prodotti in continuo, hanno determinato la necessità di approfondire il comportamento di tali elementi con nuove e più mirate ricerche teoriche e sperimentali.

Dopo oltre 26 anni di applicazioni in ambienti anche aggressivi, l’attività sperimentale, di cui più avanti viene data una sintesi, ha interessato le strutture del parcheggio pubblico “Calata Salumi” in Genova e la copertura della stazione GTT di Torino Caselle e si è proposta di stimare il livello di degrado delle strutture in c.a.p. ed il livello di corrosione dell’armatura pretesa degli impalcati.

L’indagine ha preso spunto dalla necessità di quantificare la durabilità delle lastre in c.a.p. preteso del tipo RAP e FORAP prodotte dal Gruppo Centro Nord dopo un numero significativo di anni di esercizio in condizioni severe rispettivamente:

• 26 anni per l’autorimessa di “Calata Salumi” al Porto Antico di Genova, ubicata in ambiente marino e quindi in classe di esposizione XC ed XS;
• 22 anni per la Stazione GTT di Torino Caselle con evidenti problemi di percolazione di acque meteori- che e quindi in una condizione di criticità nei con- fronti della carbonatazione (classe di esposizione XC).

Le attività sperimentali sono consistite nella determinazione della profondità di carbonatazione, nel- la misura del potenziale e della velocità di corrosione dei trefoli, pretesi, delle lastre in c.a.p.

Indagine e risultati sperimentali

Per ciascun sito è stata prevista una prima fase di campagna con prove e prelievi in situ seguita da una successiva fase di prove di laboratorio. Nella prima parte il rilievo visivo delle condizioni del manufatto, compreso lo stato del trefolo, in prossimità del prelievo, ha anticipato l’esecuzione delle prove.

È stato misurato lo spessore del copriferro ed è stata eseguita la misura del potenziale e della velocità di corrosione in corrispondenza di 6 lastre tipo RAP per il sito di Genova e di 4 lastre tipo FORAP per il sito di Torino.
In laboratorio sono stati determinati, a tre profondità, il valore del grado pH e la percentuale di cloruri presenti nel calcestruzzo prelevato dal sito di Geno- va ed il solo valore del grado pH del calcestruzzo delle carote prelevate dal sito di Torino Caselle.

Le Figg. 5 e 6 riportano l’ubicazione, in pianta, dei prelievi eseguiti, in corrispondenza dei quali so- no state successivamente eseguite le misure del potenziale e della velocità di corrosione.

La misura della resistenza opposta dall’armatura alla sua polarizzazione che, ovviamente, risulta influenzata dalle condizioni esterne ambientali in cui l’armatura si trova (condizioni chimiche e fisiche del calcestruzzo, umidità, % di cloruri,…), permette di risalire alla velocità di corrosione; più alta è la resistenza opposta alla sua polarizzazione, più bassa sarà la velocità di trasmissione della corrente e di conseguenza la velocità di diffusione dei fenomeni di corrosione.

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Nei prossimi paragrafi si parlerà di:

• conclusioni sperimentali;
• monitoraggio in esercizio;
• considerazioni sulla durabilità di elementi cellulari con precompressione pre-tesa.

La presente memoria è tratta da Italian Concrete Conference - Napoli, 12-15 ottobre 2022
Evento organizzato da aicap e CTE