Effetto dei cicli gelo-disgelo sull’aderenza acciaio-calcestruzzo in elementi in c.a.

L’effetto dei cicli di gelo disgelo sulle caratteristiche di aderenza acciaio-calcestruzzo rappresenta una delle principali cause di degrado di strutture in c.a in ambienti freddi. In questo lavoro, il modello di danno accoppiato meccanico-ambientale sviluppato da alcuni degli autori, è migliorato introducendo nella legge costitutiva l’effetto del degrado della tensione di aderenza in funzione del numero di cicli di gelo disgelo subiti dall’elemento.

Dopo un prima fase di validazione cu test di pull out, il modello viene utilizzato per simulare alcuni test sperimentali su colonne e di una parete in c.a.


I cicli gelo-disgelo mettono a dura prova le strutture in calcestruzzo

Le strutture in calcestruzzo armato durante la loro vita soffrono di numerosi fenomeni di degrado che alterano le caratteristiche del materiale, compromettendo anche in modo grave le funzionalità e l’integrità delle opere.

Per quanto riguarda il calcestruzzo tali processi possono essere causati da fattori di tipo chimico o fisico. I primi sono legati a processi che possono alterare direttamente la composizione chimica del materiale compromettendone le sue proprietà meccaniche, mentre i secondi dipendono dalle variazioni di temperatura che nascono all’interno o all’esterno della struttura. I cicli gelo-disgelo rientrano in quest’ultima categoria e rappresentano uno tra i più severi tipi di degrado per le strutture in calcestruzzo armato in quanto, a causa dell’azione espandente dell’acqua dovuta al congelamento, si possono generare tensioni di trazione elevate all’interno della matrice cementizia portando ad un danneggiamento interno.

Questo comporta una riduzione delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo (i.e. riduzione del modulo elastico, della resistenza a trazione e compressione) e dell’interfaccia acciaio-calcestruzzo (i.e. riduzione della tensione di aderenza massima).

In questo lavoro, il modello di danno accoppiato meccanico-ambientale per le strutture in calcestruzzo armato soggette a cicli di gelo-disgelo sviluppato da alcuni degli autori, Berto et al. (2015), è stato migliorato includendo l’effetto dei cicli da gelo-disgelo sul legame di aderenza acciaio-calcestruzzo.

Dopo la presentazione del modello proposto, si riporta una prima serie di validazioni ottenute comparando i risultati numerici con quelli sperimentali di prove di pull-out. Infine, si presentano i risultati di ulteriori validazioni su elementi strutturali soggetti a cicli di gelo-disgelo, in particolare una colonna ed una parete in calcestruzzo armato.

 

Modello FTD (Frezze Thaw Degradation)

Per il calcestruzzo si è adottato un modello costitutivo basato sulla meccanica del danno continuo che accop- pia il danno meccanico a quello ambientale, Berto et al. (2015), nel caso specifico dovuto all’effetto dei ci- cli gelo-disgelo. La legge costitutiva adottata per il calcestruzzo è descritta dalla relazione:

 

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La presente memoria è tratta da Italian Concrete Days - Aprile 2021

organizzati da aicap e CTE

 

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