Valutazione di edifici in calcestruzzo armato corrosi in ottica sismabonus
Nel presente articolo, utilizzando modelli FEM, si evidenzia che non considerando l’effetto della corrosione sulla capacità portante degli edifici, si può incorrere
in errori non trascurabili nella definizione della classe di rischio sismico di un edificio.
La valutazione della vulnerabilità di un edificio in calcestruzzo armato è certamente, per incertezze varie e complessità, un’operazione che richiede attente valutazioni oggettive ed esperte interpretazioni dei risultati ottenuti.
Infatti, la scelta del piano di prove e delle tipologie di prova da eseguirsi al fine di ottenere il grado di conoscenza desiderato con la struttura che riesca a garantire il giusto accordo tra esigenze economiche e attendibilità dei risultati, rappresenta solo l’inizio del processo che un professionista affronta nei casi in cui è chiamato alla valutazione del rischio sismico oppure a un intervento di miglioramento/adeguamento sismico di un edificio.
Tali interventi sono di solito eseguiti su strutture che presentano degrado più o meno avanzato e, pertanto, se costruite in calcestruzzo armato, quasi sicuramente presentano corrosione delle armature e distacchi di copriferro.
In tale ottica, nel presente articolo, utilizzando modelli FEM di un semplice edificio corroso e non corroso, si evidenzia che non considerando l’effetto della corrosione sulla capacità portante degli edifici, si può incorrere in errori non trascurabili nella definizione della classe di rischio sismico di un edificio, con evidenti ripercussioni sia in termini di sicurezza, sia in termini di definizione delle detrazioni fiscali (Legge di Stabilità).
Articolo presentato in occasione degli Italian Concrete Days 2018 di aicap e CTE.
Ecco le informazioni per partecipare agli Italian Concrete Days 2020 di aicap e CTE a Napoli
EVALUATION OF CORRODED REINFORCED CONCRETE BUILDINGS ACCORDING TO SISMABONUS
Valutazione di edifici in calcestruzzo armato corrosi in ottica sismabonus
Antonio Bossio1,2, Francesco Russo1, Francesco Fabbrocino3, Gian Piero Lignola1, Andrea Prota1
1 Dipartimento di Strutture per l’Ingegneria e l’Architettura DI.ST. – Università degli Studi di Napoli “Federico II”
2 Dipartimento di Ingegneria Chimica, dei Materiali e della Produzione Industriale D.I.C.Ma.P.I. – Università degli Studi di Napoli “Federico II”
3 Dipartimento di Ingegneria, Università Telematica Pegaso, Napoli
1 INTRODUZIONE
La corrosione delle strutture in calcestruzzo armato è, allo stato attuale, talmente diffusa da rappresentare una sfida per il mondo dell’ingegneria civile. Pur non volendo porre l’accento sull’aspetto economico, è doveroso rimarcare quello di carattere strutturale e di pubblica sicurezza.
Le strutture in calcestruzzo armato, che nel nostro Paese sono state costruite sin dagli anni ’20 del secolo scorso e per la maggior parte senza alcun riferimento normativo circa la durabilità e il controllo dei materiali, risultano, oggigiorno, in avanzato stato di degrado. Il fenomeno della corrosione, riducendo le sezioni resistenti, può indurre un cambiamento del meccanismo di crisi, virando da una crisi di tipo duttile a una di tipo fragile. Il D. M. n. 58 del 28/02/2017 (Legge di Stabilità) prevede la possibilità di ottenere sgravi fiscali in seguito al miglioramento strutturale mediante la realizzazione di interventi di miglioramento o adeguamento sismico delle strutture, previa individuazione della classe di rischio sismico.
La classificazione sismica si basa sulla definizione di un indice di rischio (IS-V) e di un indice di Perdita Annua Media attesa (P.A.M.).
Il meccanismo di classificazione sismica, però, previsto dal cosiddetto Sismabonus, non considera il degrado dei materiali in opera.
Il presente lavoro, pertanto, vuole valutare se e come cambia la classificazione sismica tenendo conto, nella determinazione dell’indice di rischio, il degrado che occorre ai materiali (calcestruzzo e acciaio) dovuto alla corrosione.
Un’errata valutazione della capacità residua, pertanto, potrebbe indurre a un’errata classificazione e di conseguenza alla progettazione di interventi non del tutto adeguati all’obbiettivo atteso.
Il presente lavoro, in tale ottica, è volto a valutare il comportamento sismico di un edificio mediante analisi Push-Over, tenendo in considerazione il fenomeno della corrosione.
Le simulazioni Push-Over sono state eseguite facendo variare le caratteristiche e le tipologie di materiali al fine di simulare il comportamento di strutture costruite con differenti tecniche e tecnologie.
2 GEOMETRIA DELL’EDIFICIO E AZIONE SISMICA
L’edificio oggetto di studio è a pianta rettangolare e si sviluppa in altezza per due piani (3,20 m ogni piano).
Le dimensioni in pianta dell’edificio sono di (10,00x5,00) m2.
La struttura di calcestruzzo armato è formata da due telai di due campate ciascuno in direzione X di lunghezza 5,00 m e da tre telai di due campate ciascuno in direzione Y di lunghezza 5,00 m.
I solai latero-cementizi sono orditi in direzione X.
I pilastri sono tutti uguali e hanno sezione quadrata di dimensione (30x30) cm2 e sono armati longitudinalmente con otto barre ϕ14 e staffe ϕ10 con passo 20 cm. Gli elementi pilastro sono individuati con la lettera P seguita da due cifre, il primo numero identifica il livello di piano di appartenenza (1 o 2), e l’altro è il suo numero identificativo.
Le travi sono a sezione rettangolare (30x50) cm2 e sono armate longitudinalmente con otto barre ϕ14 e staffe ϕ10 con passo 20 cm. Gli elementi trave saranno, a partire da ora, individuati con la lettera T seguita da in ordine da tre cifre, il primo numero identifica il livello di piano di appartenenza (1 o 2), mentre gli ultimi due identificano i pilastri di estremità. (Figura 1).
Al fine di simulare l’evoluzione tecnologica e normativa dei materiali utilizzati per la costruzione di opere in calcestruzzo armato, sono state considerate diverse tipologie di calcestruzzo e di acciaio, ognuna delle quali con differenti caratteristiche meccaniche.
La tabella 1, riporta le combinazioni di acciaiocalcestruzzo considerate nelle 48 analisi di Push-Over eseguite nel presente lavoro e sono state eseguite in accordo al D.M. 14/01/2008 (NTC2008).
L’interazione terreno-struttura è stata modellata assegnando dei vincoli-incastro alla base di ogni pilastro del primo livello.
I carichi accidentali, Qk, [TAB 3.1.I NTC2008] sono stati posti pari a 2,00 kN/m2 (Civili abitazioni) per le combinazioni di materiali 1, 2, 4 e pari a 3,00 kN/m2 (scuole) per la combinazione di materiali numero 3.
Gli impalcati sono stati considerati infinitamente rigidi nel proprio piano con altezza della soletta piena > 4 cm (§7.2.6 – NTC2008). L’eccentricità accidentale è stata trascurata ed il “Nodo Master” è stato posto nel baricentro geometrico, assunto coincidente con il baricentro delle masse, di ogni singolo impalcato.
Sono state assegnate due masse traslazionali e una rotazionale a ogni impalcato. In accordo alle norme vigenti (NTC2008) l’azione sismica è stata valutata in relazione al periodo di riferimento, VR, che si ottiene dal prodotto tra la vita nominale, VN, e il coefficiente d’uso, CU, funzione della classe d’uso [§2.4.3 NTC2008]. Nel presente lavoro, è stata considerata una vita nominale, VN=50 anni e un coefficiente di uso, CU=1, per cui il periodo di riferimento è pari a VR=50 anni.
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L'ARTICOLO COMPLETO E' DISPONIBILE IN ALLEGATO
KEYWORDS: Corrosion; reinforced concrete structures; seismic capacity; global seismic behavior, SISMABONUS / corrosione; strutture in calcestruzzo armato; capacità sismica; comportamento sismico globale, SISMABONUS.
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