Patrick BAMONTE Calcestruzzi e strutture in c.a. ad alta temperatura

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Diana Corti
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1 Patrick BAMONTE Calcestruzzi e strutture in c.a. ad alta temperatura Milano, 10 marzo 2017 In collaborazione con

2 Introduzione Il ruolo del calcestruzzo in condizioni di incendio La natura composita del calcestruzzo ne influenza profondamente il comportamento all alta temperatura Nelle strutture in c.a. e c.a.p., il calcestruzzo assume un ruolo fondamentale come protettivo delle barre d armatura Chiaramente, perchè non venga meno la funzione di protezione, è necessario che il materiale presenti una buona resistenza meccanica all alta temperatura Devono inoltre essere scongiurati effetti indesiderati, quali lo spacco esplosivo (spalling) Nel seguito si presentano alcuni aspetti caratteristici del comportamento del calcestruzzo, con i rispettivi effetti strutturali

3 La diffusività termica Calcestruzzi speciali Il calcestruzzo come protettivo Si evidenzia come, a seconda del tipo di calcestruzzo, si raggiungano nelle barre d armatura temperature diverse, a seconda del valore di diffusività termica.

4 Proprietà meccaniche e termiche f c 20 = MPa B f c 20 = MPa S C A seconda del tipo di cemento (Portland, di miscela, al calcare) e del tipo di aggregato (siliceo, calcareo o basaltico) è possibile ottimizzare la combinazione di proprietà termiche e meccaniche.

5 Lo spacco esplosivo (spalling) Il fenomeno dello spacco esplosivo è dovuto all effetto combinato del riscaldamento, che genera un aumento della pressione nei pori, e dal livello tensionale.

su piastre in calcestruzzo riscaldate all intradosso e compresse nel piano.

6 Prova di sensibilità allo spacco esplosivo (R. Felicetti e F. Lo Monte) telaio di contrasto martinetti idraulici piastra in calcestruzzo Prove su piastre in calcestruzzo riscaldate all intradosso e compresse nel piano. Parametri monitorati: Temperatura e pressione nello spessore (PT) Curvatura (LVDT) Profondita di spalling

7 Prova di sensibilità allo spacco esplosivo (R. Felicetti e F. Lo Monte) profondità media di spalling [mm] durata di incendio = 30 min profondità di spalling collasso dopo 25 min f c = 125 MPa, fibre metall. f c = 40 MPa, senza fibre compressione applicata [MPa] Confronto tra differenti miscele (tipicamente nella fase di progettazione di tunnel) Studio dell effetto del carico sulla progressione dei distacchi Valutazione della sensibilità allo spalling in condizioni simili a quelle di esercizio Studio dell efficacia delle fibre 7 6 calcestruzzo bianco 7 6 fibre polipropileniche fibre metalliche p [bar] ' 30' 20' 10' 5' p [bar] z p [bar] z [mm]

8 Incendio naturale e strutture prefabbricate

9 Aspetti critici legati all incendio naturale Fenomeni irreversibili legati alla dilatazione termica

10 Aspetti critici legati all incendio naturale Modellazione del legame costitutivo Riscaldamento Raffreddamento Il comportamento del calcestruzzo a compressione in fase di riscaldamento è caratterizzato da componenti di deformazione irreversibili, che non sono presenti in fase di raffreddamento.

11 Aspetti critici legati all incendio naturale Il comportamento strutturale in fase di raffreddamento Il comportamento degli elementi in c.a. e c.a.p. In presenza di incendi naturali è influenzato da forma della sezione, livello di carico, durata di incendio e velocità di raffreddamento.

12 Considerazioni conclusive Alla luce della variabilità delle caratteristiche dei calcestruzzi disponibili oggigiorno, è necessario svolgere sempre la caratterizzazione termica e meccanica La natura dell aggregato e il tipo di cemento influenzano profondamente il potere isolante e il comportamento meccanico Si conferma il ruolo delle fibre polipropileniche per evitare lo spacco esplosivo, mentre il ruolo del carico applicato è maggiormente significativo in assenza di fibre In presenza di incendi naturali, con riscaldamento e successivo raffreddamento, il comportamento strutturale è influenzato da diversi parametri, che possono portare a collassi in fase di raffreddamento

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