DURABILITÀ DELLE STRUTTURE - IL COPRIFERRO -

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BERGAMO DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA E SCIENZE APPLICATE DURABILITÀ DELLE STRUTTURE - IL COPRIFERRO - Prof. Ing. Luigi Coppola

2 EUROCODICE 2 SEZIONE 4 DURABILITÁ E COPRIFERRO COPRIFERRO LA DISTANZA TRA LA SUPERFICIE ESTERNA DELL ARMATURA (INCLUSI STAFFE, COLLEGAMENTI E RINFORZI SUPERFICIALI, SE PRESENTI) PIÙ PROSSIMA ALLA SUPERFICIE DEL CALCESTRUZZO E LA SUPERFICIE STESSA DEL CALCESTRUZZO. (RICOPRIMENTO)

3 DISEGNO TECNICO COPRIFERRO

4 ERRORE Confondere la distanza del baricentro dell armatura principale dalla superficie esterna dell elemento con il copriferro conduce ad un sottodimensionamento del copriferro effettivo che può riflettersi in: limitato sviluppo delle tensioni di aderenza acciaio-calcestruzzo; precoce corrosione delle barre soprattutto negli elementi esposti all esterno (in particolar modo quelli esposti all azione dell acqua di mare, ai sali disgelanti a base di cloruro o all azione dell anidride carbonica atmosferica); elevato rischio di collasso delle barre in occasione di eventi accidentali quali l incendio.

5 COPRIFERRO NOMINALE c NOM = c MIN + Δc DEV c NOM = copriferro nominale c MIN = copriferro minimo Δc DEV = margine di progetto per gli scostamenti, (tolleranze di posa), pari a 10 mm o minore, secondo indicazioni di norme di comprovata validità.

6 COPRIFERRO NOMINALE c NOM = c MIN + Δc DEV TRASMISSIONE SFORZI ARMATURA/CALCESTRUZZO DURABILITÀ RESISTENZA AL FUOCO

7 COPRIFERRO MINIMO Il massimo valore di c min che soddisfi sia i requisiti relativi all aderenza, sia quelli relativi alle condizioni ambientali. c min = max (cmin,b ; cmin,dur + c dur,g c dur,st c dur,add ; 10 mm)

8 COPRIFERRO MINIMO C min,b = COPRIFERRO MINIMO DOVUTO AL REQUISITO DI ADERENZA Per far sì che le forze di aderenza siano trasmesse adeguatamente, e che il calcestruzzo sia sufficientemente compatto, si raccomanda che il copriferro minimo non sia inferiore ai valori di c min,b

9 COPRIFERRO MINIMO C min,b ARMATURE ORDINARIE BARRE SINGOLE => Diametro della barra BARRE RAGGRUPPATE => Diametro equivalente D max >32mm => Diametro barra/equivalente + 5mm ARMATURE PRECOMPRESSIONE POST-TESE GUAINE A SEZIONE CIRCOLARE => Diametro GUAINE A SEZIONE RETTANGOLARE => dimensione più piccola o la metà della dimensione più grande se questa è superiore; ARMATURE PRECOMPRESSIONE PRE-TESE TREFOLI O FILI LISCI => 1,5 * Diametro FILI INDENTATI => 2,5 * Diametro

10 COPRIFERRO MINIMO C min,b ARMATURA ORDINARIA BARRE SINGOLE d D max CLS 32mm D max CLS > 32mm c min,b d d+5mm BARRE RAGGRUPPATE D max CLS 32mm c min,b D D D max CLS > 32mm D+5mm

11 COPRIFERRO MINIMO C min,dur = COPRIFERRO MINIMO DOVUTO ALLE CONDIZIONI AMBIENTALI Copriferro minimo delle armature, in accordo con la EN per un calcestruzzo di peso normale che tiene conto delle classi di esposizione e delle classi strutturali

12 COPRIFERRO MINIMO c min,dur Il copriferro riveste un ruolo di primaria importanza in quei contesti in cui il degrado prevalente è rappresentato dalla corrosione dei ferri di armatura ed in particolar modo quando la STRUTTURA RICADE NELLE CLASSI DI ESPOSIZIONE: XC XD XS CARBONATAZIONE CLORURI NON DI ORIGINE MARINA CLORURI MARINI

13 VITA NOMINALE In accordo alle N.T.C. (D.M. 17/01/2018, 2.4), il progettista deve dichiarare nei documenti progettuali la VITA NOMINALE da assegnare alla struttura in funzione della sua importanza e della d uso; L. Coppola Concretum Il Copriferro

14 VITA NOMINALE La VITA NOMINALE di un opera strutturale V n è intesa come il NUMERO DI ANNI NEL QUALE LA STRUTTURA, PURCHÉ SOGGETTA ALLA MANUTENZIONE ORDINARIA, DEVE POTERE ESSERE USATA PER LO SCOPO AL QUALE È DESTINATA. La vita nominale dei diversi tipi di opere è quella riportata nella Tabella e deve essere precisata nei documenti di progetto. L. Coppola Concretum Il Copriferro

15 VITA NOMINALE VITA NOMINALE V N (anni) TIPI DI COSTRUZIONI Opere provvisorie Opere provvisionali - Strutture in fase costruttiva OPERE ORDINARIE ponti, opere infrastrutturali e dighe di dimensioni contenute o di importanza normale GRANDI OPERE ponti, opere infrastrutturali e dighe di grandi dimensioni o di importanza strategica L. Coppola Concretum Il Copriferro

16 CLASSIFICAZIONE STRUTTURALE CLASSE STRUTTURALE VITA NOMINALE ESEMPI S1 10 Strutture temporanee S S Elementi strutturali sostituibili Strutture agricole o simili S4 50 Opere ordinarie S5 100 Opere straordinarie

17 CLASSE STRUTTURALE COPRIFERRO MINIMO c min,dur CLASSE DI ESPOSIZIONE AMBIENTALE X0 XC1 XC2 XC3 XC4 XD1 XS1 XD2 XS2 XD3 XS3 S1 10 (10) 10(15) 10(20) 15(25) 20(30) 25(35) 30(40) S2 10 (10) 10(15) 15(25) 20(30) 25(35) 30(40) 35(45) S3 10 (10) 10(20) 20(30) 25(35) 30(40) 35(45) 40(50) S4 10 (10) 15(25) 25(35) 30(40) 35(45) 40(50) 45(55) S5 15 (15) 20(30) 30(40) 35(45) 40(50) 45(55) 50(60) S6 20 (20) 25(35) 35(45) 40(50) 45(55) 50(60) 55(65)

18 COPRIFERRO MINIMO c min,dur ANIDRIDE CARBONICA CO 2 XC1 XC2 XC3 XC4 Interno di edifici, strutture in climi 15 asciutti (U.R.< 70%) Fondazioni, strutture interrate o completamente immerse 25 Strutture esterne, ma non soggette all acqua 25 Strutture esterne esposte all acqua, strutture soggette asciutto/bagnato 30

19 CLORURI NON MARINI (SALI DISGELANTI) COPRIFERRO MINIMO c min,dur XD1 XD2 XD3 Strutture esposte a schizzi di acqua contenente cloruri 35 Strutture completamente immerse in acqua ricca di cloruri 40 Strutture esposte in acqua ricca di cloruri a cicli di asciutto/bagnato 45

20 CLORURI MARINI COPRIFERRO MINIMO c min,dur XS1 XS2 XS3 Strutture esposte all aerosol marino (fino a 2Km) 35 Strutture completamente 40 immerse in acqua di mare Strutture esposte alle maree, asciutto/bagnato 45

21 VARIAZIONI c min,dur I valori minimi del copriferro c min,dur devono essere opportunamente modificati se: si prevede un INCREMENTO DELLA VITA NOMINALE di progetto; si utilizza CALCESTRUZZO CON UNA CLASSE DI RESISTENZA SUPERIORE rispetto a quella minima imposta dai prospetti della durabilità riportati nella UNI 11104; ELEMENTO da realizzare ha una FORMA particolare; si esercitano CONTROLLI DI QUALITÀ SPECIALI sulle forniture di calcestruzzo.

22 CLASSE DI ESPOSIZIONE AMBIENTALE CRITERIO X0 XC1 XC2 XC3 XC4 XD1 XS1 XD2 XS2 XD3 XS3 VITA UTILE DI PROGETTO DI 100 ANNI Aumentare di 2 classi Aumentare di 2 classi Aumentare di 2 classi Aumentare di 2 classi Aumentare di 2 classi Aumentare di 2 classi Aumentare di 2 classi CLASSE DI RESISTENZA C30/37 C30/37 di 1 C35/45 di 1 C40/50 di 1 C40/50 di 1 C40/50 di 1 C45/55 di 1 ELEMENTO DI FORMA SIMILE AD UNA SOLETTA (posizione delle armature non influenzata dal processo costruttivo) ASSICURATO UN CONTROLLO DI QUALITA SPECIALE DELLA PRODUZIONE DEL CALCESTRUZZO

23 ESEMPIO ELEMENTI INTERNI S4 - (50 anni) XC1 R ck,dur 30 N/mm 2 C min,dur = 15mm R ck,st = 40 N/mm 2

24 UNI 11104:2016 PREVISTA C 25/30 OK L. Coppola Concretum Il Copriferro

25 CRITERIO VITA UTILE DI PROGETTO DI 100 ANNI CLASSE DI RESISTENZA ELEMENTO DI FORMA SIMILE AD UNA SOLETTA (posizione delle armature non influenzata dal processo costruttivo) ASSICURATO UN CONTROLLO DI QUALITA SPECIALE DELLA PRODUZIONE DEL CALCESTRUZZO X0 Aumentare di 2 classi C30/37 CLASSE DI ESPOSIZIONE AMBIENTALE XC1 Aumentare di 2 classi C30/37 di 1 XC2 XC3 Aumentare di 2 classi C35/45 di 1 XC4 Aumentare di 2 classi C40/50 di 1 R ck,st = 40 N/mm 2 XD1 XS1 Aumentare di 2 classi C40/50 di 1 XD2 XS2 Aumentare di 2 classi C40/50 di 1 XD3 XS3 Aumentare di 2 classi C45/55 di 1

26 CLASSE STRUTTURALE COPRIFERRO MINIMO c min,dur CLASSE DI ESPOSIZIONE AMBIENTALE XC2 XD1 XD2 XD3 X0 XC1 XC4 XC3 XS1 XS2 XS3 S1 10 (10) 10(15) 10(20) 15(25) 20(30) 25(35) 30(40) S2 10 (10) 10(15) 15(25) 20(30) 25(35) 30(40) 35(45) S3 10 (10) 10(20) 20(30) 25(35) 30(40) 35(45) 40(50) S4 10 (10) 15(25) 25(35) 30(40) 35(45) 40(50) 45(55) S5 15 (15) 20(30) 30(40) 35(45) 40(50) 45(55) 50(60) S6 20 (20) 25(35) 35(45) 40(50) 45(55) 50(60) 55(65)

27 ESEMPIO ELEMENTI INTERNI S4 - (50 anni) XC1 R ck,dur 30 N/mm 2 C min,dur = 15mm R ck,st = 40 N/mm 2 sarà possibile ridurre gli elementi che si stanno dimensionando di una strutturale, che verranno classificati S4 S3 C min,dur = 15 mm 10 mm

28 MARGINE DI SICUREZZA DURABILITÀ Dc dur,g DA APPENDICE NAZIONALE Dc dur,g = 0

29 RIDUZIONE DEL COPRIFERRO MINIMO QUANDO SI UTILIZZA ACCIAIO INOSSIDABILE Dc dur,st DA APPENDICE NAZIONALE Dc dur, st = 0

30 RIDUZIONE DEL COPRIFERRO MINIMO QUANDO SI RICORRE A PROTEZIONE AGGIUNTIVA Dc dur,add DA APPENDICE NAZIONALE Dc dur, add = 0

31 CASI PARTICOLARI 1. GETTO SU UN PRECEDENTE GETTO DI CALCESTRUZZO; 2. SUPERFICIE ESTERNA DEL CALCESTRUZZO SIA IRREGOLARE 3. CALCESTRUZZO SOGGETTO A FENOMENI ABRASIVI; 4. GETTI CONTRO-TERRA

32 GETTO SU UN PRECEDENTE GETTO DI CALCESTRUZZO COPRIFERRO ALL INTERFACCIA FRA I DUE CALCESTRUZZI = c min,b - del calcestruzzo C25/30 - tempo di esposizione della superficie di calcestruzzo all ambiente esterno sia breve (t < 28 gg) - interfaccia sia resa rugosa.

33 GETTO SU UN PRECEDENTE GETTO DI CALCESTRUZZO COPRIFERRO ALL INTERFACCIA FRA I DUE CALCESTRUZZI = c min,b c min,b

34 SUPERFICIE ESTERNA DEL CALCESTRUZZO SIA IRREGOLARE COPRIFERRO MINIMO PER GARANTIRE L ADERENZA DEVE ESSERE INCREMENTATO DI 5mm c min,b + 5mm

35 GETTI CONTROTERRA GETTI SU TERRENI TRATTATI O SPIANATI C min 40mm OPERE DI FONDAZIONE (PLINTI, TRAVI, ECC.) GETTATE SU MAGRONI DI PULIZIA PAVIMENTAZIONI INDUSTRIALI SU MASSICCIATA RULLATA GETTI DIRETTAMENTE CONTRO TERRENI IRREGOLARI / GREZZI C min 75mm MURI CONTRO TERRA, MURI DI SOSTEGNO, MURI D ALA, DIAFRAMMI, PALI TRIVELLATI, ECC.

36 TOLLERANZA Dc dev CONTROLLO DEI COPRIFERRI IN CANTIERE Dc dev = 5 10 mm CONTROLLO DI QUALITÀ ESTREMAMENTE EFFICIENTE Dc dev = 0 10 mm

37 SCOSTAMENTI DA COPRIFERRO MINIMO A COPRIFERRO NOMINALE Dc dev DA APPENDICE NAZIONALE Dc dev = 10

38 COPRIFERRO NOMINALE PROGETTO MESSA IN OPERA COPRIFERRO NOMINALE DISTANZIATORE

39 ESEMPIO SI CALCOLI IL COPRIFERRO DI UNA FONDAZIONE A TRAVE ROVESCIA A CONTATTO CON TERRENI CONTENENTI SOLFATI (4000 mg/kg) ARMATA CON ACCIAIO B450C (Φ 20)

40 CLASSIFICAZIONE STRUTTURALE CLASSE VITA ESEMPI STRUTTURALE NOMINALE S1 10 Strutture temporanee S S Elementi strutturali sostituibili Strutture agricole o simili S4 50 Opere ordinarie S5 100 Opere straordinarie

41 COPRIFERRO MINIMO Il massimo valore di c min che soddisfi sia i requisiti relativi all aderenza, sia quelli relativi alle condizioni ambientali. c min = max (cmin,b ; cmin,dur + c dur,g c dur,st c dur,add ; 10 mm)

42 COPRIFERRO MINIMO C min,b ARMATURA ORDINARIA BARRE SINGOLE d D max CLS 32mm c min,b Φ=20mm c min,b = 20mm

43 CLASSE XC DEGRADO DA CARBONATAZIONE Classe di esposizione Rapporto a/c max Classe di resistenza min Dosaggio di cemento min (Kg/m 3 ) XC C25/ XC C25/ XC C30/ XC C32/40 340

44 CLASSE XA DEGRADO DA ATTACCO CHIMICO CLASSE Concentrazione SO 4 2- nelle acque (mg/l) Concentrazione nel terreno (mg/kg) SO 4 2- (a/c) max C(X/Y) min c min (Kg/m 3 ) Tipo di cemento (UNI 9156) XA C30/ MRS XA C32/ ARS XA C35/ AARS

45 CLASSE DI ESPOSIZIONE AMBIENTALE CRITERIO X0 XC1 XC2 XC3 XC4 XD1 XS1 XD2 XS2 XD3 XS3 VITA UTILE DI PROGETTO DI 100 ANNI Aumentare di 2 classi Aumentare di 2 classi Aumentare di 2 classi Aumentare di 2 classi Aumentare di 2 classi Aumentare di 2 classi Aumentare di 2 classi CLASSE DI RESISTENZA C30/37 C30/37 di 1 C35/45 di 1 C40/50 di 1 C40/50 di 1 C40/50 di 1 C45/55 di 1 ELEMENTO DI FORMA SIMILE AD UNA SOLETTA (posizione delle armature non influenzata dal processo costruttivo) R ck,st = 40 N/mm 2 ASSICURATO UN CONTROLLO DI QUALITA SPECIALE DELLA PRODUZIONE DEL CALCESTRUZZO

46 CLASSE STRUTTURALE COPRIFERRO MINIMO c min,dur CLASSE DI ESPOSIZIONE AMBIENTALE XC2 XD1 XD2 XD3 X0 XC1 XC4 XC3 XS1 XS2 XS3 S1 10 (10) 10(15) 10(20) 15(25) 20(30) 25(35) 30(40) S2 10 (10) 10(15) 15(25) 20(30) 25(35) 30(40) 35(45) S3 10 (10) 10(20) 20(30) 25(35) 30(40) 35(45) 40(50) S4 10 (10) 15(25) 25(35) 30(40) 35(45) 40(50) 45(55) S5 15 (15) 20(30) 30(40) 35(45) 40(50) 45(55) 50(60) S6 20 (20) 25(35) 35(45) 40(50) 45(55) 50(60) 55(65) c min,dur = 25 mm

47 COEFFICIENTI CORRETTIVI Dc dur,g = 0 Dc dur,st = 0 Dc dur,add = 0

48 COPRIFERRO MINIMO c min = max (cmin,b ; cmin,dur + c dur,g c dur,st c dur,add ; 10 mm) c min = max (20 ; ; 10mm) c min = 25 mm

49 GETTI CONTROTERRA GETTI SU TERRENI TRATTATI O SPIANATI C min 40mm OPERE DI FONDAZIONE (PLINTI, TRAVI, ECC.) GETTATE SU MAGRONI DI PULIZIA PAVIMENTAZIONI INDUSTRIALI SU MASSICCIATA RULLATA c min 40 mm

50 TOLLERANZA Dc dev CONTROLLO DEI COPRIFERRI IN CANTIERE Dc dev = 5 10 mm CONTROLLO DI QUALITÀ ESTREMAMENTE EFFICIENTE Dc dev = 0 10 mm Dc dev = 10mm

51 COPRIFERRO NOMINALE c NOM = c MIN + Δc DEV c NOM = = 50mm

52 VITA NOMINALE / COPRIFERRO VITA NOMINALE c min,dur c min,b Dc dur,g Dc dur,st Dc dur,add Dc dev L. Coppola Concretum Il Copriferro

53 VITA NOMINALE / c min,dur 50 ANNI 100 ANNI TABELLE EC2 1. TABELLE EC2; 2. LEGGE DIFFUSIONE: 1. CO 2 ; 2. CLORURI LEGGE DIFFUSIONE: CO 2 ; CLORURI L. Coppola Concretum Il Copriferro

54 COPRIFERRO MINIMO DURABILITÀ c min,dur Vita nominale = 100 anni EUROCODICE 2 LEGGI DI DIFFLEGGIUSIONE Prospetto 4.4N 4.5N Anidride Carbonica CO 2 Cloruri Cl - cmin,dur L. Coppola Concretum Il Copriferro

55 ESEMPIO CALCOLO DEL COPRIFERRO MINIMO PER DURABILITÁ DI SOLETTA DI COPERTURA IN CALCESTRUZZO ARMATO DI UNA PENSILINA SITUATA IN UNA CITTÀ DAL CLIMA CONTINENTALE TEMPERATO (BERGAMO). VITA NOMINALE 100 ANNI

59 ESEMPIO ELEMENTO ESTERNO S6 - (100 anni) XC4 R ck,dur 40 N/mm ANNI S4 S6 c min,dur = 30 mm 40 mm

60 LEGGE DI DIFFUSIONE ANIDRIDE CARBONICA Con l ingresso della CO 2 nel calcestruzzo diminuisce il ph della soluzione acquosa presente nei pori capillari della matrice cementizia; nelle strutture reali per questo abbassamento di ph crea le premesse per la corrosione delle barre di armatura purché in prossimità dell interfaccia acciaio-calcestruzzo ci sia sufficiente ossigeno e acqua per alimentare il processo.

61 PROBABILE CORROSIONE ELEMENTI STRUTTURALI INTERESSATI DAL RUSCELLAMENTO DI ACQUA ELEMENTI STRUTTURALI DIRETTAMENTE ESPOSTI ALL AZIONE DELL ACQUA PIOVANA NESSUNA CORROSIONE STRUTTURA IDRAULICA PERMANENTEMENTE IMMERSA O INTERRATA STRUTTURA AEREA PROTETTA DALL AZIONE DELL ACQUA PIOVANA E/O SI TROVA IN UN AMBIENTE CON U.R.<70% L. Coppola Concretum Il Copriferro

62 COPRIFERRO c min,dur-co2 L espressione che correla lo spessore del copriferro c min,dur-co2 di strutture esposte al rischio di corrosione per effetto dell anidride carbonica con la vita nominale t* è data da: c min,dur CO2 = 1. 4 K corr,co2 t

63 COPRIFERRO c min,dur-co2 c min,dur CO2 = 1. 4 K corr,co2 t c min,dur CO2 mm = copriferro minimo per la durabilità di strutture esposte all anidride carbonica t* [anni] = tempo di effettiva esposizione alla CO2 K corr,co2 mm/anni 1/2 = costante di diffusione della CO 2 corretta in base al rischio di corrosione

64 COSTANTE DI DIFFUSIONE PER CORROSIONE DA CO 2 Velocità di ingresso della CO 2 nel calcestruzzo K corr,co2 DIPENDE DA: Rischio di corrosione delle barre connesso con la presenza di acqua e di ossigeno

65 VELOCITÀ DI INGRESSO DELLA CO 2 NEL CALCESTRUZZO ELEMENTI INTERNI ELEMENTI ESTERNI L. Coppola Concretum Il Copriferro

66 RISCHIO DI CORROSIONE RISCHIO DI CORROSIONE DELLE BARRE CONNESSO CON LA PRESENZA DI ACQUA E DI OSSIGENO NULLO ELEVATO STRUTTURE ALL INTERNO STRUTTURE ALL ESTERNO Elevata resistività derivante dal copriferro asciutto L. Coppola Concretum Il Copriferro

67 COSTANTE DI DIFFUSIONE PER CORROSIONE DA CO 2 ELEMENTI ESTERNI ELEMENTI INTERNI

68 DIFFERENZA K corrco2 / K CO2 k corrco2 k CO2 Costante di diffusione della CO 2 corretta in base al rischio di corrosione Costante di diffusione della CO 2 Velocità di ingresso della CO 2 nel calcestruzzo Rischio di corrosione delle barre connesso con la presenza di acqua e di ossigeno L. Coppola Concretum Il Copriferro Velocità di ingresso della CO 2 nel calcestruzzo

69 K corrco2 L introduzione di questo coefficiente K corrco2, in luogo della semplice costante di diffusione della CO 2 si rende necessaria per evitare: SOVRASTIMA DEL COPRIFERRO elementi interni poco esposti al rischio di corrosione (ma fortemente carbonatati); SOTTOSTIMA DEL COPRIFERRO strutture esterne fortemente esposte al rischio di corrosione, ma poco carbonatate.

70 Valori della costante k corrco2 per calcestruzzi (maturati a umido per 7 gg) con diverse resistenze meccaniche a compressione esposti in ambienti interni ed esterni R ck (N/mm 2 ) k corrco2 (mm/anni 1/2 ) Esterne protette o meno dalla pioggia XC3-XC4 k corrco2 (mm/anni 1/2 ) Interne o interrate o permanentemente immerse XC1-XC

71 VELOCITÀ AVANZAMENTO CO 2 Velocità di ingresso della CO 2 nel calcestruzzo Tempo di maturazione umida del getto Resistenza caratteristica del calcestruzzo

72 Coefficienti di correzione della costante k corrco2 in funzione della R ck e della durata della stagionatura umida dell impasto Maturazione umida 1 g 3gg 7gg 28 gg R ck

73 CALCOLO DI c min,dur-co2 c min,dur CO2 = 1. 4 K corr,co2 t NOTA LA VITA NOMINALE ASSEGNATA ALLA STRUTTURA (t* - anni) È POSSIBILE CALCOLARE IL VALORE DI c min,dur-co2 NECESSARIO A PRESERVARE LA STRUTTURA DALL ATTACCO DELL ANIDRIDE CARBONICA E, QUINDI, DALLA CORROSIONE DEI FERRI DI ARMATURA.

74 ESEMPIO CALCOLO DEL COPRIFERRO MINIMO PER DURABILITÁ DI SOLETTA DI COPERTURA IN CALCESTRUZZO ARMATO DI UNA PENSILINA SITUATA IN UNA CITTÀ DAL CLIMA CONTINENTALE TEMPERATO (BERGAMO). VITA NOMINALE 100 ANNI MATURAZIONE A UMIDO PER 1gg

76 COPRIFERRO c min,dur-co2 c min,dur CO2 = 1. 4 K corr,co2 t c min,dur CO2 mm = copriferro minimo per la durabilità di strutture esposte all anidride carbonica t* [anni] = 100 anni K corr,co2 mm/anni 1/2 = costante di diffusione della CO 2 corretta in base al rischio di corrosione

79 t* [anni] = 100 anni COPRIFERRO c min,dur-co2 K corr,co2 mm/anni 1/2 = =2.856 c min,dur CO2 = = 39.98mm C min,dur-co2 40 mm

81 CLASSE STRUTTURALE COPRIFERRO MINIMO c min,dur CLASSE DI ESPOSIZIONE AMBIENTALE XC2 XD1 XD2 XD3 X0 XC1 XC4 XC3 XS1 XS2 XS3 S1 10 (10) 10(15) 10(20) 15(25) 20(30) 25(35) 30(40) S2 10 (10) 10(15) 15(25) 20(30) 25(35) 30(40) 35(45) S3 10 (10) 10(20) 20(30) 25(35) 30(40) 35(45) 40(50) S4 10 (10) 15(25) 25(35) 30(40) 35(45) 40(50) 45(55) S5 15 (15) 20(30) 30(40) 35(45) 40(50) 45(55) 50(60) S6 20 (20) 25(35) 35(45) 40(50) 45(55) 50(60) 55(65) C min,dur-ec2 = 40 mm

82 COPRIFERRO MINIMO DURABILITÀ c min,dur Vita nominale = 100 anni EUROCODICE 2 LEGGE DIFFUSIONE CO 2 C min,dur-ec2 = 40 mm C min,dur-co2 = 40 mm C min,dur = 40 mm L. Coppola Concretum Il Copriferro

83 LEGGE DI DIFFUSIONE CLORURO La corrosione promossa dal cloruro rappresenta una delle principali e più diffuse cause di dissesto delle strutture in calcestruzzo armato, come è testimoniato dalle numerose segnalazioni di cui abbonda la letteratura tecnica e scientifica mondiale.

84 Contenuto massimo di cloruri nel calcestruzzo aggiunti tramite gli ingredienti CALCESTRUZZO PER: CLASSE DI CONTENUTO CLORURI Percentuale max di cloruri rispetto alla massa del cemento e delle aggiunte di tipo II Strutture non armate Cl % Strutture in c.a. Cl % Strutture in c.a.p. Cl % Strutture in c.a. Cl % Strutture in c.a.p. Cl %

85 LEGGE DI DIFFUSIONE CLORURO L espressione che correla lo spessore del copriferro di strutture esposte al rischio di corrosione da cloruri c min,dur-cl con la vita nominale t* è data da: c min,dur Cl = t D app + dx

86 EQUAZIONE SEMPLIFICATA c min,dur Cl = t D app + dx c min,dur-cl (mm) = copriferro minimo per la durabilità di strutture esposte all azione dei cloruri; t* (anni) = vita nominale della struttura; D app (m 2 /s)= coefficiente di diffusione apparente del cloruro nel calcestruzzo; dx (mm) = strato di convenzione

87 COEFFICIENTE DI DIFFUSIONE APPARENTE D app DIPENDE DA: COEFFICIENTE DI DIFFUSIONE D app Tipo di cemento Resistenza caratteristica del calcestruzzo

88 Coefficiente di diffusione apparente D app del cloruro in calcestruzzi confezionati con CEMENTO PORTLAND DI TIPO I C(x/y) D app (m 2 /s) C16/ C20/ C25/ C28/35 C30/ C32/ C35/ C40/

89 COEFFICIENTE DI CORREZIONE di D app Tipi di Cemento Coefficiente correttivo I 1.00 II -L 1.35 II-V 0.85 II-S 0.75 II-T 0.85 IV/A 0.60 III/A 0.40 III/B 0.20 V/A 0.45 V/B 0.25 I-ARS 2.00 L. Coppola Concretum Il Copriferro

90 STRATO DI CONVENZIONE x DIPENDE DA: STRATO DI CONVENZIONE Resistenza caratteristica del calcestruzzo

91 Spessore dello STRATO DI CONVEZIONE dx in funzione della resistenza caratteristica del conglomerato misurata su provini cubici R ck dx (mm)

92 CALCOLO DI c min,dur-cl c min,dur Cl = t D app + dx NOTA LA VITA NOMINALE ASSEGNATA ALLA STRUTTURA (t* - anni) È POSSIBILE CALCOLARE IL VALORE DI c min,dur-cl NECESSARIO A PRESERVARE LA STRUTTURA DALL ATTACCO DEI CLORURI E QUINDI DALLA CORROSIONE DEI FERRI DI ARMATURA.

93 ESEMPIO CALCOLO DEL COPRIFERRO MINIMO PER DURABILITÁ DI SOLETTA DI COPERTURA IN CALCESTRUZZO ARMATO DI UNA PENSILINA SITUATA IN UNA CITTA MARINA DAL CLIMA CONTINENTALE TEMPERATO (GENOVA). VITA NOMINALE 100 ANNI MATURAZIONE A UMIDO PER 1gg CEM III-B 42.5R cemento resistente all acqua di mare

94 CLASSE XC DEGRADO DA CARBONATAZIONE Classe di Rapporto Classe di Dosaggio di esposizione a/c max resistenza min cemento min (Kg/m 3 ) XC C25/ XC C25/ XC C30/ XC C32/40 340

95 CLASSE XS DEGRADO DA CLORURI MARINI Classe di exp Descrizione Strutture esposte alla XS1 salsedine marina ma non in contatto con l acqua di mare (a/c) max Classe di resistenza minima Dosaggio cemento min (Kg/m 3 ) 0.50 C32/ XS2 XS3 Strutture totalmente immerse 0.45 C35/ Strutture esposte agli spruzzi, alle maree e alle onde C35/ È richiesto l utilizzo di cementi resistenti all acqua di mare (UNI 9156) L. Coppola Concretum Durabilità: la corrosione da cloruri

96 COPRIFERRO MINIMO DURABILITÀ c min,dur Vita nominale = 100 anni EUROCODICE 2 LEGGE DIFFUSIONE CO2 C min,dur-ec2 C min,dur-co2 LEGGE DIFFUSIONE Cl L. Coppola Concretum Il Copriferro C min,dur-cl

99 ESEMPIO ELEMENTO ESTERNO IN AMBIENTE MARINO S6 - (100 anni) XC4 XS1 R ck,dur 40 N/mm ANNI S4 S6 C min,dur(xc4) = 30 mm 40 mm C min,dur(xs1) = 35 mm 45 mm C min,dur-ec2 = 45 mm

100 COPRIFERRO c min,dur-co2 c min,dur CO2 = 1. 4 K corr,co2 t c min,dur CO2 mm = copriferro minimo per la durabilità di strutture esposte all anidride carbonica t* [anni] = 100 anni K corr,co2 mm/anni 1/2 = costante di diffusione della CO 2 corretta in base al rischio di corrosione

103 t* [anni] = 100 anni COPRIFERRO c min,dur-co2 K corr,co2 mm/anni 1/2 = =2.856 c min,dur CO2 = = 39.98mm C min,dur-co2 40 mm

104 EQUAZIONE SEMPLIFICATA c min,dur Cl = t D app + dx c min,dur-cl (mm) = copriferro minimo per la durabilità di strutture esposte all azione dei cloruri; t* (anni) = vita nominale della struttura; D app (m 2 /s)= coefficiente di diffusione apparente del cloruro nel calcestruzzo; dx (mm) = strato di convenzione

105 Coefficiente di diffusione apparente D app del cloruro in calcestruzzi confezionati con CEMENTO PORTLAND DI TIPO I C(x/y) D app (m 2 /s) C16/ C20/ C25/ C28/35 C30/ C32/ C35/ C40/

106 COEFFICIENTE DI CORREZIONE di D app Tipi di Cemento Coefficiente correttivo I 1.00 II -L 1.35 II-V 0.85 II-S 0.75 II-T 0.85 IV/A 0.60 III/A 0.40 III/B 0.20 V/A 0.45 V/B 0.25 I-ARS 2.00 L. Coppola Concretum Il Copriferro

107 Spessore dello STRATO DI CONVEZIONE dx in funzione della resistenza caratteristica del conglomerato misurata su provini cubici R ck dx (mm)

108 COPRIFERRO c min,dur-cl t* [anni] = 100 anni D app m 2 /s = dx [mm] = 5.0 c min,dur Cl = = = 57.5 mm C min,dur-cl 58 mm

109 COPRIFERRO MINIMO DURABILITÀ c min,dur Vita nominale = 100 anni EUROCODICE 2 C min,dur-ec2 = 45mm LEGGE DIFFUSIONE CO 2 C min,dur-co2 = 40mm LEGGE DIFFUSIONE Cl C min,dur-cl = 58mm C min,dur = 58 mm L. Coppola Concretum Il Copriferro

110 COPRIFERRO NOMINALE c NOM = c min + Dc dev c NOM = = 68 mm