Dalla proprietà del materiale alla risposta strutturale Giovanni A. Plizzari Università di Brescia Convegno Betonvaltellina La durabilità del calcestruzzo: dalle prescrizioni al mix design, dalla produzione ai controlli, dalla messa in opera all ambiente Valdidentro (SO) 15 Marzo 2007 Fino a quando deve essere garantita la sicurezza? Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 2/52 1
Norme per la redazione dei progetti esecutivi (Capitolo 10) Obbligatorietà della compilazione della Relazione Generale ove indicare: Caratteristiche della costruzione e del sito Caratteristiche dei materiali Tipo di azioni Prestazioni attese in condizioni di esercizio Distorsioni attese Classe e vita di servizio Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 3/52 Costo globale di una struttura (relativo all intero ciclo di vita) Una struttura durevole deve soddisfare tutte le richieste di buon comportamento in esercizio, resistenza e stabilità per tutta la sua vita attesa, senza eccessive perdite di utilità e senza la necessità di prevedere manutenzioni eccessive. Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 4/52 2
Quale alternativa alla durabilità? Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 5/52 Quale alternativa? Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 6/52 3
Prove di corrosione CORROSIONE ACCELERATA IN ELEMENTI FESSURATI PREPARAZIONE DEI PROVINI Test comune Interruttore SCHEMA DEL CIRCUITO REALIZZATO Test Grafite Provino Barra 1 3 Potenziometro 2 - + Alimentatore ALIMENTATORE Vasca contenente la soluzione di cloruri al 5% CREAZIONE FESSURA (Lamierino da 1 mm) STRATO SUPERFICIALE DI RESINA EPOSSIDICA (3 cm liberi) Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 7/52 Effetti della corrosione BARRE BLACK BARRE ZINCATE Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 8/52 4
Caratteristiche meccaniche delle barre corrose SIMULAZIONE DELLA CORROSIONE DIAMETRI FRESE: 8 mm 12 mm 16 mm 20 mm Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 9/52 Simulazione della corrosione localizzata A2 Rp Dp A B C Rp E h 2 2 Rp R A = A + A = asp. 1 2 2 2 Noti: -Dp =diametro della fresa -Dnom =diametro nominale della barra ( α sen α ) + ( β sen β ) A1 F BC D G β = R CG = R 1 cos 2 h = BF = BC + CF β α h = R 1 cos + R p 1 cos 2 2 R p α h = R 1 cos arcsen sen + R R 2 α CF = R CA = R 1 cos P P 2 α 1 cos 2 Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 10/52 p 5
Risultato ottenuto con la fresatura STRUMENTAZIONE la l0 la+l0 la Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 11/52 Programma sperimentale Caratteristiche dei materiali Diam. f sy f st [mm] [MPa] [MPa] 12 526 613 16 513 606 20 ls 491 570 20 ms 534 610 20 hs 550 628 24 555 597 Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 12/52 6
Risultati sperimentali Diagrammi carico-spostamento Load [kn] 80 70 60 50 40 30 20 10 Diameter=12 mm - Dr=8 mm %=0.95 %=0.90 %=0.8 %=0.7 %=0.6 %=0.5 0 0 2 4 6 8 10 12 Displacement [mm] Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 13/52 Diagrammi sforzo-spostamento Stress [MPa] 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Diameter=12 mm - Dr=10 mm 0 2 4 6 8 10 12 Displacement [mm] %=1 %=0.95 %=0.90 %=0.8 %=0.7 %=0.6 %=0.5 Stress [MPa] 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Diameter=12 mm - Dr=8 mm 0 2 4 6 8 10 12 Displacement [mm] %=1 %=0.95 %=0.90 %=0.8 %=0.7 %=0.6 %=0.5 Stress [MPa] 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Diameter=12 mm - Dr=6 mm 0 2 4 6 8 10 12 Displacement [mm] %=1 %=0.95 %=0.90 %=0.8 %=0.7 %=0.6 %=0.5 Stress [MPa] 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Diameter=12 mm - Dr=4 mm 0 2 4 6 8 10 12 Displacement [mm] %=1 %=0.95 %=0.90 %=0.8 Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 14/52 7
Deformazione ultima delle barre corrose Displacement d 0.99 [mm] 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Bar diameter = 12 mm Undamaged Bar Dr=10 mm Dr=8 mm Dr=6 mm Dr=4 mm 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 %A res Displacement d 0.99 [mm] 12 10 8 6 4 2 0 Dr = 10 mm Dr = 8 mm Dr = 6 mm Dr = 4 mm Bar diameter = 16 mm 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 %A res Displacement d 0.99 [mm] 16 14 12 10 8 6 4 2 0 High Strength Medium Strength Low Strength Bar diameter = 20 mm 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 %A res Displacement d 0.99 [mm] 12 10 8 6 4 2 0 Undamaged Bar Dr=10 mm Dr=8 mm Dr=6 mm Dr=4 mm Bar diameter = 24 mm 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 %A res Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 15/52 Consigli per il progettista Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 16/52 8
Prevenzione La prevenzione si basa anzitutto su - qualità del calcestruzzo - spessore di copriferro Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 17/52 In sede di progettazione Rapporto acqua /cemento Tipo di cemento Minimo contenuto di cemento Copriferro Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 18/52 9
Definizione di resistenza caratteristica Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 19/52 Classi di resistenza del calcestruzzo (EC2) Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 20/52 10
Classi di resistenza del calcestruzzo (EC2) Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 21/52 Scelta della classe di resistenza (UNI EN 206) Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 22/52 11
Variazione di resistenza nel tempo (EC2, 2005) Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 23/52 Variazione di resistenza nel tempo (EC2, 2005) 1,2 Variazione di resistenza nel tempo (EC2) 1,1 Variaz. di Resistenza 1 0,9 0,8 0,7 0,6 32.5R e 42.5R 32.5R 0,5 0,4 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 tempo [giorni] Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 24/52 12
Variazione di resistenza nel tempo (EC2, 2005) 1 Variazione di resistenza nel tempo (EC2) 0,9 Variaz. di Resistenza 0,8 0,7 0,6 0,5 32.5R e 42.5R 32.5R 0,4 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 tempo [giorni] Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 25/52 Durabilità e progettazione Armature rinnovabili o protette S.I.C. (P.Schießl) Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 26/52 13
Durabilità e progettazione Drenaggio Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 27/52 Durabilità e progettazione Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 28/52 14
Consigli per il cantiere Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 29/52 In sede di costruzione Controllo copriferri Costipazione Maturazione Particolari costruttivi Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 30/52 15
Classi di resistenza del calcestruzzo (DM) Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 31/52 Ruolo del rapporto acqua/cemento Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 32/52 16
Confezionamento dei cubetti Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 33/52 Duttilità del calcestruzzo NSC HSC Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 34/52 17
Effetti di stati di sforzo pluriassiali nel cls Comportamento Biassiale Comportamento Triassiale Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 35/52 Confinamento da armatura trasversale Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 36/52 18
Acciaio per calcestruzzo armato Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 37/52 L acciaio nella nuova normativa Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 38/52 19
L acciaio nella nuova normativa Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 39/52 L acciaio nella nuova normativa Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 40/52 20
Riconoscimento dell acciaio Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 41/52 Riconoscimento dell acciaio Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 42/52 21
e per finire, uno sguardo al futuro Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 43/52 Innovazioni nelle tecnologie e nei materiali D.M. 16.1.1996 è esaustivo per il dimensionamento e la progettazione di strutture ricorrenti (come nel caso delle strutture intelaiate in c.a.), ma dava unicamente indicazioni di larga massima se la struttura da progettare non ricadeva in questi ambiti. GRANDE INNOVAZIONE NEGLI ULTIMI ANNI CHE RIGUARDA: NUOVI MATERIALI : es. compositi FRP (tessuti, lamine, barre), calcestruzzi fibrorinforzati, calcestruzzi a rapido indurimento, vetro strutturale, dispositivi per la mitigazione delle azioni sismiche, ecc. - MATERIALI TRADIZIONALI : prodotti con nuove tecnologie per ottenere migliori prestazioni (es. calcestruzzi autocompattanti, acciai inox, etc.) - NUOVE TIPOLOGIE STRUTTURALI: pannelli, solai tralicciati, elementi composti (es. legno cls, legno pultrusi, etc.) Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 44/52 22
Calcestruzzo autocompattante 50(cm) Il tempo è denaro Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 45/52 Elementi prefabbricati in SCC Facilità di realizzazione Qualità dl prodotto Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 46/52 23
Confronto tra RC e SFRC 35 kg/m 3 of fibers Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 47/52 Linea 9 della metropolitana di Barcellona Il tempo è denaro Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 48/52 24
Conci prefabbricati per galleria Armatura tradizionale SFRC+Armatura Vantaggi:1) minore ingombro 2) più semplice realizzazione 3) più semplice posa Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 49/52 Resistenza a taglio delle travi in FRC (CNR DT 204) Travi senza armatura d anima Travi con armatura d anima A p VRd = VRd,s + VRd,F ( ) sw VRd,s = z fywd cot + cot sin ψ θ ψ Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 50/52 25
Progettazione armatura a taglio travi FRC (CNR DT 204) 2Ø8@300mm 2Ø6@300mm Plain concrete 2Ø6@300mm FRC Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 51/52 Grazie per la vostra attenzione Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 52/52 26
informazioni statistiche Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 53/52 Resistenze inferiori a quelle nominali [%] 16 14 12 10 8 6 4 2 0 1994 1997 2000 2003 2005 Anno riferimento Convegno Betonvaltellina Valdidentro, 15 Marzo 2007 54/52 27