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18/10/2019 1 Strade a regola d’arte - Milano 17 ottobre 2019 Strutture in calcestruzzo armato Roberto Felicetti Strade a regola d’arte - Milano 17 ottobre 2019 competenza della rete stradale Anas oltre 11.000 ponti e viadotti (4.000 con L > 100m 7 luglio 2014, viadotto Petrulla (Ag) introduzione evoluzione della resistenza del calcestruzzo e sicurezza delle infrastrutture esistenti A.P. Fantilli, B. Frigo, B. Chiaia, 2017 il tema più scottante è quello del controllo in fase di esecuzione oltre alla durabilità e all'affidabilità delle infrastrutture esistenti 2/29

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Strade a regola d’arte - Milano 17 ottobre 2019

StruttureincalcestruzzoarmatoRoberto Felicetti

Strade a regola d’arte - Milano 17 ottobre 2019

competenza della rete stradale Anasoltre 11.000 ponti e viadotti (4.000 con L > 100m

7 luglio 2014, viadotto Petrulla (Ag)

introduzioneevoluzione della resistenza del calcestruzzoe sicurezza delle infrastrutture esistenti

A.P. Fantilli, B. Frigo, B. Chiaia, 2017

il tema più scottante è quello del controllo in fase di esecuzioneoltre alla durabilità e all'affidabilità delle infrastrutture esistenti

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patologie tipiche degli impalcati da ponte in C.A.

delaminazione per corrosione dell'armatura ordinaria

corrosione dei trefoli di precompressione (aderenti o entro guaine)

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un utile riferimento sulle prove ND per lo studiodi problematiche tipiche delle strutture in C.A.

1. Non destructive assessment of concrete structures:usual combinations of techniques

2. Presentation of common non destructive techniques

3. Estimation of on‐site compressive strength of concrete

4. Control of thickness/dimensions of pavements,foundations, elements and piles

5. Assessment of bonding, delamination and interfaces

6. Localization of grouting faultsin post tensioned concrete structures

7. Ruptures of prestressing cables

8. Non destructive assessment of concrete structures:combination of different techniquesfor addressing new challenges

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http://onlinepubs.trb.org/onlinepubs/shrp2/SHRP2_S2‐R06A‐RR‐1.pdf

2nd Strategic Highway Research ProgramTransportation Research BoardWashington DC, 2013

uno stato dell'arte sui metodi diagnosticiper l'analisi del deterioramento degli impalcati da ponte

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risposta a impulsi relativamente energici:il metodo impulse-response

impattatore da 1kgcapace di indurre vibrazioni strutturali

vengono indotte vibrazionisu frequenze inferiori a 1 kHz

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definizione di mobilità(velocità per unità di forza)

rispostaregolare

rispostaanomala

il metodo impulse-response7/29

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metodi celeri e a basso costoper l'analisi della risposta acustica superficiale

ruote dentateDelam Toolhttp://soundingtech.com/

catene

microfono +adattatore USB

adatti per indagini in campo sonico su delaminazioni superficiali

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misura del tempo impiegato da un impulso elasticoper attraversare un dato spessore di materiale (microsecondi)

il rapporto spessore / tempo permette di stimare la velocità degli impulsi

la durata dell'impulso non è rilevante, purché vi sia un fronte d'onda netto

il metodo ultrasonico tradizionale (velocità di impulsi)

300 m/s

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qualità del materiale

difetti diffusi(vespai, incendio, gelo-disgelo, ASR)

apice di un difetto localizzato

discontinuità

utilizzo degli ultrasuoni per l'identificazione di difetti10/29

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è richiesto l'accesso ad un solo lato della struttura

viene emesso un breve impulso (una-due semionde)e si ascoltano eventuali onde riflesse dalle discontinuità

fattore di riflessione

R Z2 Z1 T 1Z Z21

calcestruzzo - aria R = - 1calcestruzzo - acciaio R ≈ 0.5

impedenza acustica Z = ·c

il metodo ultrasonico pulse-echo11/29

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il tomografo A1040 MIRA di Acoustic Control Systems

•  12 moduli equispaziati di emissione‐ricezione (4 sensori puntiformi ciascuno)

•  per ogni ricevitore emettono tutti i moduli successivi

•  in una scansione vengono generate 66 forme d'onda (in circa 2 secondi)

•  una scansione produce un'immagine B‐scan di circa 350 mm

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singola forma d'onda vssezione dell'immagine focalizzata

• il segnale ricevuto da un singolo emettitore è affetto da rumore strutturale(diffrazione dovuta agli aggregati, piccole difettosità)

• la composizione di 66 forme d'onda rifasate sull'asse dei tempiriduce il rumore e permette una localizzazione più precisa dei riflettori

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creazione di tomografie con la tecnica SAFT

ritardodell'impulso

= (di + dr) / velocità

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verifica dell'intasamentodi gallerie in conci prefabbricati

qualità dell'intasamento

un'applicazione frequente: rivestimento gallerie14/29

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un esempio di grande attualità:iniezioni cementizie di cavi post-tesi

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guaina indicatacome piena

effettivoriempimento

guaina indicatacome vuota

riempimentoparziale(bolla d'arialato ispezione)

indagini su un ponte a cassone post-teso16/29

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eco di impulsi elettromagneticiGeoadar: principio di funzionamento

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frequenza 2.7GHzprofondità max = 500mm

modello 3Ddell'armatura

di un nodo strutturale

radar ad alta frequenza per impieghi strutturali18/29

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Potenziale di cella valuta la presenza di processi attivinecessita un contatto galvanico con l'armatura

Velocità di corrosione polarizzazione lineare, impulso galvanostatico,impedenza AC, risposta a impulso senza connessione

Resistività elettrica dipende da umidità, porosità, contenuto di ioniinfluisce sulla velocità di corrosione

identificazione di processi di corrosione in atto

a causa dell'effetto schermole guaine metalliche dei cavidi post‐tensione vanificanol'impiego delle tecniche citate(occorre accedere ai cavicon una piccola demolizione)

iCOR

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Connectionless Electrical Pulse Response Analysis

quadripolo di Wennerimpulso di corrente (0.5‐2mA / 2s) imposto tra i poli esterni

circuito equivalentecorrente tra gli elettrodi e di polarizzazione

Andrew Fahim (Giatec Scientific Inc.)Aali R. Alizadeh (University of Ottawa)

V= A + B exp(Ct)A, B, C = f(Rc3, Rp, Cdl)

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National Cooperative Highway Research ProgramNCHRP Project 10‐53 ‐ 1999

1. Introduction

2. Condition Assessment Needsfor Existing Prestressed Concrete Bridges

3. Approach to Technology Review

4. Review of Technology

5. Evaluation of NDT Technologies

6. Conclusions and Recommendations

http://onlinepubs.trb.org/onlinepubs/nchrp/nchrp_w23.pdf

indagini sulle condizioni dei cavi di precompressione

indagine ad ampio raggiosui metodi potenzialmente utili

difficile riconoscere dei metodi "maturi" per le applicazioni sul campo

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indagini sulle condizioni dei cavi di precompressione

Ricerca rotture dei fili

ultrasuoni identificazione vuoti e solo rotture significative (2-3 m dalla testata)

emissione acustica monitoraggio rottura dei trefoli

riflettometria (ETDR) riflessione brevi impulsi elettromagnetici ( 1kV , ns)

flusso magnetico disperso (MFL e RMM) magneti permanenti + sensori

radiografia 0.6m con raggi gamma,1.2m con raggi X, sicurezza, peso sorgenti

risonanza elettromagnetica scansione fino a 100MHz con analizzatore di rete

Stato tensionale dei fili

diffrazione raggi X misura deformazione (e quindi sollecitazione) dei trefoli

scarico elastico dei fili misura della presollecitazione (piccoli estensimetri)

correnti indotte stima dello stato tensionale dei trefoli

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la "bibbia" della durabilitànelle strutture in C.A.

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3+ H20

carbonatazionel'idrossido di calcio reagiscecon l'anidride carbonica dell'atmosfera(in presenza di umidità e in ambiente basico)dando origine a carbonato di calcio e acqua

H2O, NaOH

le proprietà meccaniche migliorano,ma il pH della soluzione nei pori scendeda 13-14 (molto basico) fino a meno di 9

Anche in assenza di cloruri,sotto al pH = 11.5 cessa l'effettodi protezione delle armaure dalla corrosione

la corrosione da carbonatazione23/29

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effetto della bagnatura

protetto

esposto

parzialmenteprotetto

chiesa a Nova Milanese (Milano)

per tenere conto delle variazioni locali nelle strutture reali è di grande aiutoun metodo rapido per la misura della profondità della carbonatazione

ts Kspessore carbonatato nel tempo

variazioni locali della profondità di carbonatazione24/29

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in alternativa al carotaggio, per mettere a nudo il copriferrosi possono eseguire scassi locali con scalpello, perforazione a tratti

un metodo per estrarre con continuità un campione ordinato di polvere

analisi della polvere di perforazione25/29

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taglio a V(funge da imbuto)

provette ad alta trasparenza

testina di captazione

www.carbontest.it

resina per ripristinocontagocceindicatore pHset di provette

il kit per la misura della profondità di carbonatazione26/29

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Laboratorio Interdipartimentaleper la Diagnostica e il Monitoraggio Strutturale

finalità: ricerca nell'ambito dei metodi innovativiper la diagnostica e il monitoraggio della stabilità,funzionalità e durabilità nelle strutture e nei componentidell'ingegneria civile e meccanica

Dipartimenti coinvolti

Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica - durabilità

Elettronica, Informazione e Bioingegneria - sensori e monitoraggio

Ingegneria Civile e Ambientale - strutture civili

Meccanica - strutture meccaniche e impianti

un'iniziativa nel campo della diagnostica strutturale27/29

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programma di venerdì 25 ottobre

● 10:00‐11:30 Tavola rotonda sulla circolareLaboratori per prove e controllisui materiali da costruzionesu strutture e costruzioni esistenti

● 11:45‐13:00  Playground Civile

● 14:00‐16:00  Sessione Civile 1/2

● 16:30‐18:00  Sessione Civile 2/2

● 18:00‐18:30  Cerimonia di chiusura

AIPnD - una giornata dedicata al settore Civile

per inviti: [email protected]

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Il controllo dell'esecuzione a regola d'arte di nuove infrastrutturein C.A. e soprattutto la verifica della sicurezza di quelle esistentirichiedono strumenti diagnostici avanzati e di facile impiego sul campo

- tomografie pulse-echo- georadar ad elevata frequenza- tecniche di rilievo e monitoraggio

Su alcuni aspetti mancano strumenti efficaci

- identificazione dei fenomeni corrosivi nelle guaine di post-tensione- identificazione di rotture dei fili di acciaio armonico

In ambito nazionale didattica e ricerca sulle tecniche non distruttivenel settore Civile vanno rafforzate

- maggiore attenzione a questi temi di ricerca- corsi universitari e di aggiornamento professionale- maggiori interazioni con industria, imprese, enti

considerazioni conclusive29/29