Stima del degrado da corrosione dei cavi da precompressione in ponti e viadotti in c.a.p = Corrosion deterioration estimate of prestressed cables in PRC bridges and viaducts

Sin dagli albori del XX secolo, l’utilizzo del sistema della precompressione dei cavi in acciaio si è diffuso nella costruzione di opere caratterizzate da luci elevate, quali ponti e viadotti, al fine di sfruttare al meglio le caratteristiche meccaniche dei materiali, migliorando il comportamento resistente della sezione. Il fenomeno della corrosione dei cavi da precompressione rappresenta una seria fonte di preoccupazione per le società responsabili della gestione, delle suddette opere da loro amministrate; infatti una perdita di funzionalità del sistema di precompressione comporta l’insorgere di criticità nel comportamento strutturale, favorendo fenomeni di fessurazione o, peggio, di crisi dell’opera. L’obiettivo del presente elaborato è stato quello di ricostruire, tramite simulazioni al FEM, un modus operandi per ricavare la stima approssimata del degrado dei cavi da precompressione a causa della corrosione in un impalcato da ponte, che altrimenti potrebbe essere valutata esclusivamente mediante prove di ispezione invasive sull’opera. Il caso studio è rappresentato da un impalcato isostatico composto da 6 travi in calcestruzzo armato, costituite da tre conci prefabbricati collegati tra loro tramite post tensione. Le simulazioni sono state condotte oltre che su un modello FEM a riproduzione dell’impalcato, anche su un modello semplificato, una trave in semplice appoggio, in modo tale da verificare l’attendibilità dei risultati. Disponendo del verbale di collaudo statico del caso studio considerato, in prima battuta si è proceduto ad effettuare un confronto della freccia della prova di carico di collaudo, misurata in situ all’epoca, con la freccia della stessa prova di carico simulata al FEM come se fosse stata riprodotta nei giorni nostri, simulando livelli crescenti di degrado dei cavi da precompressione. Le differenze dei valori di freccia ottenute, in particolar modo nel caso in cui nella trave non sopraggiunga la fessurazione, non sono risultate così marcate e, pertanto, non consentono di valutare in maniera inequivocabile una stima del degrado da corrosione, in quanto dipendenti da una serie di parametri che ne influenzano la variabilità. Spostando però l’attenzione dalle frecce afferenti alla prova di carico alle frecce afferenti ai carichi permanenti, si nota una sostanziale differenza tra i valori simulati al tempo di costruzione dell’opera e quelli riferiti ai giorni nostri. Pertanto, si è proceduto a ricostruire la storia delle frecce relative ai carichi permanenti e ai carichi da traffico durante la vita dell’opera, effettuando di fatto una simulazione al FEM di monitoraggio in continuo a ponte scarico e a ponte in esercizio dalla sua messa in funzione. Successivamente, sono state eseguite varie simulazioni di danneggiamento dei cavi da precompressione durante la vita del ponte in esame, variando il tempo di insorgenza del fenomeno di corrosione e la velocità dello stesso. In tutti i casi, le curve di monitoraggio del danneggiamento si discostano in maniera sensibile rispetto alle curve di monitoraggio del ponte con i cavi integri anche in condizione di trave non fessurata. Pertanto, una volta simulata al FEM la curva teorica di monitoraggio di un ponte con i cavi da precompressione integri, immaginando di iniziare in un dato giorno un monitoraggio in continuo dello stesso, il segnale dell’insorgere del fenomeno di corrosione si ha quando il massimo valore di freccia giornaliera si discosta dalla curva teorica ricavata.