Effetti di corrosione delle armature trasversali e longitudinali sulla robustezza delle strutture in RC in zona sismica = Corrosion effects of transversal and longitudinal reinforcement steel on the robustness of RC structures in seismic zone

Il concetto di robustezza strutturale di una costruzione nei confronti di una azione eccezionale è la capacità della costruzione di evitare danni sproporzionati rispetto all’entità dell’azione che innesca un danno iniziale. Una costruzione è robusta quando in seguito alla perdita di uno o più elementi, riesce a creare percorsi di carico alternativi, ridistribuendo adeguatamente le forze al resto dell’insieme strutturale. Lo studio si concentra su un telaio piano di quattro piani fuori terra a quattro campate, progettato in una zona ad alta sismicità secondo le direttive della normativa italiana ed europea. Per prima viene analizzata la capacità di una struttura in cemento armato di sviluppare percorsi di carico alternativi, in modo da poter valutare come avviene il passaggio dal meccanismo di resistenza flessionale a quello a catenaria, quest’ultimo collegato alle caratteristiche degli elementi adiacenti alla trave soggetta alla rimozione di una colonna e alle proprietà meccaniche, come la deformazione ultima dell’acciaio e il momento resistente della sezione. Ciò viene eseguito mediante un’analisi parametrica condotta con il software di calcolo agli elementi finiti Atena 2D, in cui è stato possibile effettuare delle analisi di pushdown, consistenti nell’imposizione statica di uno spostamento verticale monotonicamente crescente nel punto di rimozione di una colonna, ottenendo come risultato di ogni step la forza che il resto della struttura è in grado di fornire nel punto stesso. Le curve risultanti sono denominante curve di capacità carico-spostamento. La prima serie di analisi, viene condotta imponendo la variazione della resistenza del telaio nel tempo, tenendo conto dei fenomeni del degrado e del conseguente danneggiamento dell'edificio, dovuti all'esposizione ambientale. In questo lavoro di tesi, i modelli numerici disponibili in letteratura vengono quindi utilizzati per la valutazione della corrosione considerando come dati iniziali quelli forniti dalla geometria strutturale. Inizialmente gli effetti della corrosione sono applicati solo in corrispondenza delle barre d’armatura longitudinali di travi e pilastri per lo scenario di degrado previsto e in un secondo momento tali effetti sono applicati anche sulle staffe; infine viene introdotto il degrado del meccanismo di aderenza tra calcestruzzo e acciaio, dovuto alla corrosione delle barre di armatura sia longitudinali che trasversali indotto dalla presenza di cloruri. Le analisi non lineari eseguite sul modello hanno mostrato innanzitutto il comportamento di un telaio progettato con criteri sismici nei riguardi della robustezza. Dalle analisi effettuate, è stato possibile studiare l'effetto sulla robustezza strutturale dovuto alla riduzione nel tempo delle proprietà del materiale a causa del degrado generato dalla corrosione sulla struttura in cemento armato. Se da un lato tali analisi hanno confermato che la robustezza strutturale è fortemente influenzata dalla corrosione delle barre d’armatura longitudinali, come riportato da molti studi, dall’altro non si può dire che la corrosione delle staffe incida molto sulla robustezza. Invece non considerando più perfetta aderenza all’interfaccia tra calcestruzzo e acciaio e introducendo il degrado al meccanismo di aderenza, in corrispondenza delle regioni della struttura in cui è previsto lo scenario di corrosione, si è osservato, per la struttura in studio, una ulteriore riduzione della capacità di sviluppare il meccanismo a catenaria.