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18/10/2019
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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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Strade a regola d’arte - Milano 17 ottobre 2019
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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Strade a regola d’arte - Milano 17 ottobre 2019
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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Strade a regola d’arte - Milano 17 ottobre 2019
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
Strade a regola d’arte - Milano 17 ottobre 2019
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