Riabilitazione di viadotti stradali in precompresso FACOLTA’ DI INGEGNERIA CIVILE E INDUSTRIALE   Corso di laurea Magistrale in Ingegneria Civile A.A. 2015/2016 Riabilitazione di viadotti stradali in precompresso Candidato: Anna Chiara Salvati Relatore: Prof. Ing. Fabio Brancaleoni Correlatore: Ing. Achille Devitofranceschi

Introduzione Caratteristiche del viadotto: 12 campate - schema di travi appoggiate Interasse pila 40m - luce netta 38m sezione trasversale di 11.30m 4 travi a doppio T prefabbricate: interasse travi 2.825m post tensione con 5 cavi 12 trefoli Riabilitazione di viadotti stradali in precompresso 19/01/2017 2 di 18

Analisi delle difettosità CdD1 nessun ammaloramento nei cavi, travi con degrado superficiale, armature lente scoperte, corrose o barre longitudinali disposte erroneamente CdD2 guaine sono ben iniettate ma con distanza dal fondo insufficiente con perdita di aderenza cavo-calcestruzzo CdD3 cavi scoperti, iniettati solo parzialmente o privi di boiacca, trefoli in buono stato CdD4 come il caso precedente ma con fili o trefoli che presentano segni evidenti di corrosione Riabilitazione di viadotti stradali in precompresso 19/01/2017 3 di 18

Strategie di ripristino Ipotesi progettuale: Cavi non aderenti al calcestruzzo Rinforzi Passivi: Tessuto unidirezionale in FRP Barre al Carbonio Barre di acciaio B450C Beton Plaquè Casi di studio: 100% Ap 80% Ap 60% Ap 50% Ap Rinforzi Attivi: Precompressione esterna 2 cavi 7 trefoli Precompressione esterna 4 cavi 7 trefoli Combinazione di Rinforzi Passivi e Rinforzi Attivi Riabilitazione di viadotti stradali in precompresso 19/01/2017 4 di 18

Tessuto unidirezionale in frp 4 strati di tessuto ad alto modulo: Riabilitazione di viadotti stradali in precompresso 19/01/2017 5 di 18

Tessuto unidirezionale in frp Delaminazione: Modo 2: distacco intermedio causato da fessure per flessione nella trave Verifica a flessione: FRP γ=MRd/MSd 100%Ap 0.90 80%Ap 0.63 60%Ap 0.44 50%Ap 0.39 Riabilitazione di viadotti stradali in precompresso 19/01/2017 6 di 18

Tessuto unidirezionale in frp Riabilitazione di viadotti stradali in precompresso 19/01/2017 7 di 18

Barre al Carbonio Delaminazione: barre pultruse in fibra di Carbonio Ef = 200 000 MPa φf = 10 mm ftk=2 000 MPa Delaminazione: Modo 2: distacco intermedio causato da fessure per flessione nella trave 10 φ 10 = 920 MPa 16 φ 10 = 545 MPa 22 φ 10 = 545 MPa ffdd,2 Riabilitazione di viadotti stradali in precompresso 19/01/2017 8 di 18

Barre al Carbonio Riabilitazione di viadotti stradali 19/01/2017 in precompresso 19/01/2017 9 di 18

Barre di acciaio B450C Delaminazione: barre di acciaio ad aderenza migliorata B450C Es = 200 000 MPa φs = 20 mm fyk= 450 MPa Delaminazione: Modo 2: distacco intermedio causato da fessure per flessione nella trave 8 φ 20 = 529 MPa 16 φ 20 = 345 MPa 18 φ 20 = 345 MPa ffdd,2 Riabilitazione di viadotti stradali in precompresso 19/01/2017 10 di 18

Barre di acciaio B450C Verifica a flessione: 1.08 0.69 0.57 0.46 8 φ 20 γ=MRd/MSd 100%Ap 0.96 80%Ap 0.67 60%Ap 0.47 50%Ap 0.40 16 φ 20 γ=MRd/MSd 100%Ap 1.03 80%Ap 0.72 60%Ap 0.50 50%Ap 0.44 18 φ 20 γ=MRd/MSd 100%Ap 1.08 80%Ap 0.69 60%Ap 0.57 50%Ap 0.46   MRd>MSd Riabilitazione di viadotti stradali in precompresso 19/01/2017 11 di 18

Barre di acciaio B450C Riabilitazione di viadotti stradali 19/01/2017 in precompresso 19/01/2017 12 di 18

Beton Plaquè Verifica a flessione: Vantaggi: Svantaggi: Beton Plaquè γ=MRd/MSd 100%Ap 1.65 80%Ap 1.19 60%Ap 0.90 50%Ap 0.79 Vantaggi: Considerevoli incrementi di resistenza Non risente della delaminazione Basi teoriche di comprovata affidabilità e semplicità Svantaggi: Ancoraggi meccanici Necessità di sostegni Elevati pesi movimentati e difficoltà di realizzazione se le superfici non sono regolari   MRd>MSd Riabilitazione di viadotti stradali in precompresso 19/01/2017 13 di 18

Beton Plaquè Riabilitazione di viadotti stradali 19/01/2017 14 di 18 in precompresso 19/01/2017 14 di 18

Precompressione esterna SLU: verifica a flessione VERIFICHE SLE T=0 Assenza di pavimentazione T=∞ con pavimentazione ma senza traffico SLU FLESSIONE 2 CAVI γ=MRd/MSd 100%Ap 2.08 80%Ap 1.10 60%Ap 0.67 50%Ap 0.54 4 CAVI γ=MRd/MSd 100%Ap Non studiato  80%Ap  Non studiato 60%Ap 1.69 50%Ap 1.24   MRd>MSd Riabilitazione di viadotti stradali in precompresso 19/01/2017 15 di 18

Precompressione esterna Riabilitazione di viadotti stradali in precompresso 19/01/2017 16 di 18

Quadro riassuntivo singoli rinforzi Combinazione rinforzi passivi+2 cavi Combinazione rinforzi passivi+4 cavi FRP γ=MRd/MSd Carbonio 100%Ap 0.90 0.88 80%Ap 0.63 0.60 60%Ap 0.44 0.42 50%Ap 0.39 0.37 B450C Beton Plaqué 1.08 1.65 0.69 1.19 0.57 0.46 0.79 2 CAVI 4 CAVI 2.08  non studiato 1.10   non studiato 0.67 1.69 0.54 1.24 FRP+ 2cavi γ=MRd/MSd Carbonio+ 100%Ap 2.52 2.27 80%Ap 1.41 1.26 60%Ap 0.91 0.81 50%Ap 0.74 0.72 B450C+ Beton Plaqué+ 1.51 2.33 0.98 1.57 0.78 1.33 FRP+ 4 cavi γ=MRd/MSd Carbonio+ 100%Ap 80%Ap 60%Ap 2.04 2.02 50%Ap 1.51 1.52 B450C+ Beton Plaqué+ 2.05 1.69 Riabilitazione di viadotti stradali in precompresso 19/01/2017 17 di 18

Analisi Costi-Benefici RINFORZI PASSIVI PRECOMPRESSIONE FRP B450C Carbonio Beton Plaqué 2 cavi 4 cavi γ=MRd/MSd 100% Ap 80% Ap 1.4 1.5 1.3 1.2 1.1 X 60% Ap 2 2.1 1.6   1.7 50% Ap 2.5 1.1 2.3 1.6 2.1 X COSTO SINGOLO SISTEMA DI RIPRISTINO €/ml FRP 1 374 CARBONIO (22Φ10) 1768 B450C (18Φ20) 578 BETON PLAQUÈ 457 P.E. 2 CAVI 526 P.E. 4 CAVI 878   studiati singolarmente +2cavi di precompressione esterna da 7 trefoli +4cavi di precompressione esterna da 7 trefoli Riabilitazione di viadotti stradali in precompresso 19/01/2017 18 di 18

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