Più che triplicata, da 13,0 a 42,9 mm, la freccia differita a 1000 giorni di una trave precompressa attraversata da 150 cicli di gelo-disgelo. All’estremo opposto la corrosione dei tiranti: portata dallo 0 al 12%, muove la stessa grandezza di appena 0,2 mm, da 21,6 a 21,8 mm. Sono i due poli della gerarchia di degrado che emerge dal modello agli elementi finiti tridimensionale a evoluzione temporale sviluppato da Qian Huang, Yue Huang e Lei Gao e pubblicato su Construction Materials, vol. 6, pag. 78 (doi: 10.3390/constrmater6050078).
Una sola analisi incrementale per azioni ambientali e meccaniche
Il modello è costruito per riprodurre il comportamento meccanico, a breve e a lungo termine, di travi precompresse soggette contemporaneamente a degrado da gelo-disgelo, corrosione dei tiranti e carico sostenuto. Tutti i fenomeni confluiscono in un’unica analisi incrementale a passi temporali: la deformazione progressiva e la perdita di pretensione vengono così seguite passo dopo passo, senza trattare gli effetti ambientali e quelli meccanici come dinamiche slegate.
Dal creep alla corrosione: i meccanismi dentro il modello
Sul versante del calcestruzzo la fessurazione diffusa e il tension stiffening sono accostati agli effetti differiti classici, creep e ritiro, e al degrado delle proprietà meccaniche indotto dai cicli gelo-disgelo. Sul versante delle armature entrano il rilassamento dei tiranti di pretensione e il deterioramento da corrosione, esteso sia all’armatura ordinaria sia ai cavi tesi. Tutti i meccanismi concorrono alla medesima soluzione incrementale, così che a ogni passo di calcolo ciascun fenomeno possa interferire con gli altri.
Validazione su tre campi sperimentali
Prima di confrontare i parametri fra loro, il modello viene verificato rispetto a tre gruppi di risultati sperimentali: prove su travi precompresse corrose, prove su travi in calcestruzzo danneggiate dal gelo-disgelo e prove di lungo periodo con carico sostenuto. Tre contesti corrispondenti ai tre driver del degrado che la campagna numerica accoppia in un’unica simulazione.
Quattro parametri a confronto nella campagna di calcolo
Le analisi parametriche fanno variare la resistenza del calcestruzzo, il numero di cicli gelo-disgelo, il tasso di corrosione dei tiranti e il livello di pretensione. I valori di freccia a 1000 giorni associati alle diverse ipotesi sono raccolti nella tabella.
| Parametro variato | Intervallo esaminato | Freccia a 1000 giorni |
|---|---|---|
| Resistenza del calcestruzzo | da C35 a C50 | da 24,1 mm a 18,0 mm |
| Cicli gelo-disgelo | da 0 a 150 | da 13,0 mm a 42,9 mm |
| Tasso di corrosione dei tiranti | dallo 0% al 12% | da 21,6 mm a 21,8 mm |
| Livello di pretensione | da 0,45 fptk a 0,75 fptk | freccia aggiuntiva differita da 11,4 mm a 8,8 mm |
Il confronto mette in primo piano il peso del gelo-disgelo, che guida la risposta differita più di ogni altro parametro: rispetto ai 13,0 mm della trave non esposta si arriva a 42,9 mm, con un aumento di quasi 30 mm. Il salto di classe dal C35 al C50 riduce la freccia di 6,1 mm, mentre il livello di pretensione più alto abbassa di 2,6 mm la freccia aggiuntiva differita. La corrosione dei tiranti, entro il 12% esaminato, incide in modo marginale sulla freccia globale; la sua azione si concentra sulla pretensione, con una perdita di lungo periodo che sale da 188,2 a 198,0 MPa.
Ne esce una gerarchia netta: nella deformazione di lungo periodo dominano il degrado da gelo-disgelo e gli effetti dipendenti dal tempo del calcestruzzo, mentre l’influenza della corrosione dei cavi sulla freccia globale resta contenuta nell’intervallo analizzato. Per valutare la risposta differita di travi precompresse esposte ad azioni ambientali e meccaniche congiunte, il framework offre un percorso numerico che riunisce nello stesso calcolo meccanismi di deterioramento abitualmente affrontati in modo distinto.
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