I valori di deformazione rilevati possono essere associati ai seguenti fenomeni: - Deformazione elastica
- Deformazione da ritiro plastico e idraulico (autogeno ed igrometrico) - Deformazione da viscosità
- Deformazione da variazioni termiche
La deformazione elastica del calcestruzzo si manifesta istantaneamente all’applicazione del carico e si mantiene costante nel tempo. Essa dipende in larga parte dalla composizione del calcestruzzo, in particolar modo dagli aggregati.
La deformazione da ritiro è un fenomeno indipendente dal carico applicato.
Quando il calcestruzzo è ancora nella fase plastica si parla di ritiro plastico o a breve termine, questo è dovuto alla perdita d’acqua dalla superficie del calcestruzzo nella prima fase successiva al getto, a seguito dal passaggio dalla fase liquida alla fase plastica, ovvero prima che si esplichi la presa.
Successivamente si manifesta il ritiro idraulico o a lungo termine, in quanto si protrae durante tutta la vita del conglomerato, anche se la maggior parte di sviluppa nei primi mesi. Il ritiro idraulico si distingue in ritiro autogeno e ritiro igrometrico o da essiccamento.
Il ritiro autogeno avviene in assenza di variazioni igrometriche e termiche ed è causato dall’idratazione del cemento. Infatti i prodotti di idratazione occupano un volume inferiore rispetto a quello occupato dai reagenti. Tale contrazione pertanto dipende principalmente dal tenore di cemento utilizzato per confezionare la miscela. Il ritiro autogeno si manif esta
principalmente quando il calcestruzzo è plastico – deformabile e cioè nel periodo tra inizio e fine della presa. L’ulteriore idratazione del cemento durante l’indurimento determina una contrazione modesta ma causa un aumento della porosità capillare.
Il ritiro igrometrico o da essiccamento è causato dall’evaporazione dell’acqua contenuta dal conglomerato cementizio verso l’ambiente esterno insaturo di vapore. Tale contrazione dipende fondamentalmente dalla formazione all’interno dei pori capillari, inizialmente saturi d’acqua, di menischi che a causa della tensione superficiale provocano la contrazione della pasta cementizia. Tale fenomeno dipende principalmente dai fattori ambientali, quali temperatura esterna e l’umidità relativa, nonché dal rapporto acqua/cemento.
E’ importante che il ritiro si manifesta in ugual modo in ogni direzione, per cui la generica sezione manifesta un ritiro uniforme lungo l’altezza. Questo è vero se si trascura l’effetto di contrasto provocato dalle armature.
44
La deformazione provocata dallo scorrimento viscoso è dovuta all’applicazione costante nel tempo del carico, che dopo le deformazioni elastiche istantanee, provoca deformazioni differite nel tempo.
Il fenomeno del creep può essere associato allo scivolamento degli strati colloidali di cemento a contatto con l’acqua adsorbita e alle fratture locali coinvolgenti la rottura di legami esistenti. Si vuole evidenziare che la viscosità si manifesta con una rotazione della sezione per i carichi che generano un momento, come il peso proprio, il peso della soletta e l’eccentricità della
precompressione, mentre con una deformazione uniforme lungo l’altezza per il contributo centrato della precompressione centrata.
Le deformazioni associate alle variazioni termiche del calcestruzzo sono già state rimosse dalle misure. Si sottolinea che tali correzioni sono svolte nell’ipotesi di assenza di contrasti a tali movimenti. Nel nostro caso i movimenti assiali dell’impalcato sono limitati per la presenza della non idealità dei vincoli di appoggi. Per cui quando l’impalcato tende ad avere un contrazione, la deformazione ad esso associata è stata eliminata dalle misure, ma l’effetto di trazione provocato dalla presenza dei vincoli non ideali è presente nelle rilevazioni (vedi cap.1 schema di
vincolamento dell’impalcato).
Considerando come esempio la sezione a nord della trave T 32, riportiamo le deformazioni monitorate.
45
All’applicazione della precompressione (18/03/09) e di conseguenza del peso proprio, la sezione esaminata pare evidenziare una maggior compressione all’intradosso. Ciò è giustificato
dall’eccentricità della precompressione stessa. Le deformazioni monitorate alla fine di questa fase sono imputabili, oltre che al peso proprio e alla precompressione, anche al ritiro plastico del calcestruzzo, in quanto lo “zero” delle letture strumentali è rilevato quando il calcestruzzo deve essere ancora gettato e sottoposto al ciclo di maturazione a vapore.
Pare evidente che le deformazioni successive si manifestano principalmente con un contributo uniforme lungo l’altezza della trave, e di contrazione. Per cui possono essere associate
esclusivamente ad un effetto del ritiro e dalla viscosità provocata solo dal contributo centrato della precompressione.
Come conseguenza si capisce che gli effetti elastici e viscosi degli ulteriori carichi, che provocano una rotazione della sezione, tendono a compensarsi a vicenda, oppure sono di entità irrilevante. La maggior parte delle deformazioni manifestate dalla sezione esaminata sono già sviluppate con la conclusione dell’impalcato (12/10/09), cioè al termine del getto della pavimentazione. Ciò è sicuramente dovuto all’espressione istantanea delle deformazioni elastiche, ma a quanto pare anche dalla conclusione dei fenomeni viscosi e di ritiro entro i primi 6 mesi di maturazione del calcestruzzo. Tale periodo può essere così breve per l’utilizzo di calcestruzzi soggetti ad una maturazione accelerata e di filler nel’impasto.
Questa deduzione appena esposta è confermata dalla circostanza che le deformazioni nei 2 anni successivi, dall’inizio (28/10/09) alla fine (25/05/10) del monitoraggio in continuo sono attribuibili ad un effetto associato alle variazioni termiche. Questo è giustificato da un andamento ciclico delle deformazioni come illustrato nei seguenti grafici, in cui per un andamento decrescente delle temperature, l’impalcato dopo un certo periodo, associato all’inerzia termica, tende ad avere un contrazione. Tale deformazione ad esso associata è stata eliminata dalle misure, ma l’effetto di trazione (riduzione della deformazione di contrazione) provocato dalla presenza dei vincoli non ideali è presente nelle rilevazioni.
Questo andamento ciclico è comunque caratterizzato da una riduzione ( deformazioni di
compressione maggiori ) dei massimi e dei minimi, associabile alla presenza di modesti fenomeni viscosi.
46
47
Le considerazioni appena svolte sono associate alla sola sezione a sud della trave T 32, ma possono essere generalizzate anche per le altre sezioni.
I concetti esposti sono utilizzati nei capitoli successivi come linea guida per un confronto fra le deformazioni dedotte dalle letture strumentali con le deformazioni calcolate con la classica procedura per una corretta progettazione di un impalcato da ponte.
49