An Experimental Study on the Correlation Between Residual Prestress Force in Pre-Tensioned and Post-Tensioned Concrete Beams and Non-Destructive Tests

L'attività di ricerca descritta in questa tesi è stata avviata con l'obiettivo di studiare le possibilità di applicare tecniche non distruttive valutare la presenza di danno e la perdita di precompressione in travi in calcestruzzo armato precompresso (CAP). Il lavoro è iniziato con l'indagine, in letteratura, dei metodi attualmente utilizzati per la valutazione del danno nelle travi precompresse e nei cavi di precompressione. Tra le tecniche applicabili, la tesi si è concentrata su quelle basate sui metodi vibrazionali e acusto-elastiche, in particolare sullo studio delle seguenti proprietà: variazioni delle frequenze fondamentali e delle forme modali, rapporto di smorzamento, velocità e attenuazione del segnale ultrasonico. Tali proprietà sono state raramente analizzate congiuntamente in letteratura; inoltre, lo studio di letteratura ha mostrato come siano ancora necessari ulteriori sforzi per migliorare l’applicabilità di tali metodi nella pratica. È stata effettuata un'ampia valutazione dei risultati ottenuti negli studi di letteratura per la valutazione delle perdite di precompressione basata sullo studio delle vibrazioni. Sulla base di questi risultati, è stata avviata una campagna sperimentale nel laboratorio per le prove sui materiali da costruzione dell'Università di Padova. I test sono stati condotti su 6 travi in calcestruzzo armato precompresso, sia pretese che post-tese, al fine di studiare gli effetti della variazione di parametri specifici sulla risposta degli elementi strutturali. Le tre travi pretensione avevano proprietà geometriche identiche, ma con un diverso livello di precompressione. Le tre travi post-tese avevano la peculiarità di consentire l'applicazione manuale della forza di precompressione in condizioni di laboratorio, con la possibilità di ottenere una gamma più ampia di livelli di precompressione. Inoltre, ogni trave post-tesa aveva un'eccentricità di cavo diversa. Sono stati eseguiti test statici fino al collasso delle travi e sono stati effettuati test non distruttivi per ogni fase di carico: test dinamici impulsivi e test agli ultrasuoni. Dai risultati delle prove vibrazionali sono state estratte le caratteristiche dinamiche, quali frequenza fondamentale, smorzamento modale, forme modali. È stata studiata la variazione di questi parametri rispetto allo stato di danno e al livello di precompressione. Inoltre, è stata enfatizzata anche la dipendenza di tali fenomeni dai parametri ultrasonici, come la velocità e l'energia delle onde trasmesse. Particolare attenzione è stata prestata ai fenomeni dissipativi, come i parametri di smorzamento modale e la dissipazione di energia dell’onda ultrasonica, che sembrano essere estremamente sensibile alla formazione di fessure e danneggiamenti. L’approfondimento dello studio ha portato alla conclusione che esiste una relazione inequivocabile tra la presenza e l'entità del danno e la comparsa di tali fenomeni dissipativi. Infine, è stato studiato l'effetto del cambiamento nel grado di precompressione sui parametri non distruttivi delle travi in CAP. È stato proposto un metodo che fa utilizzo solamente di test non distruttivi al fine di valutare il livello di precompressione residuo degli elementi in calcestruzzo armato precompresso. Questa metodologia potrebbe portare un miglioramento alle tecniche normalmente utilizzate per il rilevamento del danno, consentendo una valutazione più dettagliata delle condizioni della struttura con una quantità limitata di dati.