225   Settembre - Ottobre  2019
ISSN 2282-3794
DURABILITA’ DI STRUTTURE ARMATE REALIZZATE CON CALCESTRUZZI SOSTENIBILI AVENTI MATERIE PRIME CONTAMINATE DA CLORURI
di
Maddalena Carsana, 
Politecnico di Milano, Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta”
maddalena.carsana@polimi.it
Matteo Gastaldi, 
Politecnico di Milano, Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta”
matteo.gastaldi@polimi.it
Federica Lollini, 
Politecnico di Milano, Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta”
federica.lollini@polimi.it
Elena Redaelli
Politecnico di Milano, Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta”
elena.redaelli@polimi.it, mcd.chem.polimi.it

L’industria del calcestruzzo si è trovata nei decenni trascorsi a dover rispondere a una crescente domanda di infrastrutture per soddisfare la quale è stato necessario un cospicuo sfruttamento dell’ambiente, in termini di risorse non rinnovabili ed emissioni atmosferiche. Se da un lato il settore dei materiali cementizi ha importanti conseguenze sull’ambiente, legate al consumo di risorse, all’inquinamento ma anche alla produzione di rifiuti da demolizione, dall’altro lato, offre anche interessanti prospettive per ridurre questo impatto attraverso il riciclo di materiali. Ulteriore strategia che può essere adottata per perseguire gli obiettivi di sostenibilità è connessa alla durabilità delle costruzioni: progettare strutture che abbiano un più lungo ciclo di vita permette di diminuire la quantità di calcestruzzo da produrre e smaltire.
All’interno del progetto SEACON, finanziato dal programma Infravation, sono state fatte prove di laboratorio per valutare l’utilizzo di acqua di mare e altre materie prime contaminate da cloruri (cemento e aggregati riciclati) in combinazione con armature resistenti alla corrosione, per la costruzione di infrastrutture in calcestruzzo armato sostenibili e durevoli. Lo studio sperimentale in corso da circa tre anni e in parte presentato in questa nota ha dimostrato che l’uso di materie contaminate da cloruri nel calcestruzzo non influenza negativamente le sue caratteristiche microstrutturali. Inoltre, le condizioni di protezione sono garantite nel tempo per armature in acciaio inossidabile austenitico 304L, indipendentemente dal tipo di contaminazione, anche quando i calcestruzzi subiscono carbonatazione o l’ulteriore penetrazione di cloruri dall’esterno.

English version
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DURABILITY OF SUSTAINABLE REINFORCED CONCRETE STRUCTURES WITH MADE WITH CHLORIDES-CONTAMINATED MATERIALS

In recent decades concrete industry had to respond to a growing demand for infrastructures for which it has been necessary a substantial exploitation of the environment, in terms of non-renewable resources and of atmospheric emissions. Cementitious materials field not only has important environmental consequences, connected to resource consumption, pollution and the production of demolition waste, but it also offers interesting prospects for reducing this impact through recycling of materials. Moreover, a further strategy to solve the environmental problems is connected to the durability of constructions: designing structures with longer life cycle allows to reduce the quantity of concrete to be produced and disposed of.
Within the SEACON project, financed by the Infravation program, several experimental tests have been carried out aimed at demonstrating the safe utilization of seawater and chloride contaminated raw materials (such as cement or recycled aggregates) for the production of a sustainable concrete when combined with non-corrosive reinforcement to construct durable and economical concrete infrastructures. Laboratory tests in progress from about 3 years and presented partially in this note showed that the use of chloride-contaminated materials in concrete did not negatively influence its microstructural features. Moreover, the protection conditions are guaranteed for austenitic stainless steel rebars (304L) in the studied mixes regardless of the chlorides contamination even when concrete is carbonated or subjected to the further penetration of chlorides.

UTILIZZO DI ACQUA DI MARE IN CALCESTRUZZO ARMATO
COMPORTAMENTO A LUNGO TERMINE DI DUE STRUTTURE PROTOTIPO
di
Elena Redaelli, 
Politecnico di Milano, Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta”
elena.redaelli@polimi.it
Maddalena Carsana, 
Politecnico di Milano, Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta”
maddalena.carsana@polimi.it
Matteo Gastaldi, 
Politecnico di Milano, Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta”
matteo.gastaldi@polimi.it
Federica Lollini, 
Politecnico di Milano, Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta”
federica.lollini@polimi.it
Federica Bertola, 
Buzzi Unicem S.p.A.
fbertola@buzziunicem.it
Fulvio Canonico, 
Buzzi Unicem S.p.A.
fcanonico@buzziunicem.it
Thomas Cadenazzi, 
University of Miami, Department of Civil, Architectural & Environmental Engineering
txc470@miami.edu
Antonio Nanni
University of Miami, Department of Civil, Architectural & Environmental Engineering
nanni@miami.edu

Il progetto SEACON, finanziato dal programma INFRAVATION per l’innovazione nell’ambito delle infrastrutture e recentemente concluso, ha sviluppato l’idea di combinare l’utilizzo di acqua di mare e altri materiali contaminati da cloruri, attualmente proibito da norme e codici, con diversi tipi di armatura resistenti alla corrosione, per la realizzazione di strutture in calcestruzzo armato durevoli.
Il presente lavoro descrive le due strutture prototipo realizzate nel corso del progetto: una canaletta drenante per l’allontanamento delle acque meteoriche dalla pavimentazione stradale adiacente, costruita in Italia, e un ponte sul fiume Halls in Florida. I due prototipi sono stati realizzati con lo scopo di monitorare il comportamento a lungo termine delle armature di rinforzo delle due strutture; pertanto, in questo articolo vengono illustrate anche le strategie di monitoraggio e i risultati preliminari ottenuti.

English version
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USE OF SEAWATER IN REINFORCED CONCRETE: LONG-TERM BEHAVIOUR OF TWO PROTOTYPE STRUCTURES

The SEACON project, founded by the programe Infravation for the innovation in the infrastructure sector and recently concluded, developed the idea of combining the use of seawater and other chloride-contaminated constituents, currently forbidden by standards and codes, with various types of corrosion-resistant reinforcements, for the construction of durable reinforced concrete structures.
This paper describes the two prototype structures built within the project: a culvert for the collection of road wastewaters, built in Italy, and a bridge over the Halls river in Florida. The two prototypes were built with the aim of monitoring the long-term behaviour of the concrete reinforcements; thus, the monitoring strategies and the preliminary obtained results are also shown.

Rinforzo di edifici in muratura di pietrame facciavista con Reticolatus e pannelli in CLT
di
Romina Sisti , 
Dipartimento di Strutture per l’Ingegneria e l’Architettura, Università degli Studi di Napoli Federico II
romina.sisti@unina.it
Marco Corradi, 
Dipartimento di Ingegneria, Università degli Studi di Perugia
marco.corradi@unipg.it
Chiara Quintaliani, 
Dipartimento di Ingegneria, Università degli Studi di Perugia
chiara.quintaliani@unipg.it
Antonio Borri
Dipartimento di Ingegneria, Università degli Studi di Perugia
antonio.borri@unipg.it

In questo lavoro viene presentata una tecnica di rinforzo di murature in pietrame che prevede l’utilizzo di un pannello in CLT (Cross Laminated Timber) giustapposto a una delle superfici murarie, e l’applicazione sulla faccia opposta del sistema Reticolatus, consistente in una ristilatura armata realizzata attraverso l’inserimento di trefoli in acciaio inox nei giunti di malta.
L’efficacia della tecnica è stata valutata studiandone l’applicazione come riparazione di murature già danneggiate. La campagna sperimentale eseguita ha infatti interessato campioni in muratura di pietrame di spessore 400 mm che risultavano fessurati per precedenti test. Sono state realizzate 4 prove di compressione diagonale, una su un campione in cui è stata eseguita la sola risarcitura della lesione, tre su campioni riparati e rinforzati con il sistema proposto.
La tecnica si propone quando, in presenza di finitura faccia-vista per la superficie muraria esterna, si vogliono migliorare sia le caratteristiche meccaniche della muratura, sia le prestazioni energetiche ed acustiche dell’edificio.

English version
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Reinforcement of Shear Walls with the Reticulatus method and CLT panels

This paper presents the results of cracked stone masonry walls repaired with the combined use of CLT (Cross Laminated Timber) panels and the Reticolatus technique. This technique can be used when, for one of the two wall surfaces, the fair-faced aspect must be kept and it’s necessary to improve thermal properties of masonry. Indeed, the Reticulatus method consists in a reinforced repointing of the mortar joints using stainless steel wires and the good insulating properties of CLT panels allows to improve energy and acoustic performance of building.
The mechanical efficacy of this technique was studied as repair method of historic masonry. An experimental campaign was carried on four pre-damaged stone masonry samples, 400 mm thick, 1200x1200 mm. Wall panels were tested in shear (diagonal compression test): one panel was repaired only by sealing the shear cracks, and the remaining three were repaired using the combined techniques described above.

MIGLIORAMENTO STRUTTURALE ED ENERGETICO DI EDIFICI IN MURATURA
Studio di intonaci armati termoisolanti privi di cemento
di
Luigi Coppola, 
Dipartimento di Ingegneria e Scienza Applicate – Università degli Studi di Bergamo
luigi.coppola@unibg.it
Denny Coffetti, 
Dipartimento di Ingegneria e Scienza Applicate – Università degli Studi di Bergamo
denny.coffetti@unibg.it
Elena Crotti, 
Dipartimento di Ingegneria e Scienza Applicate – Università degli Studi di Bergamo
elena.crotti@unibg.it
Gabriele Gazzaniga, 
Dipartimento di Ingegneria e Scienza Applicate – Università degli Studi di Bergamo
gabriele.gazzaniga@unibg.it
Alessandra Marini, 
Dipartimento di Ingegneria e Scienza Applicate – Università degli Studi di Bergamo
alessandra.marini@unibg.it
Chiara Passoni
Dipartimento di Ingegneria e Scienza Applicate – Università degli Studi di Bergamo
chiara.passoni@unibg.it

L’articolo tratta dello sviluppo di un innovativo intonaco strutturale alleggerito privo di cemento Portland in grado di migliorare la risposta sismica e l’efficienza energetica di edifici in muratura di pietra di scarsa qualità. Al fine di garantire la compatibilità elasto-meccanica con le murature storiche in pietra, l’intonaco deve esibire una resistenza a compressione a 28 giorni prossima a 8 MPa e, allo stesso tempo, deve possedere una ridotta massa volumica, non superiore a 1000 kg/m3, per poter incrementare la resistenza termica delle murature. Tali obiettivi sembrerebbero antitetici tra loro e risultano di difficile ottenimento quando si impiegano leganti totalmente privi di cemento Portland. Lo studio ha indagato il possibile uso sia di miscele a base di loppa d’altoforno e calce idrata sia di leganti ad attivazione alcalina. Per poter realizzare intonaci alleggeriti l’aggregato naturale è stato sostituito parzialmente o totalmente con aggregati leggeri a base di vetro espanso. I risultati ottenuti indicano che l’intonaco a base di loppa d’altoforno attivata alcalinamente realizzata esclusivamente con aggregati leggeri e con l’aggiunta di un additivo aerante è in grado di garantire resistenze a compressione a 28 giorni prossime a 8 MPa e una conducibilità termica pari a 0.35 W/mK, ottenuta grazie alla ridotta massa volumica (700 kg/m3). Inoltre, grazie all’aggiunta di metilcellulosa, amido, fibre polipropileniche e di un additivo riduttore del ritiro, è stato possibile ottenere malte caratterizzate da un’ottima adesione, dall’assenza di microfessure e di distacchi dal supporto. Al contrario, le miscele di loppa d’altoforno e calce idrata non garantiscono il raggiungimento dei requisiti meccanici richiesti, evidenziando resistenze a compressione nell’ordine dei 2 MPa.

English version
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SEISMIC AND THERMAL IMPROVEMENT OF MASONRY BUILDINGS
Study of Portland cement-free thermal reinforced plasters

The article focus on the development of a one-part alkali activated slag-based lightweight plaster for seismic retrofitting and energy upgrading of poor-quality stone masonry buildings. Two different alkali activated mortars were manufactured by using expanded glass aggregates and air entraining agent in order to guarantee the mechanical compatibility with historic stone walls (28-day compressive strength close to 8 MPa) and, at the same time, a low thermal conductivity by means of a low specific mass (< 1000 kg/m3). Experimental results evidenced that alkali activated plasters are able to provide a 28-day compressive strength equal to 8 MPa and a thermal conductivity of 0.35 W/mK due to density close to 700 kg/m3. Furthermore, by using methylcellulose (MC), modified starch (MS), polypropylene fibers and shrinkage reducing admixture (SRA), the shrinkage of mortars was strongly reduced and excellent adhesion to the substrate, absence of micro-cracks and detachments were achieved.

BREVI NOTE DI SISMOLOGIA APPLICATA
2. IL TERREMOTO SECONDO L’INGEGNERE
di
Silvia Castellaro
Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna
silvia.castellaro@unibo.it

Dopo aver discusso, nel numero precedente, il terremoto e la sua grandezza (magnitudo), secondo l’approccio sismologico, vediamo in questo numero cosa è il terremoto nella progettazione ingegneristica. In questa, il terremoto è riassunto nel così detto ‘spettro di risposta’, ossia in quella pseudo-funzione che dà – per ciascuna struttura di dato periodo proprio e smorzamento, interpretata come un oscillatore armonico semplice – l’accelerazione massima attesa per quello specifico terremoto di input.
In questo numero presenteremo lo ‘spettro della sorgente sismica’, che rappresenta il modo in cui il sismologo vede il terremoto, e osserveremo in che relazione questo stia con lo spettro di risposta elastico dell’ingegneria. A questo scopo, rivedremo il legame tra spostamento, velocità ed accelerazione di un corpo nel dominio del tempo e della frequenza. Tale legame, certamente ben noto nel dominio del tempo e forse meno noto nel dominio delle frequenze, tornerà utile anche per le discussioni dei prossimi articoli.

English version
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SHORT NOTES OF APPLIED SEISMOLOGY
2. EARTHQUAKES ACCORDING TO ENGINEERS

In the previous issue we discussed the earthquake magnitude and its wavefield, following a seismological point of view. In this article we review what an earthquake is in the perspective of engineering design. It is well known that an earthquake is summarized in the so-called ‘response spectrum’, that is in a pseudo-function that tells the maximum acceleration expected on a single-degree of freedom oscillator as a function of its eigen-period and damping and for a given input earthquake.
In this paper we aim at comparing the shape of the ‘response spectrum’ and the shape of the ‘seismic source spectrum’, that is the engineering and the seismological point of views. To achieve this goal, we will review the link between displacement, velocity and acceleration in the time and frequency domain. This link, familiar to anyone in the time domain, is sometimes less familiar in the frequency domain and turns out to be relevant also for the discussions of the following issues.