Technical News

Il lavoro oggetto di questa Technical News è stato presentato dall’autore in occasione della prima edizione del “Symposium on Concrete and Concrete Structures“, organizzato dal fib Italy YMG assieme alle associazioni CTE, aicap e fib, che si è tenuto il 15 Ottobre 2019 a Parma.

Durante il Symposium, questo lavoro è stato uno dei tre premiati con il riconoscimento “fib Italy YMG Award for best research advances in concrete and concrete structures”.

La pubblicazione originale è inclusa negli Atti del “1st fib Italy YMG Symposium on Concrete and Concrete Structures, Parma (2019)“, disponibili sul sito della fib International.

Sommario

Le opere infrastrutturali sono soggette a diversi tipi di degrado, che possono portare ad una progressiva perdita di prestazioni. Le difficoltà nell’identificare e quantificare la riduzione della capacità portante causano costi significativi associati ad ispezione, manutenzione, riparazione, consolidamento o decommissionamento di intere strutture. In casi estremi, il deterioramento ha portato al crollo di intere campate di ponti con conseguenze tragiche. La corrosione delle armature è spesso il tipo di deterioramento più critico nelle opere in calcestruzzo armato. Tra le sue conseguenze, la riduzione dell’aderenza delle barre e dell’interazione composita tra acciaio e calcestruzzo è uno dei fenomeni meno compresi scientificamente, e spesso il più deleterio per la capacità portante delle strutture. Questo aspetto è particolarmente critico in configurazioni dove le zone di ancoraggio delle armature sono soggette a particolari condizioni di confinamento, come nelle cosiddette ‘selle Gerber’. Tale tipo di giunto, caratterizzato da una riduzione dell’altezza di un elemento in corrispondenza degli appoggi, è molto diffuso in ponti e costruzioni prefabbricate. Nonostante i vantaggi costruttivi e progettuali, questi giunti presentano spesso problemi legati a disposizioni costruttive inadeguate, concentrazioni di sforzi, percolamento e infiltrazioni, con conseguente corrosione interna. La concomitanza di questi problemi rende le selle Gerber particolarmente critiche.

Nel presente lavoro, è stato studiato un nuovo approccio per la valutazione della resistenza residua di ponti in calcestruzzo in presenza di degrado. Tale approccio mette in relazione parametri visivi e misurabili sulla superficie esterna del calcestruzzo (apertura di fessura), processi di deterioramento locali nascosti all’interno della struttura (corrosione dell’armatura e degrado dell’aderenza acciaio-calcestruzzo) e le loro conseguenze globali (riduzione della capacità portante). I risultati di questo progetto di ricerca rappresentano un passo verso la valutazione della resistenza di opere esistenti basata sull’apertura di fessura, la chiave di volta per una nuova metodologia di gestione delle infrastrutture. Una teoria basata sul quadro fessurativo consente la traduzione di dati acquisiti con tecniche automatizzate di monitoraggio delle infrastrutture (e.g. droni) in parametri quantitativi di deterioramento. Queste informazioni possono a loro volta essere implementate in modelli di calcolo per ottenere stime più accurate della capacità resistente residua. Tale metodologia ha come obiettivo ultimo lo sviluppo di strategie avanzate di gestione delle risorse, in grado di ridurre i rischi per la sicurezza, i costi di manutenzione e l’impatto ambientale della rete infrastrutturale.

Biografia dell’autore

Michele W.T. Mak è attualmente ricercatore presso la University of Cambridge. La sua attività scientifica ruota attorno ad aspetti di ottimizzazione, efficienza e sostenibilità del calcestruzzo strutturale, facendo da ponte tra il mondo accademico e quello professionale.

Nel 2011 consegue la Laurea Magistrale in Ingegneria Edile-Architettura al Politecnico di Milano, avendo sviluppato la tesi di laurea alla Stanford University su sistemi antisismici in calcestruzzo fibrorinforzato. Ottiene allo stesso tempo il Diplôme d’Ingénieur alla École Spéciale des Travaux Publics di Parigi nell’ambito di un progetto di Doppia Laurea. 

Tra il 2011 ed il 2017 lavora come Strutturista nella società di ingegneria Ove Arup & Partners ad Hong Kong e nel Regno Unito, specializzandosi nella progettazione di edifici alti. Consegue il PhD presso la University of Cambridge, discutendo nel 2020 una tesi sul degrado di ponti, sviluppata in collaborazione con Arup e Highways England. Rimane successivamente nello stesso ateneo come ricercatore associato, nell’ambito di un progetto di ricerca incentrato sulla sostenibilità ambientale di strutture in calcestruzzo innovative.

Bibliografia principale

Mak, M.W.T. and Lees, J.M. (Forthcoming) “Bond strength and confinement in reinforced concrete”.

Mak, M.W.T. and Lees, J.M. (2021) “Assessment of corrosion-induced bond deterioration in reinforced concrete: Towards a splitting crack-based approach”. Proceedings of the IABSE Congress – Resilient Technologies for Sustainable Infrastructure. 3-5 Feb 2021, 62-69. Online, Christchurch, New Zealand. https://doi.org/10.17863/CAM.58834

Mak, M.W.T., Sheasby M.P. and Lees, J.M. (2020) “Effects of anchorage deterioration on the shear behaviour of reinforced concrete half-joint beams”. Proceedings of the fib Symposium 2020, Concrete Structures for Resilient Society. 22-24 Nov 2020, 1786-1792. Online, Shanghai, China. https://doi.org/10.17863/CAM.58832

Anouna, J.A., Baratta, A., Convertino, L., Gast, L., Giustini, G., Grimaldi, P., Mak, M.W.T. and Mazzaglia, C. (2020) “Science, policy and the public in Italy 2019: Poster abstracts”. Cambridge Journal of Science & Policy, 1(2):137–141. University of Cambridge, UK. https://doi.org/10.17863/CAM.58569

Mak, M.W.T., Desnerck, P. and Lees, J.M. (2019) “Corrosion-induced cracking and bond strength in reinforced concrete”. Construction and Building Materials, 208:228-241. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.02.151

Mak, M.W.T. and Lees, J.M. (2019) “Bond degradation and reduced cover in concrete with transverse reinforcement”. Proceedings of the 1st fib Italy YMG Symposium on Concrete and Concrete Structures. 15 Oct 2019, 247-254. Parma, Italy. https://doi.org/10.17863/CAM.44540

Mak, M.W.T. and Lees, J.M. (2019) “Development of a novel bond test set-up for concrete with transverse reinforcement”. In Derkowski, W., Gwoździewicz, P., Hojdys, Ł., Krajewski, P., Pańtak, M. Editors, Proceedings of the fib Symposium 2019: Concrete – Innovations in Materials, Design and Structures. 27-29 May 2019, 560-567. Kraków, Poland. https://doi.org/10.17863/CAM.38091

Mak, M.W.T., Desnerck, P. and Lees, J.M. (2018) “Correlation between surface crack width and steel corrosion in reinforced concrete”. In Alexander, M.G., Beushausen, H., Dehn, F. and Moyo, P. Editors, MATEC Web of Conferences – 5th International Conference on Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting (ICCRRR 2018). 19-21 Nov 2018, 199:04009. Cape Town, South Africa. EDP Sciences. https://doi.org/10.1051/matecconf/201819904009