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Sviluppo di una metodologia diagnostica per l’interpretazione del comportamento strutturale di una diga ad arco-gravità (La Aceña, Spagna), finalizzata all’individuazione di possibili fenomeni di degrado

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Sviluppo di una metodologia diagnostica per l’interpretazione del comportamento strutturale di una diga ad arco-gravità (La Aceña, Spagna), finalizzata all’individuazione di possibili fenomeni di degrado

Nell’ambito delle attività RdS 2007 era stato svolto il Tema A del “9 th International Benchmark Workshop on Numerical Analysis of Dams” promosso dall’ICOLD (International Commission on Large Dams), relativo all’analisi del comportamento elastico di una diga ad arco-gravità (diga di La Aceña, Spagna) soggetta a peso proprio, carico termico stagionale e pressione idrostatica dovuta a un bacino con livello dell’acqua notevolmente variabile nel tempo. L’obiettivo del tema proposto era costituito dall’interpretazione delle misure di spostamento della diga (fornite per un periodo di circa tre anni), per individuarne il reale comportamento strutturale e identificare eventuali fenomeni di degrado in atto. Per lo studio citato era stato utilizzato il programma CANT-SD, un codice di calcolo ad Elementi Finiti sviluppato da CESI RICERCA per l’analisi strutturale delle dighe in calcestruzzo, già estesamente validato e progressivamente arricchito anche grazie alle attività di “benchmarking” organizzate dall’ICOLD nel corso degli ultimi due decenni. Le analisi allora effettuate avevano fornito risultati solo parzialmente in accordo con le misure sperimentali, suggerendo la necessità del proseguimento dello studio per indagare l’effetto di aspetti strutturali (e di eventuale degrado) in un primo tempo non considerati, anche con l’obiettivo di costruire un possibile approccio metodologico per la diagnosi dei fenomeni di degrado nelle dighe ad arco-gravità esistenti. Nell’ambito delle attività RdS 2008 è stata quindi riesaminata la suddetta problematica ed è stata effettuata (ancora con il codice CANT-SD) una serie di analisi parametriche successive, arricchendo e calibrando di volta in volta il modello in base alle risultanze che progressivamente emergevano dalle analisi che le avevano precedute: il percorso logico così individuato ha consentito alla fine di ottenere un notevole miglioramento dell’accordo tra i risultati sperimentali e numerici, evidenziando nel contempo quegli aspetti strutturali e/o di degrado la cui presa in conto ha permesso di ottenere il predetto notevole miglioramento nella simulazione numerica del reale comportamento della diga. Gli aspetti che sono stati progressivamente tenuti in conto hanno riguardato il comportamento della struttura sia dal punto di vista termico (fondamentale per la definizione del carico termico stagionale) sia dal punto di vista meccanico. Per quanto riguarda il comportamento termico, è stata esaminata l’influenza, sulla risposta strutturale del modello, delle caratteristiche termiche calcestruzzo e dell’ampiezza della variazione stagionale delle temperature imposte sui paramenti. Per quanto riguarda il comportamento meccanico, sono stati progressivamente considerati i seguenti aspetti strutturali. • La presenza dei giunti di costruzione verticali, posizionati tra i blocchi (conci) che costituiscono la diga. La simulazione del comportamento meccanico dei giunti (il cui aspetto essenziale è costituito dal consentire in alternativa o una condizione di compressione o una condizione di apertura) permette al modello di riprodurre l’effettiva ripartizione dei carichi tra gli archi orizzontali e le mensole verticali che idealmente compongono la diga. • Il comportamento ortotropo del calcestruzzo, riscontrabile in casi simili, caratterizzato da valori differenti per la rigidezza orizzontale (associabile al funzionamento ad arco) e per la rigidezza verticale (associabile al funzionamento a mensola). In particolare, una rigidezza verticale minore di quella orizzontale potrebbe essere dovuta alla presenza stati fessurativi con giacitura prevalentemente orizzontale, le cui cause possono essere molteplici (eventualmente concomitanti), quali ad esempio: eccessive sollecitazioni verticali di trazione associate allo smaltimento del calore di idratazione e/o causate da particolari combinazioni dei carichi applicati, bassi valori di resistenza meccanica a trazione in corrispondenza delle riprese di getto, fenomeno della reazione alcali-aggregati, etc.. • L’eventuale instaurarsi, per determinate situazioni di carico termico stagionale e di livello di invaso, di configurazioni strutturali (non considerate in fase progettuale) caratterizzate da condizioni di parziale

apertura dei giunti (o di alcuni di essi), che possono essere state causate, ad esempio, dalla contrazione anelastica del calcestruzzo successiva alla sigillatura dei giunti (dovuta alla diminuzione di temperatura associata allo smaltimento del residuo calore di idratazione e/o all’ulteriore sviluppo dei fenomeni di ritiro), oppure da una non corretta o non completa esecuzione delle operazioni di sigillatura. Come già anticipato, lo studio del comportamento della diga tenendo conto delle problematiche appena citate ha consentito di ottenere un notevole miglioramento dell’accordo tra le misure sperimentali e i risultati della simulazione numerica, evidenziando e quantificando inoltre quegli aspetti strutturali e/o di degrado rivelatisi essenziali per una corretta simulazione del comportamento strutturale misurato. Alla luce dei risultati ottenuti, si ritiene che la metodologia utilizzata per lo specifico problema esaminato possa costituire un’utile guida per lo studio delle reali modalità di funzionamento di una generica diga ad arco-gravità e per diagnosticarne eventuali fenomeni di degrado, a condizione di disporre delle misure di spostamento per un transitorio temporale sufficientemente lungo e di uno strumento di modellazione numerica in grado di simulare correttamente il comportamento monolatero dei giunti e il comportamento ortotropo del calcestruzzo. La metodologia sviluppata potrà essere proposta ai gestori delle dighe italiane per affrontare le problematiche legate al controllo della sicurezza e della funzionalità delle opere esistenti.

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