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Two complementary methodologies for the evaluation of the prestress condition of a reinforced concrete structure are herein presented and discussed. The X-Ray Diffraction technique, well established in the mechanical industry to assess the manufacturing residual stresses in metals, is proposed to measure the actual stress in prestressing wires. Being a non-destructive technique, it can be routinely applied during inspection activities carried out to acquire field data for the safety assessment of bridges. Additionally, the acoustic emission monitoring technique is proposed to detect the breakage of prestressing wires. The latter methodology is appealing for long term monitoring aimed at detecting anomalies, malfunctions, evolution of damage and for timely planning of maintenance interventions, in specific and more critical cases.
The two methodologies have been applied to four case studies, whose results are critically discussed to highlight advantages and limitations in their application. It emerges that X-Ray Diffraction measurements are extremely reliable, once the effect of manufacturing residual stresses is compensated. In that regard, a few possible approaches have been put forward. The analysis of acoustic emission signals based on conventional features, such as maximum amplitude and energy, gives very good results in identifying the wire breakage when the distance between the source of the signal and the sensor is approximately limited to less than 5 m. For larger distances, different analyses, based on more accurate representations of the waveform, are being developed.
Nel presente contributo vengono illustrati e commentati i risultati dell’applicazione di due metodologie complementari nella valutazione dello stato di precompressione di elementi in calcestruzzo armato. La diffrattometria a raggi X, il cui utilizzo è ben consolidato nell’industria meccanica per la valutazione delle tensioni residue superficiali in componenti metallici, è qui proposta come metodo di misura diretta della tensione effettiva nei cavi da precompressione. Essendo una prova non distruttiva, essa può essere applicata regolarmente nel contesto delle ispezioni speciali previste dalle linee guida per la valutazione della sicurezza dei ponti esistenti. Parallelamente, la tecnica di monitoraggio con le emissioni acustiche è proposta per cogliere la rottura di singoli fili costituenti i cavi da precompressione. Tale metodologia, poco efficace nell’ambito di attività di ispezione, è invece di notevole utilità nell’ambito di attività di monitoraggio permanente volte all’individuazione di anomalie, malfunzionamenti ed evoluzioni del danno su strutture più critiche o che presentano un maggior rischio.
Le due metodologie sono state applicate a quattro casi studio e le risultanze sono discusse al fine di evidenziarne vantaggi e limitazioni. Le misure effettuate con la tecnica della diffrattometria a raggi X sono estremamente affidabili, qualora depurate dalle tensioni residue generate dal processo di produzione dei cavi. A tal proposito, alcuni possibili approcci vengono proposti nel presente lavoro. Per quanto riguarda il monitoraggio con le emissioni acustiche, lo studio condotto evidenzia che l’analisi basata su parametri convenzionali, quali l’ampiezza massima e l’energia del segnale, è efficace nell’identificare la rottura dei cavi quando la distanza tra la sorgente e il sensore è approssimativamente limitata a meno di 5 m. Distanze superiori richiedono invece l’applicazione di metodi di analisi differenti, basati su una rappresentazione più accurata e completa della forma d’onda, attualmente in fase di sviluppo.
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