Capitolo 2
CASO DI STUDIO
:
SCUOLA ELEMENTARE E MATERNA NEL
COMUNE DI BORGO A MOZZANO
(
LU
)
2.1
Descrizione dell’edificio
L’edificio è una costruzione avente struttura intelaiata in c.a. ordinario, con due piani fuori terra (livello scuola materna e livello scuola elementare) e un piano interrato solo per due lati. Le altezze di interpiano sono di 2.70 m per il piano parzialmente interrato, e di 3.00 m per gli altri due piani. La copertura è del tipo a padiglione, con pendenza delle falde del 30% ed è presente un sottotetto ispezionabile. L’edificio in pianta risulta costituito dal corpo centrale di forma rettangolare, contenente aule e servizi, e dai volumi del vano scale, della palestra e del locale termico anch’essi rettangolari e disposti lungo il perimetro del volume centrale. L’ingombro massimo entro cui è inscritto l’edificio presenta dimensioni in pianta di 36.25 m in direzione lato lungo e 21.45 m in direzione lato corto. Nelle figure seguenti (da 2.1.1 a 2.1.4) sono proposte alcune viste esterne dell’edificio.
FIGURA 2.1.2 VISTA DEL CORPO PALESTRA
FIGURA 2.1.3 VISTA LATERALE DELL’EDIFICIO
L’edificio accoglie gli ambienti di una scuola materna ed elementare rispettivamente al piano terra e al piano primo. Il piano parzialmente interrato è invece destinato a spazi ricreativi e di ristoro.
L’edificio accoglie gli ambienti di una scuola materna ed elementare rispettivamente al piano iano parzialmente interrato è invece destinato a spazi ricreativi e di
FIGURA 2.1.5 PIANTA DEL PIANO SEMINTERTATO
L’edificio accoglie gli ambienti di una scuola materna ed elementare rispettivamente al piano iano parzialmente interrato è invece destinato a spazi ricreativi e di
Come risulta dalle Figure
irregolarità in pianta. Per quanto riguarda lo sviluppo in altezza, il piano primo dell’edificio presenta una riduzione del volume in quanto è
copertura della zona sottostante. Inoltre il calpestio posto a una quota di
anche i piani di fondazione risultano sfalsati
La definizione della geometria strutturale dell’edificio è sta
di carpenteria e strutturali originali, reperiti presso l’Ufficio del Genio Civile della provincia di Lucca. In particolare si è proceduto ad un rilievo finalizzato a
corrispondenza tra effettiva geometria
hanno consentito di verificare a campione le dimensioni di travi e pilastri e in generale la configurazione della struttura. Il risultato è riportato negli elaborati grafici prodotti (v. tavole strutturali); si noti che dalle verifiche eseguite è stata riscontrata una completa corrispondenza dimensionale con la documentazione tecnica originale, peraltro molto esaustiva (dimensioni elementi, sviluppo armature, dettagli nodi ecc.).
La normativa vigente pe
all’Appendice C8A i seguenti dati che devono essere acquisiti ed indagati ai fini della valutazione della sicurezza:
identificazione dell’organismo strutturale e verifica del rispetto dei criteri di r di cui al § 7.2.2 delle NTC 2008;
identificazione delle strutture di fondazione;
identificazione delle categorie di suolo secondo quanto indicato al § 3.2.2 delle NTC 2008;
igure 2.1.5 e 2.1.6, l’edificio presenta evidenti
irregolarità in pianta. Per quanto riguarda lo sviluppo in altezza, il piano primo dell’edificio one del volume in quanto è presente un ampio balcone che funge anche da copertura della zona sottostante. Inoltre il corpo che contiene la palestra
posto a una quota di -1.20 m dal livello di calpestio del piano terra; di conseguen anche i piani di fondazione risultano sfalsati, come possibile notare dalla Figura
FIGURA 2.1.7 SEZIONE LONGITUDINALE DELL’EDIFICIO
La definizione della geometria strutturale dell’edificio è stata condotta
di carpenteria e strutturali originali, reperiti presso l’Ufficio del Genio Civile della provincia . In particolare si è proceduto ad un rilievo finalizzato a
corrispondenza tra effettiva geometria e documentazione disponibile. Le operazioni di rilievo hanno consentito di verificare a campione le dimensioni di travi e pilastri e in generale la configurazione della struttura. Il risultato è riportato negli elaborati grafici prodotti (v. tavole
rali); si noti che dalle verifiche eseguite è stata riscontrata una completa corrispondenza dimensionale con la documentazione tecnica originale, peraltro molto esaustiva (dimensioni elementi, sviluppo armature, dettagli nodi ecc.).
La normativa vigente per mezzo della Circolare LL. PP. n°617 del
all’Appendice C8A i seguenti dati che devono essere acquisiti ed indagati ai fini della valutazione della sicurezza:
identificazione dell’organismo strutturale e verifica del rispetto dei criteri di r di cui al § 7.2.2 delle NTC 2008;
identificazione delle strutture di fondazione;
identificazione delle categorie di suolo secondo quanto indicato al § 3.2.2 delle NTC evidenti caratteristiche di irregolarità in pianta. Per quanto riguarda lo sviluppo in altezza, il piano primo dell’edificio un ampio balcone che funge anche da corpo che contiene la palestra ha il piano di piano terra; di conseguenza , come possibile notare dalla Figura 2.1.7.
sulla base dei disegni di carpenteria e strutturali originali, reperiti presso l’Ufficio del Genio Civile della provincia . In particolare si è proceduto ad un rilievo finalizzato a determinare la Le operazioni di rilievo hanno consentito di verificare a campione le dimensioni di travi e pilastri e in generale la configurazione della struttura. Il risultato è riportato negli elaborati grafici prodotti (v. tavole rali); si noti che dalle verifiche eseguite è stata riscontrata una completa corrispondenza dimensionale con la documentazione tecnica originale, peraltro molto esaustiva (dimensioni
n°617 del 2009 richiama all’Appendice C8A i seguenti dati che devono essere acquisiti ed indagati ai fini della
identificazione dell’organismo strutturale e verifica del rispetto dei criteri di regolarità
informazione sulle dimensioni geometriche degli elementi strutturali, dei quantitativi delle armature, delle proprietà meccaniche dei materiali, dei collegamenti;
informazioni su possibili difetti locali dei materiali;
informazioni su possibili difetti nei particolari costruttivi (dettagli delle armature, eccentricità travi-pilastro, eccentricità pilastro-pilastro, collegamenti trave-colonna e colonna-fondazione, etc.);
informazioni sulle norme impiegate nel progetto originale incluso il valore delle eventuali azioni sismiche di progetto;
descrizione della classe d’uso, della categoria e dalla vita nominale secondo il § 2.4 delle NTC 2008;
rivalutazione dei carichi variabili, in funzione della destinazione d’uso;
informazione sulla natura e l’entità di eventuali danni subiti in precedenza e sulle riparazioni effettuate.
Dalla documentazione reperita è stato possibile datare la costruzione dell’edificio in esame al 1979; la normativa tecnica di riferimento seguita per il rilascio delle autorizzazioni da parte dell’Ufficio del Genio Civile è la legge n. 1086 del 1971, mentre vista l’epoca di costruzione non è stata osservata nessuna normativa antisismica. È altresì da notare che il comune di Borgo a Mozzano, in cui è localizzata la costruzione, risulta zona sismica solo a partire dal 2003 per effetto dell’Ordinanza n°3274 del 2003 - Delibera G. R. T. n°604/2003 che lo ha classificato in zona 3. Attualmente secondo la riclassificazione operata dall’Ordinanza n°3519 del 2006 - Delibera G. R. T. n°431 del 2006, il comune risulta compreso nell’elenco dei comuni a rischio sismico più elevato della regione Toscana, ricadendo in classe 2.
In base agli elaborati tecnici prodotti e ai vari sopralluoghi effettuati si è giunti alla definizione dell’organismo strutturale dell’edificio. Esso è costituito da tre telai piani disposti lungo la direzione parallela al lato più lungo dell’edificio, e ortogonale all’orditura dei solai; i telai sono costituiti da travi a coltello con sezione rettangolare e da pilastri sia a sezione quadrata che rettangolare. Nella direzione parallela all’orditura dei solai sono assenti travi di collegamento intermedie tra i telai; gli unici elementi di collegamento trasversale sono le due travi di estremità anch’esse a coltello con sezione rettangolare e gli stessi solai. Nelle Figure 2.1.8 e 2.1.9 sono mostrate le piante di carpenteria dei solai dell’edificio.
FIGURA
FIGURA
Di seguito sono illustrate le caratteristiche degli elementi Travi: la sezione rettangolare
nelle travi di collegamento,
livello del primo solaio; il telaio centrale presenta, al secondo e travi con sezioni
primo e secondo solaio travi a spessore, di sezione 60x24 cm e 70x20 cm. veda in dettaglio
FIGURA 2.1.10 GEOMETRIA DELLE SEZI
FIGURA 2.1.9 – PIANTA CARPENTERIA SOLAIO DI SOTTO-TETTO
le caratteristiche degli elementi strutturali dell’edificio. e rettangolare più impiegata risulta essere di 25x50
di collegamento, in quelle dei telai esterni e
livello del primo solaio; il telaio centrale presenta, al secondo e travi con sezioni rispettivamente di 30x80 cm e 30x100
primo e secondo solaio travi a spessore, di sezione 60x24 cm e 70x20 cm. veda in dettaglio la Figura 2.1.10.
GEOMETRIA DELLE SEZIONI DELLE TRAVI A COLTELLO DEL TELAIO CENTRALE E DELLA TRAVE
dell’edificio.
di 25x50 cm ed è presente e del telaio centrale a livello del primo solaio; il telaio centrale presenta, al secondo e terzo solaio, rispettivamente di 30x80 cm e 30x100 cm. Sono presenti nel primo e secondo solaio travi a spessore, di sezione 60x24 cm e 70x20 cm. Si
L’armatura longitudinale delle travi è risolta prevalentemente con barre Ф16 e più raramente nelle sezioni più sollecitate con barre Ф18 e Ф20. L’armatura trasversale è costituita in parte da staffe Ф8 o Ф10 con spaziatura variabile da 10 a 25 cm, e in parte da ferri piegati posti in corrispondenza dei pilastri e con diametro pari all’armatura longitudinale richiesta in quella determinata sezione.
Pilastri: la sezione impiegata per i pilastri dei telai esterni, del vano scala e della palestra è rettangolare di dimensioni 25x35 cm con la dimensione maggiore disposta nel verso del lato corto dell’edificio, ovvero con la maggior inerzia in direzione ortogonale ai telai. Il telaio centrale al piano interrato presenta pilastri di sezione quadrata 40x40 cm alternati con pilastri di sezione 25x25 cm, questi ultimi terminanti al primo solaio; ai piani superiori la sezione si riduce a 35x35 cm. A livello del solaio di sotto-tetto i pilastri che sostengono le travi di copertura presentano sezione quadrata di dimensione 25x25 cm. Si veda in dettaglio la Figura 2.1.11
FIGURA 2.1.11 SEZIONI TIPICHE DEI PILASTRI
I pilastri più armati risultano quelli del telaio centrale che presentano al piano seminterrato otto barre longitudinali Ф20, mentre ai piani superiori i pilastri esterni sono armati con sei barre longitudinali Ф20 e quelli interni con quattro Ф20. Nelle tabella dei pilastri riportata in documentazione originale è anche indicata per alcuni pilastri la presenza di spilli trasversali fra le barre poste sulle facce opposte del pilastro. I pilastri dei telai esterni e in generale quelli di sezione 25x35 cm risultano armati al piano seminterrato con quattro barre Ф16 mentre ai piani superiori l’armatura si riduce a quattro barre Ф12.
Le staffe impiegate sono Ф8 con passo di 18 cm, 24 cm e 25 cm. Infine è da sottolineare la prescrizione, nei dettagli tecnici originali, di armature di ripresa nei pilastri con lunghezza di 90 cm oltre alla quota di estradosso del solaio.
Solai: nella documentazione originale di progetto non vi sono indicazioni chiare sul tipo di solaio impiegato, se non dettagli grafici riportanti lo spessore pari a 24 cm; l’interpretazione grafica e l’indagine in situ ha permesso di chiarire che trattasi di solaio gettato in opera con elementi di laterizio di altezza 20 cm, travetti in c.a. prefabbricati e soletta sovrastante in calcestruzzo. La Figura 2.1.12 mostra l’apertura nel solaio di copertura attraverso la quale si è potuto verificare la tipologia dei solai.
FIGURA 2.1.12 – APERTURA NEL SOALIO DI COPERTURA
La presenza di armatura nella soletta non è stata riscontrata nel primo e secondo solaio, mentre l’ispezione nel locale sotto-tetto privo di finiture ha messo in luce l’assenza di armatura per la ripartizione orizzontale dei carichi (rete elettrosaldata) nel terzo solaio, denunciando anche uno spessore esiguo della soletta.
Fondazioni: il sistema di fondazione dell’edificio è costituito da travi rovesce in c.a. ordite lungo la direzione dei tre telai principali; sono presenti anche due travi rovesce di collegamento ordite nella direzione ortogonale ai telai e poste alle estremità del corpo centrale. I volumi contenenti la palestra, il vano scale e il locale
termico sono anch’essi provvisti di un sistema di fondazione continuo a trave rovescia. La pianta delle fondazioni è proposta in Figura
Non si riscontra caratterizza pochi cm.
travate centrale e laterale. Le ba
reggi staffe
Non è stato possibile eseguire alcun saggio di verifica delle armature e nessun controllo della geometria; la conoscen
fondazioni è basata quindi sulle tavole originali disponibili, che risultano tuttavia
termico sono anch’essi provvisti di un sistema di fondazione continuo a trave La pianta delle fondazioni è proposta in Figura 2
FIGURA 2.1.13 PIANTA CARPENTERIA FONDAZIONI
Non si riscontra una sezione tipica, in quanto
caratterizzata da una propria sezione, spesso differente dalle altre per pochi cm. In Figura 2.1.14 è mostrato il dettaglio delle sezioni delle travate centrale e laterale.
Le barre longitudinali impiegate sono barre Ф16 e
reggi staffe Ф8 sia nella costola che nella suola della trave rovescia. Non è stato possibile eseguire alcun saggio di verifica delle armature e nessun controllo della geometria; la conoscen
fondazioni è basata quindi sulle tavole originali disponibili, che risultano tuttavia molto accurate.
termico sono anch’essi provvisti di un sistema di fondazione continuo a trave 2.1.13
ogni trave rovescia è spesso differente dalle altre per è mostrato il dettaglio delle sezioni delle
16 e Ф20, e sono presenti 8 sia nella costola che nella suola della trave rovescia. Non è stato possibile eseguire alcun saggio di verifica delle armature e nessun controllo della geometria; la conoscenza del sistema di fondazioni è basata quindi sulle tavole originali disponibili, che
Secondo pacometro risultano sfalsati trave centrale sull’estradosso dell superiore per trave (C) risulta piano di calpestio con i
FIGURA 2.1.14 – SEZIONI DELLE TRAVI ROVESCE CENTRALE ES
Secondo l’interpretazione degli elaborati e i rilievi pacometro, i piani di posa delle travi rovesce
risultano sfalsati. In particolare, come mostrato in Figura trave centrale (A) e quella esterna (B) hanno il piano di c sull’estradosso delle costole. La trave esterna
superiore per il tratto evidenziato in figura; nella zona del vano scala la trave (C) risulta invece più bassa, per consentire la complanarità del piano di calpestio con il pianerottolo di partenza delle scale.
ROVESCE CENTRALE ES ESTERNE
azione degli elaborati e i rilievi eseguiti con l’uso del i piani di posa delle travi rovesce dei telai principali , come mostrato in Figura 2.1.15, la a (B) hanno il piano di calpestio fissato (C) è posta a quota nella zona del vano scala la consentire la complanarità del ottolo di partenza delle scale.
2.2
La campagna di indagini
L’obiettivo della campagna di indagini è stato quello di raccogliere i dati necessari all’individuazione dell’organismo strutturale, in modo da poter procedere alla valutazione della sicurezza dell’edificio. Ciò significa raccogliere ed esaminare criticamente tutte le informazioni riguardanti le caratteristiche degli elementi strutturali, i dettagli costruttivi, le proprietà dei materiali e l’eventuale presenza di lesioni e comportamenti non soddisfacenti. Queste informazioni risultano fondamentali, oltre che per la predisposizione di un adeguato modello necessario alle procedure di verifica, anche per una efficace diagnosi strutturale che evidenzi gli aspetti critici del sistema resistente sia in relazione a condizioni statiche, sia rispetto all’azione sismica. Inoltre l’individuazione preliminare delle deficienze e delle problematiche della struttura ha consentito di indirizzare in maniera mirata le indagini di maggiore dettaglio.
Al fine di delineare il quadro di informazioni descritto, l’attività di indagine è stata articolata in più livelli: analisi storico-critica, rilievo, indagini sui materiali.
L’analisi storico-critica si è basata sulla ricerca delle informazioni inerenti il periodo di progettazione e di costruzione, i nomi dei professionisti che hanno progettato, diretto e collaudato l’opera e il nome del costruttore. In questa fase sono stati reperiti gli elaborati grafici di progetto originali, è stata verificata la presenza di modifiche al sistema strutturale successive all’epoca di costruzione e rintracciati gli eventi sismici o di particolare rilevo che hanno interessato la struttura. Infine nel corso delle indagini preliminari è stata effettuata un’attenta ispezione visiva della struttura di concerto con la revisione critica della documentazione progettuale.
Il rilievo è basato su un esame accurato della struttura in base ai disegni di carpenteria e sui saggi effettuati in situ. Tali operazioni hanno consentito l’individuazione e la verifica dei dettagli costruttivi e della disposizione delle armature.
Le indagini sulle proprietà dei materiali hanno visto l’esecuzione di prove in situ, di tipo distruttive e non, allo scopo di determinare la resistenza a compressione del calcestruzzo; per quanto riguarda l’acciaio ci si è basati sulle specifiche di progetto originali.
Nei paragrafi successivi sono descritte le fasi della campagna di indagini condotta per il presente caso di studio.
Analisi storico-critica
L’indagine conoscitiva del sistema edilizio è stata condotta sulla base degli elaborati di progetto, di carpenteria e strutturali originali, reperiti presso l’Ufficio del Genio Civile della provincia di Lucca.
Dalla documentazione reperita è stato possibile datare la costruzione dell’edificio in esame al 1980 ed identificare i tecnici incaricati; il progettista e direttore lavori risulta l’Ing. Luvisi Renzo, mentre il calcolatore delle strutture è l’Ing. Lazzari Francesco. Inoltre l’impresa di costruzioni che ha realizzato l’opera è Giacchini s.a.s. con sede in Barga (LU).
La normativa tecnica di riferimento seguita per il rilascio delle autorizzazioni da parte dell’Ufficio del Genio Civile è la legge n. 1086 del 5/11/1971, mentre non è stata osservata nessuna normativa antisismica. In effetti il comune di Borgo a Mozzano, in cui è localizzata la costruzione, risulta zona sismica solo a partire dal 2003 per effetto dell’Ordinanza n°3274 del 2003 - Delibera G. R. T. n°604/2003 che lo ha classificato in zona 3. Attualmente secondo la riclassificazione operata dall’Ordinanza n°3519 del 2006 - Delibera G. R. T. n°431 del 2006, il comune risulta compreso nell’elenco dei comuni a rischio sismico più elevato della regione Toscana, ricadendo in classe 2.
La legge n. 1086/71 prevede un iter specifico per l’esecuzione dell’opera, articolato sostanzialmente in quattro fasi:
denuncia delle opere;
relazione a struttura ultimata; nomina del collaudatore; collaudo statico.
La norma prevede inoltre che la denuncia delle opere sia accompagnata dal progetto, firmato dal progettista, in cui siano specificati in modo chiaro ed esauriente i calcoli eseguiti, il tipo e le dimensioni delle strutture e ogni altro dato occorrente per la definizione dell’opera sia riguardo l’esecuzione che riguardo la conoscenza delle condizioni di sollecitazione.
Nel caso in esame, è stato possibile rintracciare le tavole di progetto della struttura in c.a. e la relazione di calcolo depositati all’Ufficio del Genio Civile di Lucca in data 19/04/1980, di cui si riportano alcuni estratti in Figura 2.2.1.
Sono disponibili anche i certificati originali delle prove sul calcestruzzo, la relazione sui materiali e l’atto di deposito della relazione a strutture ultimata che portano la data del 26/09/1981, come mostrato in Figura 2.2.2. È interessante notare che la disponibilità delle relazioni citate è utile in quanto precisa puntualmente la data di conclusione della struttura in c.a. dell’edificio indicata al 03/03/1981.
FIGURA 2.2.2 CERTIFICATI ORIGINALI DELLE PROVE SUL CALCESTRUZZO
L’analisi della documentazione disponibile delinea un quadro conoscitivo sufficientemente accurato rispetto alla consuetudine dell’epoca; l’esperienza mostra invece che, anche nel periodo di vigenza della legge n. 1086/71, la documentazione tecnica presentata agli uffici competenti risulta spesso incompleta o poco accurata. Nel caso in esame, essendo disponibili le carpenterie di piano con l’indicazione della quantità e della disposizione delle armature, le informazioni sui materiali impiegati e in alcuni casi i dettagli costrittivi, le indagini preliminari si sono potute basare su dati completi ed esaustivi.
La fase centrale dell’indagine è consistita in un attento esame visivo delle condizioni attuali dell’edificio in relazione allo stato generale di manutenzione e conservazione, alla presenza di fenomeni di espulsione copriferro, al distacco dei pannelli di tamponatura dalla maglia
strutturale, alla disgregazione superficiale del calcestruzzo, nonché alla presenza di un eventuale quadro fessurativo.
L’edificio presenta uno stato di conservazione e condizioni di manutenzione generali sufficientemente buone (Figura 2.2.3). Le pareti perimetrali sono completamente intonacate e non si sono riscontrati fenomeni di distaccamento totale o parziale dell’intonaco; sono state evidenziate solo rare superfici con perdita dello strato di imbiancatura.
Gli elementi strutturali principali denunciano una buona conservazione superficiale, anche se in alcune travi esterne sono state rilevate porzioni di superficie ammalorate, probabilmente soggette a processi si degrado del calcestruzzo dovuti all’umidità (Figura 2.2.4).
FIGURA 2.2.4 PORZIONI DI SUPERFICIE AMMALORATE SU ALCUNE TRAVI ESTERNE
L’esame visivo delle travi e dei pilastri appartenenti agli impalcati dell’edificio, non ha evidenziato la presenza di ferri d’armatura in vista e più precisamente di espulsione del copriferro. Questo fenomeno si è invece potuto riscontrare nel vano sottotetto (accessibile) dell’edificio, dove la struttura è completamente a vista non essendo intonacata. Sulle travi del solaio di copertura sono visibili le tracce della staffatura, così come mostrato in Figura 2.2.5 per la trave centrale di colmo. È da evidenziare che tale condizione è imputabile all’assenza di uno spessore di copriferro adeguato al momento del getto, ovvero alla disposizione dell’armatura a diretto contatto con i casseri per il getto. Inoltre in corrispondenza dell’attacco fra i travetti del solaio e la trave, sono stati ravvisati episodi di espulsione del copriferro dovuti probabilmente all’errata esecuzione del getto del solaio. Questa condizione ha permesso peraltro di rilevare il diametro delle barre di armatura e di valutarne il grado di ossidazione (Figura 2.2.6).
FIGURA 2.22.2.5 DETTAGLIO DELLA STAFFATURA SU UNA TRAVE DI COPERTURA
FIGURA 2.2.6 FENOMENO DI ESPULSIONE DEL COPRIFERRO ERTURA
Il sopralluogo ha permesso di individuare
centrale del secondo solaio, indicata nella pianta di presenta una sezione rettangolare
circa 55 cm. In relazione al sistema resistente dell’edificio
questione, appartenente al telaio centrale, risulta quella più soggetta a carichi verticali un’area di influenza doppia rispetto alle travate esterne.
FIGURA 2.2.7 INDIVIDUAZIONE DELLA
Le fessure sono distribuite abbastanza regolarmente lungo la luce della trave. Il quadro fessurativo è caratterizzato da fessure con andamento
le fessure presentano un andamento lievemente inclina dettaglio alcune delle fessura riscontrate nella campata 13
Il sopralluogo ha permesso di individuare la presenza di fessure superficiali centrale del secondo solaio, indicata nella pianta di Figura 2.2.7. In dettaglio
rettangolare di dimensioni 30x80 cm ed è ricalata rispetto al solaio di In relazione al sistema resistente dell’edificio è da evidenziare
telaio centrale, risulta quella più soggetta a carichi verticali un’area di influenza doppia rispetto alle travate esterne.
INDIVIDUAZIONE DELLA TRAVATA CON FESSURE SUPERFICIALI – PIANTA PRIMO SOLAIO
sono distribuite abbastanza regolarmente lungo la luce della trave. Il quadro fessurativo è caratterizzato da fessure con andamento pressoché verticale
le fessure presentano un andamento lievemente inclinato. In Figura 2.2.8 dettaglio alcune delle fessura riscontrate nella campata 13-16 della travata.
fessure superficiali nella travata In dettaglio la travata di dimensioni 30x80 cm ed è ricalata rispetto al solaio di è da evidenziare che la travata in telaio centrale, risulta quella più soggetta a carichi verticali, avendo
TA PRIMO SOLAIO
sono distribuite abbastanza regolarmente lungo la luce della trave. Il quadro erticale; solo in alcuni casi 2.2.8 sono mostrate in 16 della travata.
In prima istanza tenendo conto della scarsa apertura delle fessure si può giustificarne la presenza in relazione a fenomeni di ritiro del calcestruzzo e in generale a problematiche legate alla viscosità. Tuttavia atteso anche l’andam
pressoché verticali in mezzeria e più inclinate nelle zone adiacenti, è plausibile il quadro fessurativo sia dovuto alle
In effetti la fessurazione del conglomerato deformabilità-limite, ovvero della
che induca sforzi di trazione può contribuire alla formazione di fessure. come quella in esame, il tratto centrale, in cui
ricorrente per la comparsa di fessure verticali.
fessurazione non dipenda solo dalla resistenza a trazione del calcestruzzo ma, in una certa misura, anche dalla percentuale d’armatura,
Non sono state ravvisate situazioni di rottura di spigoli o danni evidenti agli elementi primari. Zone di lieve disgregazione del calcestruzzo sono presenti invece lungo la gronda (
di copertura come mostrato in Figura
Inoltre non è emerso nessun tipo di distacco evidente tra i pannelli di tamponatura e gli elementi della maglia strutturale, se non casi di lievi fessure a livello di intonaco lungo gli spigoli di pilastri intonacati.
In prima istanza tenendo conto della scarsa apertura delle fessure si può giustificarne la presenza in relazione a fenomeni di ritiro del calcestruzzo e in generale a problematiche legate alla viscosità. Tuttavia atteso anche l’andamento del quadro fessurativo
pressoché verticali in mezzeria e più inclinate nelle zone adiacenti, è plausibile ssurativo sia dovuto alle eccessive sollecitazioni di flessione e
fessurazione del conglomerato è conseguente al superamento della sua limite, ovvero della sua resistenza a trazione. Pertanto ogni causa sollecitante che induca sforzi di trazione può contribuire alla formazione di fessure.
ratto centrale, in cui il momento flettente è massimo per la comparsa di fessure verticali. È anche da notare che i
fessurazione non dipenda solo dalla resistenza a trazione del calcestruzzo ma, in una certa misura, anche dalla percentuale d’armatura, e dalla diffusione di questa.
situazioni di rottura di spigoli o danni evidenti agli elementi primari. Zone di lieve disgregazione del calcestruzzo sono presenti invece lungo la gronda (
come mostrato in Figura 2.2.9.
FIGURA 2.2.9 LIEVE DISGREGAZIONE DEL CALCESTRUZZO
non è emerso nessun tipo di distacco evidente tra i pannelli di tamponatura e gli della maglia strutturale, se non casi di lievi fessure a livello di intonaco lungo gli spigoli di pilastri intonacati.
In prima istanza tenendo conto della scarsa apertura delle fessure si può giustificarne la presenza in relazione a fenomeni di ritiro del calcestruzzo e in generale a problematiche legate ro fessurativo vede fessure pressoché verticali in mezzeria e più inclinate nelle zone adiacenti, è plausibile ipotizzare che
di flessione e taglio.
è conseguente al superamento della sua . Pertanto ogni causa sollecitante che induca sforzi di trazione può contribuire alla formazione di fessure. Nelle travi inflesse, massimo, risulta la sede È anche da notare che in realtà la soglia di fessurazione non dipenda solo dalla resistenza a trazione del calcestruzzo ma, in una certa
situazioni di rottura di spigoli o danni evidenti agli elementi primari. Zone di lieve disgregazione del calcestruzzo sono presenti invece lungo la gronda (parapetto)
non è emerso nessun tipo di distacco evidente tra i pannelli di tamponatura e gli della maglia strutturale, se non casi di lievi fessure a livello di intonaco lungo gli
Rilievo
La fase di approfondimento delle indagini ha riguardato dapprima il rilievo architettonico geometrico dell’edificio che ha permesso di predisporre gli elaborati grafici relativi allo stato attuale. In secondo luogo si è eseguita una campagna di saggi diretti e indiretti a campione al fine di localizzare le armature presenti negli elementi strutturali. Nel caso di saggio diretto si è proceduto alla rimozione del copriferro in alcune parti degli elementi strutturali per riscontrare la presenza dell’armatura, stimarne il diametro, nonché verificare la corrispondenza con gli elaborati di carpenteria originali. Nel caso di saggio indiretto, e quindi impiegando un metodo non distruttivo, si è pervenuti alla localizzazione delle armature attraverso l’uso del pacometro, strumento che utilizzando un rilevatore di metalli ferrosi, consente di localizzare la posizione delle barre e stimarne il diametro. Si noti che le operazioni di rilievo eseguite con il pacometro sono state effettuate prima di ogni saggio diretto; in tal modo rintracciando la posizione delle barre si riducono al minimo i danni alle strutture.
In particolare i saggi hanno consentito di verificare le seguenti informazioni:
pilastri: passo e diametro delle staffe, quantità e disposizione delle armature longitudinali;
travi: passo e diametro delle staffe, quantità e disposizione delle armature longitudinali;
solai: orditura, interasse tra le nervature;
tamponature: tipologia e caratteristiche degli elementi utilizzati, spessore numero strati, presenza intercapedini.
Nel seguito, nelle Figure seguenti, sono riportate la localizzazione planimetrica dei saggi eseguiti e per alcuni di essi la documentazione fotografica.
FIGURA
CARPENTERIA FONDAZIONI
FIGURA
PRIMO SOLAIO
FIGURA
PIANO TERRA
FIGURA
SECONDO SOLAIO
FIGURA
PIANO PRIMO
FIGURA
L’estensione della campagna di saggi è stata determinata in relazione all’orientamento legislativo vigente, e in particolare seguendo le indicazioni sia della normativa nazionale ch di quella regionale.
In effetti le N.T.C. 2008 per mezzo della
introducono il concetto di livello di conoscenza, relativo a geometria, dettagli costruttivi e
SOLAIO DI SOTTO-TETTO
FIGURA 2.2.15 SAGGI ESEGUITI SUL SOLAIO DI SOTTO TETTO
L’estensione della campagna di saggi è stata determinata in relazione all’orientamento legislativo vigente, e in particolare seguendo le indicazioni sia della normativa nazionale ch
In effetti le N.T.C. 2008 per mezzo della Circolare Applicativa LL. PP. n°617 del 2009 introducono il concetto di livello di conoscenza, relativo a geometria, dettagli costruttivi e L’estensione della campagna di saggi è stata determinata in relazione all’orientamento legislativo vigente, e in particolare seguendo le indicazioni sia della normativa nazionale che
LL. PP. n°617 del 2009 introducono il concetto di livello di conoscenza, relativo a geometria, dettagli costruttivi e
materiali, e quello di fattore di confidenza, attraverso il quale vengono modificati i parametri di capacità in ragione del livello di conoscenza della struttura ottenuto attraverso le indagini. Per un quadro completo e dettagliato delle disposizioni citate si rimanda al Capitolo 1 del presente lavoro.
La stessa Circolare distingue i tre livelli di conoscenza ai quali fare riferimento in LC1 nel caso di conoscenza limitata, LC2 nel caso di conoscenza adeguata, LC3 nel caso di conoscenza accurata. Nel caso in esame, in relazione alla qualità della documentazione originale disponibile, si è scelto come livello di conoscenza minimo da perseguire quello LC2. Per il raggiungimento di tale soglia la stessa Circolare riporta le indicazioni sintetizzate in Tabella 2.2.1.
TABELLA 2.2.1 REQUISITI IN RELAZIONE AL LIVELLO DI CONOSCENZA LC2
Livello di Conoscenza Geometria
LC2 Disegni costruttivi con limitate verifiche in situ oppure estese verifiche in situ
Viene quindi chiarito il concetto di prove limitate e prove estese, quantificando la percentuale di elementi da indagare (Tabella 2.2.2); tuttavia nello stesso testo di norma è specificato il carattere puramente indicativo delle percentuali definite, così come la necessità di adattare tali valori ai singoli casi.
TABELLA 2.2.2 PERCENTUALI DEGLI ELEMENTI DA INDAGARE
Rilievo dei dettagli costruttivi
Verifiche limitate La quantità e disposizione dell’armatura è verificata per almeno il 15% degli elementi Verifiche estese La quantità e disposizione dell’armatura è verificata per almeno il 35% degli elementi
È da precisare che le percentuali illustrate sono da intendersi per ogni tipologia di elemento primario (trave, pilastro). Nella campagna di indagine condotta per il presente studio sono stati eseguiti globalmente saggi in numero prossimo alle disposizioni citate. Il confronto con i requisiti è proposto in Tabella 2.2.3.
TABELLA 2.2.3 RAFFRONTO TRA INDICAZIONI NORMATIVE ED ELEMENTI INDAGATI
Tipo di elemento N° elementi N° elementi indagati Requisito prescritto (15%)
Trave 91 9 14
Pilastro 115 17 17
Dal confronto risulta che per gli elementi trave non è stato rispettato puntualmente il valore consigliato dalle N.T.C. 2008.
È da evidenziare tuttavia che il presente lavoro è stato svolto anche sulla base dei criteri sviluppati dalla Regione Toscana in tema di Indagini sugli edifici esistenti in c.a. A tal proposito nell’ambito del Programma Regionale Vulnerabilità Sismica Edifici in Cemento Armato le relative Istruzione Tecniche allegate prevedono che la scelta del numero di elementi da sottoporre ad indagine sia proporzionata alle dimensioni dell’edificio, e considerando inoltre sia gli aspetti più propriamente strutturali sia quelli di natura tecnico-economica. Più in dettaglio le istruzioni regionali dettano criteri generali per l’individuazione degli elementi strutturali significativi da indagare, sia per quanto riguarda l’esecuzione di saggi che per le prove di qualità del calcestruzzo discusse nel paragrafo successivo. In sintesi i fattori che influenzano la scelta degli elementi da sottoporre a saggio diretto, possono essere così riassunti:
difficoltà tecnico-operative: è opportuno procedere nella scelta degli elementi da indagare in maniera tale da non arrecare troppi danni alle strutture, contenere i costi sia delle indagini (numero di prove) sia del ripristino (evitare di indagare elementi difficilmente accessibili);
gerarchia delle resistenze: l’elemento pilastro deve essere indagato in maniera più frequente rispetto all’elemento trave in considerazione del concetto di gerarchia delle resistenze nella formazione delle cerniere plastiche che conducono al meccanismo di collasso di una struttura intelaiata.
Alla luce di quanto esposto il numero di saggi effettuati può essere quindi ritenuto congruo per la validazione dei risultati ottenuti, mostrando la sostanziale corrispondenza dei rilievi eseguiti con i disegni di carpenteria originali.
Indagini sulle proprietà dei materiali
Le proprietà di materiali sono state indagate in maniera diversa per quanto riguarda l’acciaio delle armature e il calcestruzzo.
La campagna di indagini non ha previsto il prelievo di spezzoni di armatura e le relative prove di laboratorio; ciò sia per motivi strettamente legati all’integrità dell’elemento strutturale, sia perché l’ispezione visiva, il periodo di realizzazione, la documentazione originale disponibile e la variabilità limitata dell’acciaio in termini di proprietà meccaniche,
un’identificazione certa del tipo acciaio.
Le caratteristiche meccaniche dell’acciaio state determinate dunque in base alle specifiche originali di progetto. È da evidenziare che nella documentazione a disposizione, in particolare nella relazione a struttura ultimata, viene espressamente indicata l’assenza di prove sulle barre, dichiarando l’impiego di barre ad aderenza migliorata del tipo Fe b 44 k. Tale specifica è giustificata dal fatto che la norma vigente all’epoca di costruzione
compatibili con quello dichiarato.
Infine l’esame visivo condotto nei vari sopralluoghi durante l’esecuzione di saggi diretti, ha confermato la tipologia ad aderenza migliorata delle barre, come mostrato in Figura
escludendo quindi la presenza di barre lisce.
FIGURA 2.2.
à dei materiali
Le proprietà di materiali sono state indagate in maniera diversa per quanto riguarda l’acciaio delle armature e il calcestruzzo.
La campagna di indagini non ha previsto il prelievo di spezzoni di armatura e le relative prove ; ciò sia per motivi strettamente legati all’integrità dell’elemento strutturale, sia perché l’ispezione visiva, il periodo di realizzazione, la documentazione originale disponibile e la variabilità limitata dell’acciaio in termini di proprietà meccaniche,
un’identificazione certa del tipo acciaio.
Le caratteristiche meccaniche dell’acciaio state determinate dunque in base alle specifiche originali di progetto. È da evidenziare che nella documentazione a disposizione, in particolare la relazione a struttura ultimata, viene espressamente indicata l’assenza di prove sulle barre, dichiarando l’impiego di barre ad aderenza migliorata del tipo Fe b 44 k. Tale specifica è giustificata dal fatto che la norma vigente all’epoca di costruzione impone l’uso di acciai compatibili con quello dichiarato.
Infine l’esame visivo condotto nei vari sopralluoghi durante l’esecuzione di saggi diretti, ha confermato la tipologia ad aderenza migliorata delle barre, come mostrato in Figura
quindi la presenza di barre lisce.
.16 DETTAGLIO DELLE BARRE D’ARMATURA AD ADERENZA MIGLIORATA
Le proprietà di materiali sono state indagate in maniera diversa per quanto riguarda l’acciaio
La campagna di indagini non ha previsto il prelievo di spezzoni di armatura e le relative prove ; ciò sia per motivi strettamente legati all’integrità dell’elemento strutturale, sia perché l’ispezione visiva, il periodo di realizzazione, la documentazione originale disponibile e la variabilità limitata dell’acciaio in termini di proprietà meccaniche, hanno reso possibile
Le caratteristiche meccaniche dell’acciaio state determinate dunque in base alle specifiche originali di progetto. È da evidenziare che nella documentazione a disposizione, in particolare la relazione a struttura ultimata, viene espressamente indicata l’assenza di prove sulle barre, dichiarando l’impiego di barre ad aderenza migliorata del tipo Fe b 44 k. Tale specifica impone l’uso di acciai
Infine l’esame visivo condotto nei vari sopralluoghi durante l’esecuzione di saggi diretti, ha confermato la tipologia ad aderenza migliorata delle barre, come mostrato in Figura 2.2.16,
Per quanto riguarda la determinazione delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo, si è proceduto a prove di tipo diretto (distruttive) ed indiretto (non distruttivo). Nel primo caso è stato eseguito un prelievo mediante carotaggio di campioni di calcestruzzo da sottoporre a prova di compressione fino a rottura, nel secondo si è impiegato il metodo Sonreb che prevede la combinazione di prove sclerometriche e di prove ad ultrasuoni. L’intero studio delle proprietà del calcestruzzo per il caso in esame, è stato condotto nell’ambito del Programma Regionale Vulnerabilità Sismica Edifici in Cemento Armato della Regione Toscana che impone le modalità da seguire per una corretta esecuzione delle prove e per assicurare la raccolta univoca dei dati in tutto il territorio regionale. Le Istruzioni Tecniche regionali in via generale consigliano di privilegiare l’elemento pilastro rispetto all’elemento trave, sia nel il numero di prove da eseguire sia nel tipo di prova, effettuando sugli elementi verticali prove sia distruttive che non distruttive, mentre sulle travi risulta preferibile agire con metodi indiretti. Tale indicazione è giustificata da considerazioni sul meccanismo di collasso di strutture in c.a. soggette ad azione sismica. In effetti per un edificio esistente, realizzato senza criteri antisismici, è probabile che venga attivato un meccanismo di collasso di piano tale da coinvolgere prevalentemente i pilastri di un piano, salvo sporadiche plasticizzazioni in alcune travi, provocando la formazione di cernere plastiche alle loro estremità (travi forti e pilastri deboli). In base a tali considerazioni si è scelto di eseguire le prove solo nei pilastri dell’edificio, attesa la criticità di questi elementi nel meccanismo di collasso.
La scelta degli elementi da indagare è stata condotta in maniera tale da ottenere un campione significativo di elementi, in grado di rappresentare le caratteristiche medie del calcestruzzo nella loro interezza, in termini di omogeneità, di qualità e di resistenza meccanica. A questo proposito sono state rispettate le indicazioni della normativa nazionale che, per mezzo della Circolare Applicativa LL. PP. n°617 del 2009 , precisano la misura con cui effettuare le prove in base al livello di conoscenza che si intende perseguire. Nel caso in esame, avendo fissato un livello minimo di conoscenza LC2, le norme prescrivono che le proprietà dei materiali devono essere rintracciate con a limitate verifiche in situ ad integrazione dei disegni costruttivi, oppure da estese verifiche in situ (Tabella 2.2.4).
TABELLA 2.2.4 INDICAZIONI NORMATIVE SULLA QUANTITÀ DELLE PROVE SUL CALCESTRUZZO
Prove sui materiali
Verifiche limitate 1 provino di calcestruzzo per 300 m2 di piano dell’edificio Verifiche estese 2 provini di calcestruzzo per 300 m2 di piano dell’edificio
Si è proceduto dunque all’esecuzione di limitate verifiche che hanno riscontrato valori di resistenza del calcestruzzo elevati e mai al di sotto del limite normativo vigente all’epoca; non è stato necessario quindi ricorrere a verifiche estese. In Tabella 2.2.5 è proposto il confronto fra la quantità di prove eseguite e quella prescritta.
TABELLA 2.2.5 RAFFRONTO TRA INDICAZIONI NORMATIVE ED PROVE ESEGUITE
Piano Superficie (m2) Carotaggi eseguiti Requisito prescritto
Seminterrato 547 2 2
Terra 516 3 2
Primo 445 2 2
Le operazioni di prova, sia nel caso di carotaggio che nell’impiego del metodo Sonreb, sono state condotte dal Laboratorio Delta con sede in Lucca, secondo il programma delle indagini stabilito dai tecnici del Servizio Sismico Regionale della Regione Toscana. Preliminarmente è stata predisposta la verifica dei tassi di lavoro per carichi verticali e per aree di influenza dei pilastri da sottoporre a prelievo di campioni; i tassi di lavoro, espressi in percentuale alla tensione ammissibile, sono stati calcolati in relazione all’analisi dei carichi di esercizio dell’edificio, ai dati geometrici degli elementi e ad una Rck assunta pari al valore minimo previsto dalla normativa vigente all’epoca, nel caso in esame Rck = 150 Kg/cm2. In tal modo sono stati esclusi dalle operazioni di carotaggio gli elementi che presentavano un tasso di lavoro maggiore al 60% della tensione ammissibile.
Il programma di indagini (Tabella 2.2.6) ha previsto, su un totale di 113 pilastri, l’esecuzione di prove sul 17% circa degli elementi, di cui 12 sono stati indagati con sola prova indiretta, 2 con sola prova diretta e 5 sia con prova diretta che indiretta (con un 6% di elementi indagati con prova diretta sul totale).
TABELLA 2.2.5 TIPO DI PROVE ESEGUITE PER OGNI PIANO
METODO SONREB CAROTE
Piano Seminterrato 4 2
Piano Terra 7 3
Piano Primo 6 2
Nelle Figure 2.2.17, 2.2.18 e 2.2.19 sono riportate le piante con l’individuazione degli elementi soggetti a prove.
FIGURA 2.2.18 PIANO TERRA – LOCALIZZAZIONE PROVE
Il rispetto delle prescrizioni regionali per l’esecuzione delle prove è stato garantito dal controllo in corso d’opera da parte dei tecnici regionali sull’attività del laboratorio incaricato. In particolare essi hanno monitorato la fase di estrazione delle carote, le prove ultrasoniche e quelle sclerometriche, assicurando le modalità previste all’Allegato E delle Istruzione Tecniche della Regione Toscana; nel seguito è proposto un estratto delle raccomandazioni regionali per l’esecuzione delle prove.
Estratto dell’Allegato E delle Istruzione Tecniche Regione Toscana PREPARAZIONE ELEMENTO DA INDAGARE
Rimozione dell’intonaco o altro materiale posto a ricoprimento dell’elemento strutturale
Raschiatura della superficie di cls con mola a mano fino a riportarla in condizioni di lisciatura omogenea
PROVA NON DISTRUTTIVA
Rilevazione della disposizione dei ferri d’armatura dell’elemento strutturale indagato mediante pacometro e loro segnatura sull’elemento stesso tramite gessetti o altro
Rilevazione della disposizione dei ferri d’armatura dell’elemento strutturale indagato mediante pacometro e loro segnatura sull’elemento stesso tramite gessetti o altro.
Individuazione di 2 aree d’indagine:
la prima area d’indagine deve essere individuata all’interno del quadrante compreso tra due staffe consecutive e posto ad un’altezza da terra pari ad hpilastro/2; la seconda deve risultare all’interno del quadrante immediatamente superiore od inferiore al primo ed in asse con la precedente, evitando sempre dove possibile il prelievo di carote eccentriche.
SCLEROMETRO
Esecuzione delle battute sclerometriche:
L’operazione comprende n. 12 battute per ogni zona di misura individuata, su entrambe le facce dell’elemento strutturale, alla stessa quota. La battuta deve essere eseguita sulla superficie di cls privata di sporgenze e resa uniforme dall’esecuzione di raschiatura della parte con mola a mano. Lo strumento sarà disposto in modo da formare un angolo pari a 0° rispetto all’orizzontale. Lo strumento è appoggiato alla superficie da provare con l’asta di percussione in posizione di massima estensione; l’asta di percussione viene pressata contro la superficie da provare. Nel momento in cui si raggiunge il fine corsa dell’asta dentro il fusto dello sclerometro si ha il colpo di martello della massa battente con l’indicazione su scala graduata del ritorno
Deve essere predisposta la documentazione fotografica dell’elemento strutturale prima, durante e dopo la prova. Al momento dell’interpretazione dei dati la media verrà eseguita su 10 letture, escludendo il valore più alto e il valore più basso fra quelli ottenuti.
ULTRASUONI
Esecuzione delle letture degli ultrasuoni
Il metodo prevede l’effettuazione di almeno 6 letture per ogni elemento strutturale, suddivise in 2 distinte serie da 3 letture ciascuna su ciascun quadrante indagato.
Dopo l’effettuazione delle battute sclerometriche si eseguono le tre letture nel quadrante AA’ e di seguito tre letture sul quadrante BB’: posta sulla zona A la sonda trasmittente e sulla zona A’ la sonda ricevente (sul lato opposto dell’elemento), si effettuano le tre letture dei tempi di attraversamento, poi, mantenendo le sonde su gli stessi lati dell’elemento strutturale, si procede con la misurazione nella seconda area (zona BB’).
Zona da indagare AA’
1. L’area individuata è la stessa dove è stata effettuata la prima serie di 12 battute sclerometriche e dove si effettuerà il prelievo del campione di cls da sottoporre a prova di compressione (nel caso di elemento strutturale sottoposto a prove sia distruttive che non distruttive).
2. Dopo aver eseguito le battute sclerometriche, si provvede a ritrattare la superficie con la mola abrasiva per renderla più possibile uniforme.
3. Spalmatura di vasellina sui trasduttori e sul calcestruzzo al fine di migliorare l'aderenza ed eliminare le micro asperità o vuoti che possono falsare la misura.
4. Posizionamento dei trasduttori:
- Primo accoppiamento: centralmente all’area individuata per il carotaggio e lettura del tempo impiegato dall’onda ultrasonica nel giungere dal trasduttore emittente al trasduttore ricevente;
- Secondo accoppiamento: lettura del tempo impiegato dall’onda nel giungere dal trasduttore emittente al trasduttore ricevente nello stesso punto del primo accoppiamento, dopo aver staccato le sonde, pulito lo strumento e ripristinato lo strato di vaselina;
- Terzo accoppiamento: lettura del tempo impiegato dall’onda nel giungere dal trasduttore emittente al trasduttore ricevente nello stesso punto del primo e secondo accoppiamento, dopo
aver staccato le sonde, pulito lo strumento e ripristinato lo strato di vaselina.
5. Misurazione il più possibile precisa della sezione dell’elemento strutturale, ovvero della distanza tra i 2 trasduttori. Tale dato risulta, infatti, di fondamentale importanza ai fini della valutazione della resistenza del calcestruzzo indagato; calcolato il rapporto fra distanza e tempo medio d’attraversamento delle onde ultrasoniche (media sulle tre letture effettuate nel medesimo punto), consente di ricavare il corrispondente valore di velocità media Vm, sulla cui base viene stimata la resistenza suddetta.
6. Documentazione fotografica dell’elemento strutturale durante e dopo la prova, che mostri la segnatura sull’elemento stesso delle barre d’armatura con evidenziata la zona indagata e che comprovi in modo inequivocabile che l’area d’indagine è sempre stata la medesima per tutti i tipi di prova effettuati (sclerometro - ultrasuoni - carotaggio).
Nella medesima area dovrà essere effettuato, successivamente, il prelievo della carota.
Zona da indagare BB’
1. L’area BB’ da indagare viene individuata nel passo staffe contiguo a quello dove si è individuata la zona AA’ indagata in precedenza (1°ipotesi) – o nello stesso passo staffe dove è stata individuata la zona AA’ (2° ipotesi) – comunque la zona deve essere la stessa dove è stata effettuata la seconda serie di 12 battute sclerometriche; in questa seconda zona verrà effettuata la sola prova non distruttiva (sclerometro ed ultrasuoni).
2. Dopo aver eseguito le battute sclerometriche, si provvede a ritrattare la superficie con la mola abrasiva per renderla uniforme.
3. Spalmatura di vasellina al fine di migliorare l'aderenza tra trasduttori e superficie di cls ed eliminare le micro asperità o vuoti che possono falsare la misura.
4. Posizionamento dei trasduttori:
- Primo accoppiamento: centralmente all’area individuata dalla seconda serie di battute sclerometriche e lettura del tempo impiegato dall’onda nel giungere dal trasduttore emittente al trasduttore ricevente;
- Secondo accoppiamento: lettura del tempo impiegato dall’onda nel giungere dal trasduttore emittente al trasduttore ricevente nello stesso punto del primo accoppiamento, dopo aver staccato le sonde, pulito lo strumento e ripristinato lo strato di vaselina;
- Terzo accoppiamento: lettura del tempo impiegato dall’onda nel giungere dal trasduttore emittente al trasduttore ricevente nello stesso punto del primo e secondo accoppiamento, dopo aver staccato le sonde, pulito lo strumento e ripristinato lo strato di vaselina.
5. Misurazione il più possibile precisa della lunghezza netta del percorso che l’onda dovrà fare, cioè della distanza tra i 2 trasduttori.
6. Documentazione fotografica dell’elemento strutturale durante e dopo la prova, che mostri la segnatura sull’elemento stesso delle barre d’armatura con evidenziata la zona indagata e che comprovi in modo inequivocabile che l’area d’indagine è sempre stata la medesima per tutti i tipi di prova effettuati (sclerometro-ultrasuoni).
L’effettuazione di tale prova con il metodo suddetto, 3+3 letture in due zone contigue, consente di controllare in itinere la validità dei tempi rilevati.
PROVA DISTRUTTIVA
Rilevazione della disposizione dei ferri d’armatura dell’elemento strutturale indagato mediante pacometro e loro segnatura sull’elemento stesso tramite gessetti o altro
Rilevazione della disposizione dei ferri d’armatura dell’elemento strutturale indagato mediante pacometro e loro segnatura sull’elemento stesso tramite gessetti o altro.
Individuazione della zona sulla quale effettuare il prelievo
ovvero al centro del quadrante compreso tra due staffe consecutive e coincidente con la zona posta ad h/2 dell’elemento strutturale, già indagata con lo sclerometro e con lo strumento ad ultrasuoni. Ovviamente, il carotaggio sarà effettuato in zone non eccessivamente sollecitate, in modo da limitare le conseguenze dovute a un inevitabilmente indebolimento della sezione; inoltre la scelta di zone meno armate, con ferri longitudinali la cui disposizione sia facilmente
Fasi di esecuzione della prova
1. Documentazione fotografica della zona che comprovi in modo inequivocabile che l’area indagata è la medesima di quella interessata precedentemente dal Metodo Sonreb.
2. Esecuzione del carotaggio da parte dei Tecnici di Laboratorio mediante uso di apposita carotatrice ad acqua a sola rotazione, senza percussione.
3. Realizzazione di fotografie nel corso dell’operazione.
4. Cauta estrazione da parte dei Tecnici di Laboratorio del campione di cls, protezione, conservazione e trasporto fino al Laboratorio.
5. Classificazione della carota da parte dei Tecnici mediante chiara segnatura sulla superficie del codice identificativo e identificazione della parte alta della carota, nonché del senso di entrata della corona diamantata, ad esempio mediante delle frecce.
6. Per ogni carota estratta, realizzazione in cantiere di almeno 1 fotografia che consenta di evidenziare le dimensioni degli inerti, le eventuali asperità, fessurazioni e altro.
7. Compilazione da parte dei Tecnici della scheda “Prove - Qualità-Materiali” fornita dalla Regione Toscana. 8. Ripristino del foro, da parte dell'Impresa coinvolta dall’Ente proprietario, mediante uso di malta antiritiro. 10. Trasporto dei campioni da parte dei Tecnici del Laboratorio e documentazione fotografica prima dell'esecuzione delle prove, al fine di poterle confrontare con quelli di cui ai precedenti punti. Misurazione della velocità degli ultrasuoni sulle carote in condizioni di equilibrio ambientale (umidità compresa fra il 37% e il 50%). In tal modo sarà possibile fare una correlazione tra la velocità effettuata in situ sul pilastro e quella effettuata sulla carota prelevata nella stessa area nella quale è stato eseguito precedentemente il Metodo combinato Sonreb. Sarà, inoltre, un ulteriore strumento per valutare l’omogeneità dei dati raccolti con le differenti tipologie di prove.
11. Prove di compressione secondo la norma UNI 6132 da parte del Laboratorio. 12. Realizzazione di fotografie durante e dopo l’esecuzione della prova a compressione. 13. Rilascio del certificato.
Si sottolinea l’importanza che il prelievo del campione venga effettuato esattamente nella stessa area precedentemente indagata con le battute sclerometriche e con gli e con gli ultrasuoni, e che tale corrispondenza sia verificabile tramite la documentazione fotografica.
Nel seguito sono proposte, a titolo di esempio, alcune immagini che documentano l’esecuzione delle prove, secondo le modalità illustrate, per un elemento dell’edificio in esame (Figura 2.2.20).
FIGURA 2.2.20 FASI DELL’ESTRAZIONE DELLA CAROTA
In Figura 2.2.21 sono invece mostrate alcune immagini relative all’esecuzione della prova di rottura della carota.
FIGURA 2.2.21 PROVA A ROTTURA DELLA CAROTA
Infine sono proposti, nelle Figure 2.2.22 e 2.2.23, alcuni estratti della documentazione a corredo delle prove fornita dal Laboratorio incaricato; in particolare sono mostrate le schede compilate durante la prova Sonreb e i risultati ottenuti da una prova a rottura della carota.
FIGURA 2.2.23 SCHEDA IMPIEGATA PER LA LETTURA SCLEROMETRICA
Le indagini sulla qualità del calcestruzzo si sono concluse con l’interpretazione dei risultati derivati dalle prove dirette e indirette. Anche questa fase è stata sviluppata secondo le Istruzione Tecniche della Regione Toscana. Più nel dettaglio, i risultati delle prove in situ e di laboratorio, riportati sul Certificato Prove Materiali, sono stati trasmessi al Servizio Sismico Regionale per la relativa interpretazione. Quest’ultima rappresenta un aspetto fondamentale, nella determinazione delle caratteristiche del calcestruzzo, che tuttavia non trova riferimento in nessuna normativa vigente. Non esiste attualmente uno standard nazionale omogeneo
idoneo ad operare nel campo dell’esistente, rendendo pertanto necessario il ricorso a formulazioni presenti in letteratura tecnica. Nel merito la Regione Toscana ha stabilito un proprio iter per l’elaborazione dei dati forniti dal Laboratorio esecutore delle prove, al fine di giungere alla determinazione del valore di resistenza del cls proprio dell’edificio.
Nel seguito è proposto un estratto sintetico delle procedure attraverso cui la Regione Toscana elabora i dati. In generale con il metodo Sonreb, per ogni singola zona di indagine, si hanno a disposizione il valore locale della velocità di propagazione di impulsi ultrasonici e dell’indice di rimbalzo dello sclerometro. Ogni singola area omogenea viene così individuata dalla coppia di valori assunti nella forma di valore medio Vm e Sm. I valori medi così ottenuti
permettono di entrare in un grafico sperimentale di correlazione, costituito da famiglie di curve di isoresistenza in un piano V-S, e ottenere il valore della resistenza del calcestruzzo. Per quanto riguarda la prova distruttiva è da evidenziare che il valore di resistenza fornito dallo schiacciamento del provino (Rcar), non coincide con quello che si otterrebbe da prove condotte su cubi confezionati durante il getto delle strutture (Resistenza cubica convenzionale), a causa diversità dell’ambiente di maturazione e dei danni prodotti dall’estrazione. Inoltre sono da mettere in conto i fattori connessi al metodo di prova, tra cui le operazioni di perforazione e le dimensioni della carota. Le formulazioni presenti in letteratura tengono conto dei suddetti fattori attraverso dei coefficienti correttivi che, applicati al valore Rcar, consentono di ottenere sia il valore di resistenza del calcestruzzo in situ, sia la resistenza cubica convenzionale
Estratto delle Istruzioni Tecniche Regione Toscana PROVA NON DISTRUTTIVA
Esistono in letteratura tre differenti formulazioni, tratte da articoli pubblicati in bibliografia tecnica, corrispondenti alle curve di isoresistenza, per l’interpretazione dei dati raccolti con il Metodo Sonreb, di cui il l’interpretazione della Regione Toscana fornisce una media tra le formule adottate.
1. Articolo J. Gasparirik, “Prove non distruttive in edilizia“, Quaderno didattico A.I.P.N.D., Brescia 1992.
1 .24 6 1.8 5 1
R c =0 .0 2 8 6 S⋅ ⋅V (con Rc in N/mm2 e V in Km/sec)
2. Articolo A. Di Leo, G. Pascale, “Prove non distruttive sulle costruzioni in cemento armato “, Convegno
Sistemea Qualità e Prove non Distruttive per l’Affidabilità e la Sicurezza delle Strutture Civili, Bologna, Saie ’94, 21 ottobre 1994.
9 1.0 5 8 2 .4 6 6 2
3. Articolo R. Giacchetti, L. Lacquaniti, “Controlli non distruttivi su impalcati da ponte in calcestruzzo
armato” Nota tecnica 04, 18980, Università degli Studi di Ancona, Facoltà di Ingegneria, Istituto di Scienza
e Tecnica delle Costruzioni.
1 0 1 .4 2 .6 3
R c =7 .6 9 5 1 0⋅ − ⋅S ⋅V (con Rc in Kg/cm2 e V in m/sec)
in cui:
V = Velocità di propagazione degli ultrasuoni S = Indice medio di rimbalzo
Rc = Resistenza cubica convenzionale del calcestruzzo standard
Le formule di cui sopra per l’interpretazione, sono state trasformate secondo un’unica unità di misura, ovvero Rc in Kg/cmq e V in m/sec.
Nelle tre formule, come si può notare, i parametri presenti, pur rimanendo sempre gli stessi presentano differenti valori degli indici esponenziali e ciò in base all’importanza conferita da ogni autore ai vari fattori perturbativi connessi all’impiego del metodo combinato Sonreb. Ne conseguono differenze non trascurabili tra i valori derivanti da ciascun metodo. In generale:
- con la formula A si ottengono i valori di resistenza stimata del calcestruzzo minori (rispetto alle altre due formule);
- con la formula B si ottengono i valori di resistenza stimata del calcestruzzo intermedi (rispetto alle altre due formule);
- con la formula C si ottengono i valori di resistenza stimata del calcestruzzo maggiori (rispetto alle altre due formule).
Le I.T. della Regione Toscana prevedono una valutazione del valore di resistenza in situ del singolo elemento che possa considerare anche la media delle tre formulazioni suddette.
L’adozione del valore medio della resistenza stimata così ottenuta risulta quindi una semplificazione non completamente attendibile, ed è per questo che per l’interpretazione il progettista o l’Ufficio Tecnico dovrà considerare, alla luce dello stato generale della struttura, quale delle tre formule adottare come maggiormente rappresentativa dell’edificio in oggetto.
Si sottolinea che la formula di correlazione del Metodo Sonreb, che stima la resistenza del cls nel punto di misura, è applicabile per valori della velocità d’attraversamento superiori a 3100 ÷ 3200 m/sec., mentre per valori inferiori non risulta attendibile poiché esterna al dominio delle curve Sonreb ricavate sperimentalmente e sulla cui base si applica la formula suddetta.. Per quanto riguarda i valori forniti dallo sclerometro si evidenzia che si ottengono buoni valori di resistenza a compressione per valori dell’indice di rimbalzo medio Im = 30, considerando come limite minimo accettabile Im = 27÷28.
Si ricorda inoltre, per gli edifici in c.a. di oltre 20 anni, di non trascurare l’influenza della carbonatazione sul valore dell’indice di rimbalzo, in quanto ne altera i risultati in senso maggioritario, senza che ciò sia tuttavia rappresentativo dell’effettiva resistenza del conglomerato.
E’ per questo che i valori forniti dallo sclerometro, presi da soli, sono indicativi di un calcestruzzo di qualità superiore alla classe indicata, ma l’elaborazione del dato con la velocità per il Metodo Sonreb abbassa notevolmente la classe di appartenenza della resistenza del calcestruzzo.
Si evidenzia che le formule suddette forniscono valori di resistenza con differenze dell’ordine anche del 30–40 %. Ne consegue una notevole difficoltà tecnica nella scelta del valore di Rck da attribuire al calcestruzzo dell’edificio esaminato, anche in considerazione del fatto che spesso si rilevano notevoli differenze di resistenza sia da piano a piano dello stesso edificio, sia tra gli elementi strutturali di uno stesso livello sia, talvolta, tra le due zone dello stesso elemento strutturale indagate con il Metodo Sonreb.
Sono accettabili differenze percentuali al massimo del 20% tra Resistenza stimata con il metodo Sonreb e Resistenza media (tra i diversi metodi interpretativi) in situ
