Tecniche ed indagini non distruttive sul cemento armato esistente

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1 Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile per la Protezione dai Rischi Naturali Relazione di fine tirocinio Tecniche ed indagini non distruttive sul cemento armato esistente Studente: Daniel Mieli Matricola Tutor Universitario: Fabrizio Paolacci Anno Accademico 2016/2017

2 Sommario 1. Introduzione Elementi per la valutazione Fasi della valutazione Campagna di indagini Proprietà dei materiali Tipologie di indagini Caratteristiche delle armature Prova Pacometrica Caratteristiche del calcestruzzo Prova sclerometrica Prova ultrasonica Metodo Sonreb Pull Out Studio dell'edificio scolastico Descrizione dell'edificio Sopralluogo Applicazione della Prova Pacometrica Applicazione della Prova Sclerometrica Applicazione della Prova Ultrasonica Applicazione del metodo SonReb Conclusioni

3 1. Introduzione La seguente relazione tratta lo studio delle caratteristiche degli elementi strutturali attraverso le metodologie di indagini non distruttive. L'attività di tirocinio è stata svolta presso il Laboratorio di Ateneo dove si è fatta pratica attraverso l'utilizzo della strumentazione in dotazione, successivamente le competenze sono state applicate ad un caso studio, ossia presso l'edificio scolastico Matteotti situato a Cave (RM). Lo studio delle caratteristiche degli elementi strutturali è una parte fondamentale della valutazione sismica di un edificio in quanto la qualità dei materiali utilizzati influisce sulla risposta sismica della struttura. Il rischio sismico in Italia rappresenta una problematica di notevole importanza soprattutto in relazione al costo sociale. La moderna progettazione antisismica si propone il soddisfacimento di standard elevati in relazione alla risposta sismica di una struttura, infatti oltre alla salvaguardia della vita umana, ha come obiettivo la limitazione dei danni relativi alle costruzioni e in molti casi il mantenimento della funzionalità degli edifici, la struttura infatti deve essere in grado di dissipare il più possibile l'energia che il sisma trasmette agli elementi strutturali. Questi obiettivi possono essere raggiunti solo attraverso un approccio di progettazione basato sull'analisi della gerarchia delle resistenza, sulla regolarità strutturale, sui materiali e dettagli costruttivi. In passato questi aspetti non erano presi in considerazione, di conseguenza la risposta delle strutture in cemento armato più antiche, probabilmente risulta inadatta alla conservazione della capacità resistente del sistema strutturale in caso di sisma. La carenza principale relativa al comportamento sismico delle strutture più antiche è spiegata nel fatto che la prima classificazione sismica del territorio italiano è stata effettuata a partire dal 1981 e completata nel 2003, di conseguenza gli edifici costruiti prima di tale periodo risultano progettati in assenza di norme sismiche. Anche nei casi di progettazione antisismica, le prime normative non erano comunque in grado di soddisfare i livelli di prestazione che oggi sono richiesti nei confronti del danno e del collasso. 2

4 2. Elementi per la valutazione 2.1 Fasi della valutazione La verifica tecnica di un edificio esistente comporta le seguenti attività: 1) reperimento della documentazione tecnica esistente; 2) rilievo geometrico e strutturale; 3) determinazione delle proprietà dei materiali in-situ; 4) caratterizzazione del suolo; 5) modellazione tridimensionale della struttura ed analisi strutturale (lineare e/o non lineare); 6) determinazione della risposta sismica della struttura. Le prime due fasi rappresentano le operazioni preliminari da svolgere, in genere i documenti utili ai fini della valutazione sono il progetto architettonico, gli esecutivi strutturali, i registri di contabilità, i certificati di prova sui materiali, la relazione di collaudo. Frequentemente però questa documentazione non è disponibile o è incompleta, specialmente per edifici costruiti prima degli anni '70. La fase dei rilievi e della determinazione dei materiali in-situ è cruciale per la conoscenza dell'edificio oggetto di studio ed è affiancata dalla documentazione reperita. Le ultime due fasi sono necessarie alla valutazione finale della risposta della struttura agli input sismici, si dovrà infine decidere se procedere con un intervento di adeguamento in caso di necessità. Successivamente ci si concentrerà sugli elementi caratteristici della determinazione delle proprietà dei materiali in-situ. 2.2 Campagna di indagini La normativa nella Circolare Esplicativa 2/2009, consente l'utilizzo dei fattori di confidenza in base al livello di conoscenza acquisito, sarà compito del progettista decidere se investire o meno maggiori spese nelle indagini per la conoscenza della struttura, da recuperare successivamente avendo la possibilità di effettuare interventi di adeguamento più mirati e meno onerosi. Si definiscono quindi tre livelli di conoscenza che determinano la scelta dei valori dei fattori di confidenza e del tipo di analisi (C8A.1.B.3): LC1: Conoscenza Limitata; LC2: Conoscenza Adeguata; LC3: Conoscenza Accurata. 3

5 Gli aspetti che definiscono i livelli di conoscenza sono: Geometria: le caratteristiche geometriche degli elementi strutturali; Dettagli costruttivi: la quantità e disposizione delle armature, la consistenza degli elementi non strutturali collaboranti; Materiali: le proprietà meccaniche dei materiali. Si approfondisce di seguito l'aspetto legato ai materiali. 2.1 Proprietà dei materiali La valutazione delle proprietà dei materiali costruttivi di un edificio esistente può essere condotta attraverso prove dirette, di tipo distruttivo e prove indirette, di tipo non distruttivo. I metodi di prova non distruttivi, oltre a non essere in molti casi affidabili, non possono essere impiegati da soli, bensì sono utilizzati da supporto alle prove distruttive, che risultano essere più onerose, per ottenere più dati possibili della struttura in esame. Le diverse tipologie di prova saranno illustrate compiutamente nel par.3. La stima delle proprietà dei materiali in-situ può essere effettuata a diversi livelli di approfondimento. Le prove in-situ limitate si effettuano per completare le informazioni già in possesso sulle proprietà dei materiali attraverso normative dell'epoca, disegni costruttivi, certificati originali di prova. E' obbligatorio estrarre almeno 1 provino di calcestruzzo per 300 m 2 di piano ed 1 campione di armatura per piano, per ogni tipologia di elemento primario. Le prove in-situ estese ed esaustive si effettuano in mancanza di informazioni derivanti da disegni costruttivi o certificati originali di prova, oppure quando i valori ottenuti dalle prove risultano inferiori rispetto a quelli dichiarati dalla documentazione. E' obbligatorio estrarre rispettivamente almeno 2 e 3 provini di calcestruzzo per 300 m 2 di piano, 2 e 3 campioni di armatura per piano, per ogni tipologia di elemento primario. I valori indicati in precedenza sono indicativi e possono variare a seconda dei casi di studio, infatti il numero dei provini può essere variato in aumento o in diminuzione in base alle caratteristiche di omogeneità del materiali, ad esempio quindi nel caso in cui i provini della prima campagna di indagini forniscano valori disomogenei è richiesta una seconda campagna di indagini. E' consentito inoltre sostituire non più del 50% delle prove distruttive con almeno il triplo di distruttive tarate su quelle distruttive. prove non 4

6 Come per il caso dei dettagli costruttivi, a seconda del tipo di informazioni disponibili e della tipologia di prove svolte, possono essere raggiunti diversi livelli di conoscenza: Si acquisisce un livello di conoscenza limitata (LC1), se a causa di assenza di informazioni sulle caratteristiche meccaniche dei materiali, sia da disegni costruttivi che da certificati di prova, si adottano valori tipici della pratica costruttiva dell'epoca verificati con prove in-situ limitate sugli elementi strutturali più importanti. Si acquisisce un livello di conoscenza adeguata (LC2), se le informazioni sulle caratteristiche dei materiali sono disponibili da disegni costruttivi, certificati di prova, verifiche in-situ estese. Nei primi due casi è necessario effettuare verifiche in-situ limitate, nel caso i valori ottenuti dalle prove in-situ siano minori di quelle disponibili dai documenti sono richieste prove in situ estese. Si acquisisce un livello di conoscenza accurata (LC3), se le informazioni sulle caratteristiche dei materiali sono disponibili da disegni costruttivi,certificati di prova, verifiche in-situ esaustive. Nei primi due casi è necessario effettuare verifiche in-situ limitate, nel caso i valori ottenuti dalle prove in-situ siano minori di quelle disponibili dai documenti sono richieste prove in situ estese. In sintesi di seguito si illustra la tabella fornita dall'ntc-08 relativa ai livelli di conoscenza e corrispondenti fattori di confidenza (Tabella C8A.1.2- Circolare Esplicativa): Figura 1 - Livelli di conoscenza 5

7 3. Tipologie di indagini Di seguito si illustrano le diverse tipologie di prove e rilievi in-situ, studiati presso il Laboratorio di Ateneo, necessari per l'individuazione delle barre di armatura e delle proprietà del calcestruzzo. 3.1 Caratteristiche delle armature La localizzazione delle armature presenti negli elementi costruttivi, la stima del loro diametro e lo spessore del copriferro possono essere effettuate mediante indagini dirette o indirette. La misura delle caratteristiche meccaniche delle barre di acciaio si ottiene invece necessariamente con estrazione di campioni ed esecuzione di prove a trazione fino a rottura con conseguente determinazione della resistenza a snervamento, resistenza e deformazione ultime a meno che non si abbiano già i documenti con informazioni precise Prova Pacometrica La prova pacometrica è un'indagine non distruttiva per l'identificazione di armature all'interno di un elemento in calcestruzzo, attraverso l'utilizzo di uno specifico strumento chiamato pacometro, uno degli dispositivi più diffusi grazie al costo contenuto e alla facilità di applicazione per le prove in-situ non distruttive. Lo strumento sfrutta le proprietà magnetiche del ferro per la localizzazione delle armature, di conseguenza il suo funzionamento si basa sul principio dell'induzione magnetica. Esso è costituito da una sonda emettitrice di campo magnetico collegata ad una unità di elaborazione digitale e acustica che visualizza il valore rilevato. La localizzazione delle barre si ottiene spostando con continuità la sonda sulla superficie del calcestruzzo dell'elemento in esame, fino al valore massimo registrato sullo schermo digitale accompagnato da un segnale acustico. Sullo schermo dello strumento digitale si possono a questo punto leggere il copriferro rilevato e la dimensione del diametro della barra. La prova pacometrica è indirettamente necessaria anche nel processo di determinazione delle caratteristiche del calcestruzzo dell'elemento strutturale in esame, deve essere effettuata prima di ogni altra prova distruttiva e non distruttiva, in quanto secondo le procedure, grazie ad essa si possono individuare le zone di conglomerato non attraversate da armature al fine di effettuare ulteriori prove che sarebbero disturbate dalla presenza delle armature. Figura 2 - Pacometro 6

8 3.2 Caratteristiche del calcestruzzo Esistono diverse tipologie di prove che forniscono lo stesso tipo di informazione, la scelta di uno o più metodi dipende dai costi sostenibili, dalle tempistiche di esecuzione accettabili, dai danni arrecabili all'edificio e dalla precisione dell'informazione che si vuole ottenere. Evidentemente i metodi non distruttivi sono migliori dal punto di vista dei costi, dei tempi di esecuzione e dai danni arrecati, infatti la strumentazione, in genere economica, permette rapidamente di visualizzare le informazioni richieste in molti punti della struttura con danni nulli o limitati, come l'eliminazione dell'intonaco. Dall'altro lato però i metodi non distruttivi, in quanto indiretti, portano solo ad una stima delle proprietà meccaniche, quindi è necessario procedere ad operazioni di calibrazione in relazione alle prove distruttive, utilizzate in maniera ridotta, che forniranno informazioni precise riguardo alle proprietà meccaniche del calcestruzzo. La scelta dei punti di misura ed estrazione deve essere fatta negli elementi strutturali con caratteristiche medie, quindi bisogna evitare elementi con evidenti differenze di proprietà. Inoltre si deve fare attenzione al posizionamento degli stessi all'interno del singolo elemento strutturale: bisogna innanzitutto effettuare rilevazioni pacometriche in modo tale da individuare ed evitare nel corso dei rilievi le armature in acciaio che rappresentano una fonte di disturbo per entrambe le tipologie di prova distruttive e non distruttive, inoltre sono presenti nella pratica accortezze e consuetudini sulla posizione dei punti di misura all'interno di uno specifico elemento strutturale. Per quanto riguarda i pilastri la zona di studio ideale è la mezzeria dell'elemento, in quanto la resistenza può variare anche del 20-30% lungo la loro altezza, per ragioni legate a metodi esecutivi approssimativi eseguiti in passato, come l'assenza di operazioni di compattazione. E' sconsigliato quindi disturbare l'elemento strutturale nella parte più alta dove le resistenze sono ridotte perché gli inerti sono generalmente in quantità minore in quanto per gravità sono confluiti dopo il getto nelle zone più basse dell'elemento. Per quanto riguarda le travi bisogna distinguere diverse tipologie: per le travi emergenti è consuetudine effettuare il prelievo sul fianco delle stesse a metà altezza, tra 1/4 ed 1/5 della luce netta. Per le travi a spessore il prelievo viene eseguito necessariamente in direzione verticale, le operazioni di prelievo richiederanno inoltre l'eliminazione della zona di pavimento e massetto nella zona oggetto di studio. 7

9 Di seguito si illustrano il principale metodo distruttivo, ossia il carotaggio, e i metodi non distruttivi più comuni per lo studio delle caratteristiche del calcestruzzo Prova sclerometrica La prova sclerometrica (UNI EN :2001) è una tipologia di indagine non distruttiva utile per stimare la resistenza a compressione del calcestruzzo negli elementi strutturali di edifici esistenti; essa si basa sulla corrispondenza tra il carico di rottura a compressione del calcestruzzo e la durezza superficiale del conglomerato. L'analisi si effettua attraverso lo sclerometro, strumento formato da una massa battente di acciaio azionata da una molla, che contrasta un'asta di percussione a contatto della superficie di prova. In seguito all'urto una parte di energia cinetica è restituita alla massa mobile che rimbalza per un tratto proporzionale all'energia stessa, si determina così l'indice di rimbalzo sclerometrico di un'area di calcestruzzo. Prima dell'esecuzione, si deve individuare una zona di misura adeguata, evitando punti in cui sono presenti aggregati o barre affioranti, porosità e degrado, si ricorda inoltre che la prova deve essere svolta nella stessa porzione in cui è stata precedentemente svolta l'analisi pacometrica. La superficie deve essere preparata eliminando intonaci e lisciandola con pietra abrasiva, seconda la norma UNI EN si prevede lo svolgimento della prova in almeno 9 punti, di conseguenza si individua sull'elemento strutturale una griglia con maglia quadrata o rettangolare di dimensione almeno pari a 2,5cm. Il metodo consiste nella battitura dello strumento sul punto di prova stabilito e nella misura dell'altezza di rimbalzo della massa che viene visualizzato sotto forma di indice di rimbalzo sullo strumento. Nell'esecuzione delle battute, può accadere che una parte di esse portino a valori di indice sclerometrico incongruenti con il resto delle misurazioni effettuate, tali valori devono essere considerati nulli. Mediante delle curve, è infine possibile correlare l'indice di rimbalzo ottenuto con la resistenza cubica a compressione. Figura 3 - Rck/indice di rimbalzo 8

10 Generalmente in dotazione con lo strumento, è disponibile il seguente grafico che mette in correlazione l'indice di rimbalzo con la resistenza a compressione cubica, al variare dell'angolo con cui lo strumento viene battuto sull'elemento strutturale. Figura 4 - Indice di rimbalzo La prova è caratterizzata comunque da bassa affidabilità in quanto essa coinvolge solo lo strato superficiale del calcestruzzo, di conseguenza la parte interna dell'elemento strutturale può presentare caratteristiche diverse. Ad esempio la carbonatazione è un fenomeno molto comune legato all'esposizione nel tempo dell'elemento strutturale all'azione dell'anidride carbonica, che interessa il solo strato superficiale e ha l'effetto di aumentare la sua rigidezza, portando il valore dell'indice di rimbalzo a valori troppo elevati, falsando quindi i risultati della prova. Figura 5 - sclerometro Altri fattori possono influenzare la durezza superficiale del conglomerato, quindi anche il valore dell'indice di rimbalzo; ad esempio l'umidità tende a farlo diminuire e l'età del calcestruzzo invece tende a farlo aumentare Prova ultrasonica La prova ultrasonica (UNI EN :2009) è un'indagine non distruttiva mediante la quale si determina indirettamente la resistenza del calcestruzzo mediante lo studio del tempo di attraversamento degli impulsi di onde longitudinali ultrasoniche (di frequenza compresa 9

11 nell'intervallo khz) per percorrere l'elemento strutturale in esame, compreso tra un trasduttore trasmittente e uno ricevente. Successivamente può essere ricavata la velocità in quanto la distanza tra i due trasduttori è nota. Il metodo in esame si basa sul fatto che la velocità di propagazione delle onde in un mezzo è funzione delle caratteristiche elastiche del mezzo e della sua densità, inoltre le disomogeneità variano la velocità di propagazione, ad esempio nel caso di presenza di fessure le onde vengono riflesse e rifratte, mentre nel caso di presenza di zone degradate le onde vengono attenuate secondo varie direzioni. Il metodo più corretto per effettuare la prova, è la lettura per trasparenza, ossia con i due trasduttori allineati e disposti su superfici opposte del pilastro. Nel caso non sia possibile applicare questo metodo di prova poiché una delle due superfici in contrapposizione non è accessibile, sarà possibile effettuare la lettura diagonale, in cui la distanza tra i trasduttori si ricava mediante il Teorema di Pitagora. L'ultimo tipo di applicazione della prova è la lettura superficiale è utilizzato solo nel caso sia accessibile solo una superficie o se si vuole stimare l'entità di fessure superficiali nell'elemento strutturale. Figura 6 - tipologie di prova sclerometrica I punti di misura, all'interno della zona già indagata con gli altri metodi di analisi, devono essere scelti lontani da fonti di disturbo come armature o aggregati affioranti, inoltre affinché l'onda possa propagarsi in modo adeguato, si deve interporre tra la superficie dell'elemento e i due trasduttori una sostanza accoppiante come appositi gel, in modo tale da massimizzare il contatto e minimizzare i vuoti, in quanto le onde non si propagano nell'aria. Anche in questo caso esistono delle curve che correlano la velocità ultrasonica, alla resistenza del conglomerato, ma come per le altre prove non distruttive tale correlazione porta a stime inaffidabili in quanto bisognerebbe valutare i fattori che influenzano i risultati. Nel caso in cui non sia possibile effettuare analisi più dettagliate riguardo la qualità del conglomerato, si può fare riferimento alle classificazioni fornite in letteratura, ad esempio di seguito è riportata la 10

12 classificazione secondo SAWCZUK che mette in correlazione la velocità delle onde con la qualità del calcestruzzo. Figura 7 - risultati prova ultrasonica Le curve fornite in letteratura, come visto, non hanno validità generale in quanto sono state ricavate per particolari tipi di calcestruzzo, e risultano spesso inadatte per calcestruzzi molto degradati o di bassa resistenza, tipici di strutture esistenti da molti anni. Diversi fattori influenzano i risultati della prova rendendo quindi inattendibile la correlazione tra la velocità ultrasonica ottenuta e la resistenza a compressione. Il rapporto A/C nel conglomerato: al suo aumentare la resistenza diminuisce e la velocità rimane costiante; l'età del conglomerato: al suo aumentare è frequente la creazione di fessure che alterano la propagazione delle onde; l'umidità: al suo aumentare si riscontrano velocità maggiori del 5%; la presenza di armature: la velocità di trasmissione nell'acciaio è circa il 40% superiore di quella nel calcestruzzo, di conseguenza come detto in precedenza, se l'elemento strutturale risulta essere fortemente armato, la prova risulta alterata quindi viene sconsigliato il suo utilizzo, anche se in letteratura sono proposte fattori correttivi; lo stato di sollecitazione: se lo stato di sollecitazione è così elevato da creare fessure, la velocità diminuisce per via dei numerosi vuoti occupati dall'aria. Figura 8 - Tipico andamento onde ultrasoniche 11

13 3.2.3 Metodo Sonreb L'utilizzo singolarmente delle prove sclerometriche e ultrasoniche porta come visto in precedenza ad errori inevitabili. Si è invece visto come la combinazione tra i due metodi possa portare a risultati molto più accurati, che possono essere ulteriormente migliorati tarando questo metodo con il prelievo di alcune carote. La validità del metodo Sonreb deriva dalla compensazione delle imprecisioni dei due metodi sopra considerati, cioè dal fatto che sperimentalmente si è notato che il contenuto di umidità tende a far sottostimare l'indice sclerometrico e a far sovrastimare la velocità ultrasonica, mentre al contrario all'aumentare dell'età del calcestruzzo, l'indice sclerometrico aumenta e la velocità ultrasonica diminuisce. Il metodo Sonreb richiede quindi prima la valutazione dei valori della velocità ultrasonica V e dell'indice di rimbalzo N, successivamente si può ottenere la resistenza del calcestruzzo R c mediante un'espressione del tipo: R c = a N b V c In letteratura sono proposte numerose espressioni di questo tipo, che però presentano limiti di applicabilità o in generale non presentano precisazioni sulla tipologia e qualità di calcestruzzo, quindi è preferibile adottare la formula sopra descritta basata su carotaggi e riferita al calcestruzzo in esame. In alternativa possono essere utilizzati grafici contenenti una serie di curve isoresistenze, a titolo di esempio si illustra il grafico relativo alla formulazione di Rilem (1993): R c = 9, S 1,4 V 2,6 Figura 9 - Grafico metodo SonReb 12

14 3.2.5 Pull Out L'indagine Pull Out è una prova semidistruttiva, ossia arreca una danno limitato all'elemento strutturale, consente di valutare la qualità del calcestruzzo in opera assumendo la corrispondenza tra il carico unitario di rottura a compressione del calcestruzzo e la forza necessaria ad estrarre un inserto metallico standardizzato. Prima di eseguire la prova si deve individuare una zona di misura idonea, evitando punti in cui gli aggregati non siano affioranti e sufficientemente distanti dalle barre di armatura, dallo spigolo dell'elemento e dagli altri punti di misura. La prova si svolge eseguendo un foro ortogonalmente alla superficie del calcestruzzo ed inserendo lo strumento di prova costituito da un tassello metallico ad espansione, infine si effettua l'estrazione attraverso un martinetto registrando la forza necessaria a produrre la rottura che avviene per compressione/taglio di un cono di calcestruzzo di diametro 5cm e profondità 2,5cm. Il valore finale è dato dalla media dei valori della forza ottenuti dai diversi punti di misura, che secondo normativa devono essere almeno 3. La correlazione tra la forza d'estrazione F, ricavata dalla pressione misurata al martinetto e la resistenza cubica Rc è del tipo: R c = a + bf In cui i coefficienti a, b devono essere opportunamente calibrati mediante prove distruttive come ad esempio il carotaggio. Figura 10 - Applicazione Pull Out 13

15 4. Studio dell'edificio scolastico 4.1 Descrizione dell'edificio L edificio oggetto di valutazione della vulnerabilità sismica è l istituto G. Matteotti ubicato in via Giacomo Matteotti 11, Cave (RM) avente struttura intelaiata in cemento armato ordinario. Realizzato negli anni 60, l edificio è costituito da 5 corpi uniti tra loro mediante dei giunti. La struttura, che poggia su un terreno a quote variabili, è composta da un piano fuori terra, in cui si può trovare la scuola elementare, un piano entro terra, in cui si trova l asilo nido; le altezze medie interpiano sono pari a 2.95 m e la copertura è del tipo a padiglione. L altimetria media dell edificio può essere assunta pari a 400 m s.l.m. Figura 11 - Vista dal satellite dell'edificio 14

16 Nelle figure seguenti si riportano le planimetrie dell edificio. Figura 12 - Planimetria piano terra e primo piano 15

17 Figura 13 - Planimetria piano interrato Come si può notare dalle figure precedenti l intera struttura presenta evidenti caratteristiche di irregolarità in pianta e in altezza, come si evince dai successivi prospetti, poiché il fabbricato poggia su un terreno a quote variabili. Si riportano i 4 prospetti dell edificio. 16

18 Figura 14 - prospetti Dalla documentazione reperita è stato possibile datare la costruzione dell edificio in esame al 1960; la normativa tecnica di riferimento seguita in fase di progettazione è il Regio Decreto Legislativo 16 novembre 1939, vista l epoca di costruzione non è stata osservata nessuna normativa antisismica. 4.2 Sopralluogo Il sopralluogo effettuato presso l'edificio scolastico in esame è stato effettuato insieme al Professore e ad altri due colleghi; esso è servito a vari scopi, innanzitutto è stata individuata la divisione della struttura in diversi corpi, infatti dall'analisi visiva dei giunti è stata confermata la presenza di 5 corpi. Figura 15 - divisione in corpi 17

19 Sono state eseguite in dettaglio per i corpi 1 e 3 diverse analisi di tipo geometrico che hanno consentito di verificare le dimensioni e le posizioni di travi e pilastri e in generale la configurazione geometrica della struttura. Si approfondisce di seguito le indagini strumentali volte alla definizione della proprietà dei materiali in-situ. Sono state eseguite le seguenti indagini attraverso la strumentazione fornita dal Laboratorio di Ateneo: Esecuzione di 7 prove pacometriche per la determinazione dell armatura; Esecuzione di 7 prove sclerometriche secondo le indicazioni fornite dalla Norma UNI EN :2001 Prove sul calcestruzzo nelle strutture Prove non distruttive Determinazione dell indice sclerometrico. Esecuzione di 7 prove ultrasoniche secondo le indicazioni fornite dalla Norma UNI EN :2005 Prove sul calcestruzzo nelle strutture. Parte 4: Determinazione della velocità di propagazione degli impulsi ultrasonici. Combinazione, in sede di elaborazione dati, delle prove sclerometriche con le prove ultrasoniche mediante il metodo combinato SonReb (Sonic/Reboundhammer). Le prove sono state eseguite su quattro pilastri appartenenti al corpo 3 ed un pilastro appartenente al corpo 1. L'ubicazione delle stazioni di prova è riportata sulle planimetrie nell immagine sottostante. Figura 16 - Stazioni di prova Corpo 3 18

20 Figura 17 - Stazioni di prova Corpo Applicazione della Prova Pacometrica Si individua innanzitutto la posizione e la dimensione delle barre di armatura grazie ad un pacometro Proceq Profometer 5 in modo che la loro presenza non interferisca né con la misura dell indice di rimbalzo sclerometrico, né con la misura della velocità di propagazione delle onde ultrasoniche. Figura 18 - Applicazione prova pacometrica 19

21 Di seguito si illustrano i risultati della prova in termini di armature: Applicazione della Prova Sclerometrica La misurazione degli indici di rimbalzo è stata eseguita utilizzando uno sclerometro marca SEB, secondo le indicazioni contenute nella Norma UNI EN :2001. è stata tracciata, ad opportuna distanza dalle barre d armatura, una griglia con maglie da 30x50 mm. Durante l esecuzione della prova qualche misura è stata scartata per un non corretto funzionamento dello strumento. Figura 19 - Applicazione prova sclerometrica Si riporta la tabella con i valori dell indice di rimbalzo ottenuti: Applicazione della Prova Ultrasonica Infine è stata eseguita la prova ultrasonica utilizzando un rilevatore portatile digitale a bassa frequenza della Boviar. La velocità di propagazione dell impulso ultrasonico viene calcolata come rapporto tra la distanza fra le sonde e il tempo di percorrenza del segnale all interno del mezzo. Le 20

22 misure sono state eseguite per trasparenza, ovvero i due trasduttori sono applicati uno di fronte all altro sulle due facce opposte dell elemento da esaminare. I punti sono stati scelti, compatibilmente con le condizioni della superficie di calcestruzzo, in corrispondenza delle griglie tracciate per le misure sclerometriche in modo da poter combinare correttamente i risultati delle due prove. Di seguito si illustrano i risultati ottenuti: Figura 20- Applicazione prova ultrasonica 21

23 4.2.4 Applicazione del metodo SonReb Una volta determinati sperimentalmente gli indici di rimbalzo e le velocità ultrasoniche, la coppia di valori Vm-Nm viene inserita in una relazione analitica che fornisce una stima della resistenza cubica equivalente. In particolare sono state utilizzate le seguenti leggi: I risultati sono i seguenti: Si osserva chele stime delle resistenze relative ai pilastri dell edificio restano indicativamente comprese tra i 10 e i 20 MPa. Non è stato infine possibile applicare il metodo semidistruttivo del pull-out viste le difficoltà tecniche ed organizzative. 22

24 5. Conclusioni La strumentazione in possesso ha permesso una valutazione importante, seppur sommaria, delle proprietà dei materiali nell'istituto Scolastico G.Matteotti. Si è visto infatti che il comportamento di un edificio sopratutto in caso di sisma, è notevolmente influenzato dalle caratteristiche dei materiali. Il sopralluogo ha messo in evidenza notevoli carenze non solo dal punto di vista strutturale, come la totale assenza delle travi di collegamento, ma anche dal punto di vista della qualità dei materiali. Tale situazione era comunque prevedibile vista l'età dell'opera che oramai ha superato i 50 anni. Presa conoscenza dello stato attuale dell'edificio scolastico in esame, si dovrà necessariamente procedere ad una valutazione approfondita del comportamento sismico della struttura, in modo tale da individuare i probabili deficit relativi alla sua risposta sismica e verificare la necessità di esecuzione di interventi di riabilitazione strutturale. 23