RELAZIONE 1. PROVA DEL SISTEMA DI CASSEFORME MODULARI IN PLASTICA GEOTUBE

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2 RELAZIONE 1. PROVA DEL SISTEMA DI CASSEFORME MODULARI IN PLASTICA GEOTUBE Il sottoscritto Dott. Ing. GRAMOLA Francesco, con sede in via F. Guardi n.5, Cassola (Vicenza), iscritto presso l Ordine degli Ingegneri della Provincia di Vicenza alla posizione n.566, per incarico del Committente Ditta GEOPLAST. S.p.A., con sede in via Martiri della Libertà n.6/8, Grantorto (Padova), ha eseguito una specifica prova di carico relativamente al sistema di casseforme modulari in plastica denominato GEOTUBE. In data 29/03/2006, alle ore circa, sono intervenuti presso l impianto di betonaggio della Ditta BETON BRENTA di Grantorto (Padova), che ha messo a disposizione sia lo spazio necessario alla prova, che l autobetoniera con pompa per il getto, che il calcestruzzo stesso: Il Signor PEGORARO, Titolare della Ditta GEOPLAST S.p.A.; il Dott. Ing. Luca ZAUSA, Direttore Vendite della Ditta GEOPLAST S.p.A.; n.2 operai di una impresa edile, per il montaggio dei casseri e l assistenza alle operazioni di getto; n.1 addetto all autobetoniera della Ditta BETON BRENTA; il sottoscritto Dott. Ing. GRAMOLA Francesco, con i propri collaboratori tecnici e la strumentazione necessaria (n.10 flessimetri/comparatori centesimali analogici). La Ditta GEOPLAST S.p.A. ha provveduto a montare sul posto il cassero di prova GEOTUBE, senza l ausilio di gru né di altri macchinari per il sollevamento dei materiali. Il cassero è così costituito [vedasi anche il depliant, in quattro pagine, del sistema GEOTUBE, redatto dalla stessa Ditta GEOPLAST]: pannelli semicilindrici di ABS, con le dimensioni di centimetri 30 di diametro utile x 60 d altezza (di colore nero); maniglie in nylon (di colore rosso); n.2 puntelli inclinati metallici (in tubi a sezione circolare del diametro di centimetri 5,5, di colore rosso), assolutamente ininfluenti per la prova, ma tali da garantire la stabilità della 1

3 struttura. Il cassero di prova risulta avere perciò una pianta circolare di centimetri 30 di diametro (internamente); l altezza è di 3 metri lineari. Fotografia n.1: vista del cassero di prova per pilastri con base di 30 centimetri di diametro interno ed altezza di 3 metri lineari. Terminata l ispezione del cassero, completamente montato con ogni accessorio, sono stati posizionati gli strumenti di misura della prova: gli strumenti sono stati posti, equamente suddivisi, presso la costolatura di connessione, orientata verso nord, e presso la mezzeria dei pannelli semicilindrici, orientata verso est. 2

4 Il piano di posa della struttura risultava orizzontale ed il cassero perpendicolare ad esso, come verificato con le misurazioni con filo a piombo. Sono stati posti in opera i seguenti strumenti di misura: n.10 flessimetri/comparatori centesimali analogici orizzontali, supportati da idonee impalcature fisse metalliche indipendenti dal cassero (n.5 comparatori presso la costolatura di connessione nord e n.5 presso la mezzeria dei pannelli semicilindrici est); sulle basi di ogni strumento è stato scritto il relativo numero. Alle ore 18.15, con una temperatura ambiente di circa +19 C, sono stati regolati tutti gli strumenti, ognuno su di un diverso valore di partenza, al fine di dare avvio alle operazioni misura e di verifica. Il controllo e la lettura della regolazione, per maggior sicurezza e precisione, sono stati ripetuti per due volte per tutti i flessimetri [vedasi fotografie seguenti]. Fotografia n.2: vista del cassero con i flessimetri già posizionati, numerati e regolati. 3

5 Fotografia n.3: particolare del cassero con i flessimetri già posizionati, numerati e regolati. La Ditta responsabile del betonaggio ha fornito un calcestruzzo con le seguenti caratteristiche tecniche: fluidità del calcestruzzo: S4 (cioè contenuto d'acqua, valutato in S slump, fattore molto importante nella sollecitazione dei casseri); classe di resistenza: R ck 250. Alle ore 18.25, con una temperatura ambiente di circa +19 C, è stato iniziato il getto di calcestruzzo, il quale ha richiesto un tempo di circa un solo minuto per giungere a completamento, ovvero per saturare il cassero di prova fino all altezza di 3 metri lineari, il tutto in un unica soluzione, senza pause intermedie (è stato impiegato un volume di circa 0,2 metri cubi di conglomerato cementizio). All interno del cassero, al fine di rendere più impegnativa la verifica, non è stata posizionata alcuna armatura metallica,né in barre d acciaio, né in rete elettrosaldata. Durante queste operazioni nessuno ha toccato, nemmeno accidentalmente, né il cassero di prova, né gli strumenti. 4

6 Al termine del getto di conglomerato cementizio sono stati letti tutti gli strumenti. Per maggior sicurezza e precisione, la lettura è stata ripetuta e trascritta per due volte. Alle ore è stata eseguita la vibratura del getto, che si è protratta per un minuto circa. Anche durante questa fase nessuno ha toccato, nemmeno accidentalmente, il cassero di prova e gli strumenti (il vibratore è stato manovrato dalla sommità di una scala indipendente dalla struttura). Sono stati nuovamente letti tutti gli strumenti. Come sempre, per sicurezza e precisione, la lettura è stata ripetuta e trascritta due volte. Dopo queste operazioni, il cassero GEOPLAST è rimasto strumentato fino alle ore 18.45, quando è stata fatta la lettura finale, ripetuta e trascritta due volte. La temperatura ambiente, nel frattempo, si era mantenuta a +19 C circa. Secondo i Tecnici della Ditta GEOPLAST, l ABS di cui sono costituiti gli elementi GEOPANEL ha un intervallo di temperatura di utilizzo compreso tra i 20 ed i +80 C, pertanto tutta la prova si è svolta abbondantemente entro tali limiti. Compiuto l ultimo rilevamento la strumentazione è stata rimossa. Alle ore circa si sono così concluse le operazioni relative alle prove previste relativamente al sistema di casseforme modulari in plastica denominato GEOTUBE. Si riportano di seguito lo schema del posizionamento degli strumenti e la tabella indicante tutti i dati rilevati. 5

7 SCHEMA POSIZIONAMENTO FLESSIMETRI I flessimetri sono stati posizionati tutti in mezzeria rispettivamente dei lati est e nord, alle altezze dal piano di riferimento di seguito indicate in tabella: n 10 n 5 n 9 n 8 n 4 n 7 n 3 n 6 n 2 lato Est n 1 lato Nord Numerazione Altezza lato nord Numerazione Altezza lato est flessimetri [cm] flessimetri [cm]

8 strumento coordinate spostamento orizzontale n x y inizio prova ore 18,15 fine getto ore 18,25 dopo vibratura ore 18,30 a riposo ore 18,45 t=0min; T=19,0 C t=10min; T=19,0 C t=15min; T=19,0 C t=30min; T=19,0 C [cm] [cm] [mm] [mm] [mm] [mm] ,02 24,73 24,83 24, ,56 12,17 12,24 12, ,24 16,16 16,29 16, ,48 16,40 16,53 16, ,58 7,33 7,40 7, ,32 5,66 5,75 5, ,90 11,58 11,68 11, ,10 7,56 7,65 7, ,38 6,14 6,40 6, ,10 5,61 5,80 5,98 strumento n fine getto ore 18,25 spostamento orizzontale assoluto dopo vibratura ore 18,30 a riposo ore 18,45 t=10min; T=19,0 C t=15min; T=19,0 C t=30min; T=19,0 C [mm] [mm] [mm] 1 0,71 0,81 0,71 2 0,61 0,68 0,56 3 0,92 1,05 0,96 4 0,92 1,05 0,94 5 0,75 0,82 1,00 6 0,34 0,43 0,39 7 0,68 0,78 0,89 8 0,46 0,55 0,78 9 0,76 1,02 1, ,51 1,70 1,88 7

9 2. VALUTAZIONI ED OSSERVAZIONI GENERALI Sicurezza Considerando la sicurezza quale primario aspetto della prova, si precisa che durante la prova stessa non sono state riscontrate rotture, né nelle connessioni a maniglia, né nei singoli pannelli; neppure sono stati verificati pericolosi spostamenti dell intero cassero, nonostante si tratti di una struttura snella. Questo significa che il sistema GEOTUBE è utilizzabile in condizioni di sicurezza per il getto di pilastri circolari in calcestruzzo, anche non armato, fino all altezza di 3 metri lineari, purché i sopra ricordati casseri siano correttamente montati, puntellati e completi di tutti i loro accessori di connessione (maniglie). Sembra, anzi, di poter dire che il grado di sicurezza è maggiore di quello ottenibile usando i tradizionali casseri a perdere in cartone. Calcestruzzo Si è scelto di impiegare un calcestruzzo tipo S4 per essere sicuri di sollecitare al massimo il cassero di prova: più il calcestruzzo è fluido più il riempimento è omogeneo ed, al termine di tale fase, più ci si avvicina alle condizioni di una sollecitazione di tipo idrostatico, il qual fatto ci permette di fare anche delle valutazioni indicative sulla pressione a cui è sottoposta la cassaforma GEOTUBE. Bisogna poi considerare il fatto che le normative recentemente adottate nel campo delle costruzioni edili, causa l infittimento delle armature metalliche, spingono verso l adozione in cantiere di calcestruzzi sempre più fluidi, anche del tipo autocompattante (siglato SCC): tutte le nuove forme di casserature dovrebbero tenerne opportunamente conto. Infine, la scelta di un calcestruzzo così fluido ha consentito di eseguire il getto in tempi brevissimi, appena un minuto, sollecitando velocemente l intera struttura del cassero di prova. Sollecitazioni Considerando il calcestruzzo come un fluido con peso specifico γ = 2400 kg/m 3, considerando che l altezza del manufatto è h = 3 m, ragionando inoltre per una fascia di casseratura di larghezza pari ad una semicirconferenza di 0,3 m di diametro e supponendo, come detto, di trovarci in condizioni 8

10 di sollecitazione simili a quella idrostatica, dopo la fase di vibratura, abbiamo una spinta complessiva S pari (o comunque assai prossima) a: S = ½ h (γ h) d = ½ 3 (2400 3) 0,3 = 3240 kg Tale spinta equivale ad una singola forza di 3240 kg applicata ad un terzo dell altezza, vale a dire ad una quota di un metro da terra della cassaforma. Per quanto concerne la pressione σ, ribadite le condizioni espresse poco sopra, abbiamo un valore massimo, al piede dei casseri, pari a: σ = γ h = = 7200 kg/ m 2. Questi calcoli risultano in armonia con la ben nota tabella relativa alla spinta dei calcestruzzi normali (appena gettati e perciò miscelati a bolle di aria ed acqua) e vibrati: H m [m] C N P m [kg/m 2 ] C V 9

11 Legenda della tabella: H m [m] = altezza del getto di calcestruzzo P m [kg/m 2 ] = pressione massima a cui è sottoposto il cassero C N = C V = riferito a calcestruzzi normali (non vibrati) riferito a calcestruzzi vibrati Grafico 3,50 3,00 2,50 CN CV Innalzamento H (m) 2,00 1,50 1,00 0,50 0, Pressione massima (kg/m²) Nota: la disparità ( pari a soli 100 kg/ m 2 ) tra il valore teorico calcolato con legge idrostatica σ = 7200 kg/m 2 ed il valore P m = 7100 kg/m 2 tabellare dipende da vari fattori, quali la composizione litologica e morfologica dell inerte (ghiaia) contenuto nel conglomerato cementizio e dell attrito che inevitabilmente si genera con le pareti del cassero. Nelle fasi di getto e di vibratura meccanica si generano condizioni dinamiche, con il calcestruzzo in movimento, diverse da quella quasi idrostatica prima considerata. Pertanto, in base a quanto indicato dalla Scienza e dalla Tecnica delle Costruzioni, possiamo stimare gli effetti dinamici indotti dai movimenti del conglomerato cementizio nella cassaforma con 10

12 un aumento del 20% rispetto alle sollecitazioni in condizioni statiche, pertanto abbiamo indicativamente: S d = S 1,2 = 3888 kg P m,d = P m 1,2 = 8520 kg/ m 2 Ovviamente, tale incremento di sollecitazione termina con la fase di vibratura e non si verifica in getti di calcestruzzo miscelati con additivo per l autocompattazione. Si può ragionevolmente affermare, pertanto, che il sistema di casseratura GEOTUBE ha sopportato positivamente le spinte e pressioni sopra calcolate. Spostamenti Un altro aspetto della prova che riveste un certo rilievo è quello della valutazione degli spostamenti delle casseforme rispetto alla posizione di partenza. Bisogna subito precisare che per dare un giudizio esaustivo sulla prova e prevedere le possibilità di impiego successivo dei casseri GEOTUBE utilizzati (ad esempio per stabilirne il numero massimo di riutilizzi, in termini di sicurezza, per il momento cautelativamente indicato in 30 volte), occorre indagare anche lo stato tensionale degli stessi pannelli in ABS e degli accessori di connessione (maniglie). Tuttavia è indubbio che il sistema di casseratura GEOTUBE ha sopportato in condizioni di sicurezza le sollecitazioni derivanti dal getto, in un unica soluzione, di un pilastro di calcestruzzo alto 3 metri con di 30 centimetri di diametro, ed è anche vero che gli spostamenti delle pareti del cassero, confrontati, ad esempio, con quelli di tipo tradizionale, risultano assai simili, se non addirittura migliori di quelli ottenibili con gli usuali casseri a perdere in cartone. Indubbiamente è la stessa forma cilindrica del cassero completo a consentire una ottimale distribuzione delle pressioni (effetto di cerchiatura) ed a favorire spostamenti dalla configurazione di partenza assai modesti. In questo caso la disposizione dei comparatori è stata scelta in modo da fornire utili indicazioni soprattutto del movimento lungo un asse verticale (considerata la snellezza della struttura in prova). Si riportano di seguito le elaborazioni grafiche relative agli spostamenti misurati. 11

13 Spostamenti orizzontali in mezzeria del pannello - Lato Nord strumenti n ,75 0,82 1,00 strumento n 5 t=10' quota verticale strumento [cm] ,56 0,61 0,94 0,92 0,96 0,92 0,68 1,05 strumento n 4 1,05 strumento n 3 strumento n 2 t=15' t=30' 50 0,71 0,71 0,81 strumento n 1 0-1,00-0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 spostamento orizzontale [mm] Spostamenti orizzontali in mezzeria del pannello - Lato Est strumenti n strumento n 10 1,51 1,70 1, t=10' quota verticale strumento [cm] ,76 0,55 0,46 0,68 0,34 0,39 0,43 1,02 strumento n 9 1,24 0,78 strumento n 8 strumento n 7 0,89 0,78 strumento n 6 t=15' t=30' 0-1,00-0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 spostamento orizzontale [mm] 12

14 Tra le prime osservazioni che possiamo fare c è quella relativa al fatto che la maggior quota parte degli spostamenti complessivi è stata registrata al termine del getto, segno che effettivamente il calcestruzzo fluido, in assenza di armature metalliche interne, ha subito impegnato la casseratura GEOTUBE; la vibratura del getto ha modificato pochissimo tale situazione (vedasi misurazioni), a riprova di quanto detto. Il recupero di parte degli spostamenti, registrato alle ore 18.45, può essere compreso considerando quanto segue: il calcestruzzo utilizzato conteneva una rilevante percentuale d acqua ed una frazione di essa è stata espulsa nel tempo attraverso le fessure apertesi tra i singoli elementi di cassaforma; inoltre, come noto, la vibratura innesca un movimento verticale di bolle di aria ed acqua; deve essere ricordata, infine, la buona elasticità intrinseca agli elementi costituenti il cassero (plastica). [vedasi fotografie seguenti] Fotografia n.4: vista di una fessura apertasi lungo il bordo di unione di due elementi, con leggero percolamento di fluido. 13

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