La valutazione di edifici in c.a. Il processo di conoscenza della struttura (3)

Transcript

1 Corso di Riabilitazione Strutturale POTENZA, a.a La valutazione di edifici in c.a. Il processo di conoscenza della struttura (3) PhD Marco VONA Scuola di Ingegneria - Università di Basilicata marco.vona@unibas.it

2 INDIVIDUAZIONE DEI DETTAGLI COSTRUTTIVI Come impostare la campagna di indagini? Quale livello di estensione e completezza considerare? DEFINIZIONE DEI DETTAGLI COSTRUTTIVI DISPONIBILITÀ Disegni costruttivi originali SI NO VERIFICHE IN-SITU LIMITATE dei dettagli costruttivi VERIFICHE IN-SITU ESTESE O ESAUSTIVE dei dettagli costruttivi PROGETTO SIMULATO Verifiche soddisfacenti Verifiche NON soddisfacenti VERIFICHE IN-SITU LIMITATE dei dettagli costruttivi Verifiche locali di resistenza

3 INDIVIDUAZIONE DEI DETTAGLI COSTRUTTIVI PROGETTO SIMULATO: serve, in mancanza dei disegni costruttivi originali, a definire la quantità e la disposizione dell armatura in tutti gli elementi con funzione strutturale. Va eseguito sulla base delle norme tecniche in vigore e della pratica costruttiva caratteristica all epoca della costruzione VERIFICHE IN-SITU LIMITATE: servono per verificare la corrispondenza tra le armature effettivamente presenti e quelle riportate nei disegni costruttivi, oppure ottenute mediante il progetto simulato. Richiedono che i controlli vengano effettuati su almeno il 15% degli elementi strutturali primari per ciascuna tipologia di elemento

4 INDIVIDUAZIONE DEI DETTAGLI COSTRUTTIVI VERIFICHE IN-SITU ESTESE: servono quando non sono disponibili i disegni costruttivi originali come alternativa al progetto simulato seguito da verifiche limitate, oppure quando i disegni costruttivi originali sono incompleti. Richiedono che i controlli vengano effettuati su almeno il 35% degli elementi strutturali primari VERIFICHE IN-SITU ESAUSTIVE: servono quando non sono disponibili i disegni costruttivi originali e si desidera un livello di conoscenza accurata (LC3). Richiedono che i controlli vengano effettuati su almeno il 50% degli elementi strutturali primari

5 INDIVIDUAZIONE DEI DETTAGLI COSTRUTTIVI Tabella C8A.1.3a Definizione orientativa dei livelli di rilievo e prove per edifici in c.a. Circolare 2 febbraio 2009, n. 617 Istruzioni per l applicazione delle Nuove norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio 2008

6 INDIVIDUAZIONE DEI DETTAGLI COSTRUTTIVI Table 3.2: Recommended minimum requirements for different levels of inspection and testing Eurocode 8 - Design of structures for earthquake resistance Part 3: Assessment and retrofitting of buildings pren , June 2004, Brussels

7 Corso di Riabilitazione Strutturale POTENZA, a.a PROGETTO SIMULATO METODI DI INDAGINE DISTRUTTIVI E NON DISTRUTTIVI Dott. Marco VONA Scuola di Ingegneria - Università di Basilicata marco.vona@unibas.it

8 LA CAMPAGNA DI RILIEVO Elementi principali da rilevare 1. Stato generale di manutenzione e conservazione 2. Caratteristiche del calcestruzzo 3. Condizioni di degrado e/o danno degli elementi strutturali 4. Distacco dei pannelli di tamponatura dalla maglia strutturale 5. Interazione tra struttura ed impiantistica 6. Presenza ed entità di interventi di riparazione e qualità del loro collegamento alla struttura esistente 7. Presenza di dissesti nel terreno di fondazione e/o delle zone circostanti

9 SAGGI E PROVE: Dimensioni e Dettagli Costruttivi La scelta del livello di conoscenza a cui si decide di operare guida l ESTENSIONE di saggi e prove Elementi da caratterizzare 1. pilastri: passo e diametro delle staffe, quantità e disposizione delle armature longitudinali 2. travi: passo e diametro delle staffe, quantità e disposizione delle armature longitudinali 3. solai: orditura, interasse, armature principali 4. tamponature: tipo e caratteristiche degli elementi utilizzati (laterizi forati, pieni, blocchi in cls, ecc.), spessore, numero strati, intercapedine 5. fondazioni: tipologia, piano di posa Quali e quanti elementi sottoporre a saggi e prove?

10 SAGGI E PROVE: Dimensioni e Dettagli Costruttivi Quali e quanti elementi sottoporre a saggi e prove? È opportuno suddividere tutti gli elementi in gruppi tipologicamente simili in virtù di: posizione nel sistema strutturale ruolo nel sistema strutturale carico presunto in funzione dell area di influenza, ecc. I risultati di prove e sondaggi condotti soltanto per alcuni elementi si possono estendere a quelli simili

11 ENTITÀ DEL CAMPIONAMENTO: rilievo dei dettagli VERIFICHE LIMITATE VERIFICHE ESTESE VERIFICHE ESAUSTIVE Per ogni tipo di elemento primario (trave, pilastro ) La quantità e disposizione dell armatura è verificata per almeno il 15% degli elementi La quantità e disposizione dell armatura è verificata per almeno il 35% degli elementi La quantità e disposizione dell armatura è verificata per almeno il 50% degli elementi Le verifiche in-situ saranno effettuate su un opportuna percentuale degli elementi strutturali primari per ciascun tipologia di elemento privilegiando gli elementi che svolgono un ruolo più critico nella struttura (pilastri)

12 ENTITÀ DEL CAMPIONAMENTO: rilievo dei dettagli VERIFICHE LIMITATE VERIFICHE ESTESE VERIFICHE ESAUSTIVE Per ogni tipo di elemento primario (trave, pilastro ) La quantità e disposizione dell armatura è verificata per almeno il 15% degli elementi La quantità e disposizione dell armatura è verificata per almeno il 35% degli elementi La quantità e disposizione dell armatura è verificata per almeno il 50% degli elementi Le percentuali di elementi da verificare hanno valore indicativo e debbono essere adattati ai singoli casi Per il raggiungimento delle percentuali di elementi da indagare si terrà conto delle eventuali situazioni ripetitive, che consentano di estendere i controlli effettuati su alcuni elementi strutturali facenti parte di una serie con caratteristiche di ripetibilità, per uguale geometria e ruolo nello schema strutturale.

13 SAGGI E PROVE: CRITERI DI SELEZIONE Pilastri Indagare almeno uno in posizione centrale ed uno in posizione esterna per ogni tipologia (forma e dimensione) sia per gli allineamenti di pilastri esterni che per quelli interni

14 SAGGI E PROVE: CRITERI DI SELEZIONE Travi Studiare almeno una esterna ed una interna per ogni tipologia (forma e dimensione) su cui gravano i carichi dei solai, una su cui grava solo il carico delle tamponature, una trave di collegamento, ecc..

15 SAGGI E PROVE: CRITERI DI SELEZIONE Solai Definire con accuratezza i vari campi con le relative dimensioni, direzioni di orditura, presenza di più campate e sbalzi. Lo schema di calcolo (trave singola o trave continua), e le conseguenti dimensioni e quantitativi di armature, potrebbero variare in virtù di tali caratteristiche

16 INDIVIDUAZIONE DELLE ARMATURE La posizione delle armature e la stima del loro diametro, lo spessore del copriferro, possono essere ricavate da indagini dirette, ossia mettendo a nudo le armature in alcune parti degli elementi strutturali rimuovendo il copriferro presente In alternativa, o preferibilmente a loro integrazione, possono essere adoperati metodi non distruttivi basati ad es. su rilevazioni con apparecchi elettromagnetici (pacometro) Per alcuni dettagli importanti quali ad esempio la chiusura delle staffe all interno del nucleo di calcestruzzo o la lunghezza di sovrapposizione delle barre longitudinali, è necessario in genere ricorrere ad indagine diretta

17 INDIVIDUAZIONE DELLE ARMATURE Negli elementi strutturali sui quali saranno effettuate le indagini sui materiali, le armature individuate (posizione delle barre longitudinali e delle staffe) saranno evidenziate allo scopo di guidare la localizzazione dei carotaggi

18 INDIVIDUAZIONE DELLE ARMATURE

19 INDIVIDUAZIONE DELLE ARMATURE

20 INDIVIDUAZIONE DELLE ARMATURE

21 INDAGINE CON TECNICA RADAR PROVE IN SITU NON DISTRUTTIVE: GEORADAR Le tecniche radar si applicano in base al principio che un flusso di energia elettromagnetica sia alterato dagli oggetti incontrati sul suo percorso e che tale alterazione possa essere rilevata attraverso degli echi di ritorno Si esegue l irradiazione dell elemento con impulsi di energia elettromagnetica a brevissima durata (qualche nanosecondo) ed elevata cadenza di emissione (decine di khz) I segnali sono riprodotti sul monitor del sistema memorizzati come immagine della sezione indagata

22 INDAGINE CON TECNICA RADAR L irraggiamento viene effettuato tramite un antenna (trasmittente) trascinata a velocità costante lungo la linea di prospezione Una seconda antenna (ricevitore) rileva gli impulsi riflessi dalle superfici di discontinuità tra materiali a differente costante dielettrica attrezzatura per le indagini georadar operazioni di rilievo

23 INDAGINE CON TECNICA RADAR Quantità di armatura risultanti dalle indagini Saggio nella mezzeria del pilastro Saggio in testa al pilastro 4Ø16 - CORRENTI 4Ø16 - CORRENTI + 2Ø16 - MONCONI

24 INDAGINE CON TECNICA RADAR Quantità di armatura risultanti dalle indagini saggio Ind. pacometriche georadar

25 INDAGINE CON TECNICA RADAR Quantità di armatura risultanti dalle indagini saggio Prog. Simulato + ind. pacometriche georadar

26 Corso di Riabilitazione Strutturale POTENZA, a.a PROPRIETÀ DEI MATERIALI METODI DI INDAGINE DISTRUTTIVI E NON DISTRUTTIVI Dott. Marco VONA Scuola di Ingegneria - Università di Basilicata marco.vona@unibas.it

27 VALUTAZIONE DELLE PROPRIETÀ DEI MATERIALI CALCESTRUZZO la misura delle caratteristiche meccaniche si ottiene mediante estrazione di campioni ed esecuzione di prove di compressione fino a rottura ACCIAIO La misura delle caratteristiche meccaniche si ottiene mediante estrazione di campioni ed esecuzione di prove a trazione fino a rottura con determinazione della resistenza a snervamento e della resistenza e deformazione ultima, salvo nel caso in cui siano disponibili certificati di prova di entità conforme a quanto richiesto per le nuove costruzioni, nella normativa dell epoca

28 LOCALIZZAZIONE DEI PUNTI DI MISURA L efficacia della stima è condizionata dalla distribuzione delle proprietà del calcestruzzo all interno dei singoli elementi strutturali, distribuzione che può presentare una consistente variabilità per diversi fattori. Nella scelta della localizzazione dei punti nell elemento, andrebbero evitate quelle zone ove il calcestruzzo ha tipicamente caratteristiche diverse da quelle medie come si verifica, ad esempio, in corrispondenza della sommità dei pilastri. L andamento delle sollecitazioni può determinare tassi di lavoro fortemente variabili negli elementi e, dunque, stati di fessurazione con riduzione della resistenza locale valutata nei test di laboratorio.

29 VALUTAZIONE DELLE PROPRIETÀ DEI MATERIALI METODI DI PROVA NON DISTRUTTIVI Sono ammessi metodi di indagine non distruttiva di documentata affidabilità, che non possono essere impiegati in completa sostituzione di quelli distruttivi ma sono consigliati a loro integrazione, purché i risultati siano tarati su quelli ottenuti con prove distruttive Nel caso del calcestruzzo, si adotteranno metodi di prova che limitino l influenza della carbonatazione degli strati superficiali sui valori di resistenza.

30 ENTITÀ DEL CAMPIONAMENTO PROVE (MATERIALI) LC1 LC2 LC3 Dettagli costruttivi Materiali Per ogni tipo di elemento primario (trave, pilastro ) Quantità e disposizione 1 provino di cls. per piano dell armatura verificata per dell edificio, 1 campione di almeno il 15% degli elementi armatura per piano dell edificio Quantità e disposizione 2 provini di cls. per piano dell armatura verificata per dell edificio, 2 campioni di almeno il 35% degli elementi armatura per piano dell edificio Quantità e disposizione 3 provini di cls. per piano dell armatura verificata per dell edificio, 3 campioni di almeno il 50% degli elementi armatura per piano dell edificio Tabella C8A.1.3a Ai fini delle prove sui materiali è consentito sostituire alcune prove distruttive, non più del 50%, con un più ampio numero, almeno il triplo, di prove non distruttive, singole o combinate, tarate su quelle distruttive

31 ENTITÀ DEL CAMPIONAMENTO PROVE (MATERIALI) Il numero di provini riportato nelle tabelle può esser variato, in aumento o in diminuzione, in relazione alle caratteristiche di omogeneità del materiale Tali caratteristiche sono legate alle modalità costruttive tipiche dell epoca di costruzione e del tipo di manufatto, di cui occorrerà tener conto nel pianificare l indagine Sarà opportuno, in tal senso, prevedere l effettuazione di una seconda campagna di prove integrative, nel caso in cui i risultati della prima risultino fortemente disomogenei

32 METODI DI PROVA SUL CALCESTRUZZO PROVA Costo Rapidità Danno Strutt. Danno Non Strutt. Rappresen tatività Affid. Carotaggio Alto Bassa Moderato Medio Basso Moderata Buona Windsor Medio Alta Minimo Moderato Superficiale Scarsa Ultrasuoni Medio Alta Nullo Medio Buona Moderata Scleromet. Basso Alta Nullo Medio Basso Superficiale Scarsa Caratteristiche di alcuni metodi di prova per la determinazione della resistenza del calcestruzzo

33 METODI DISTRUTTIVI: IL CAROTAGGIO È il metodo distruttivo più diffuso. Resistenza stimata in modo diretto (come per i campioni standard) È NECESSARIO per la definizione diretta della resistenza del conglomerato e calibrare i risultati dei metodi non distruttivi Il prelievo di carote da strutture in opera è regolato dalla norma UNI EN Il criterio fondamentale da adottare è quello di ridurre al minimo l'effetto di RIMANEGGIAMENTO dovuto all'estrazione Diametro delle carote non minore di 3 volte la dimensione massima dell'aggregato, l'altezza possibilmente pari a 2 volte il diametro

34 METODI DISTRUTTIVI: IL CAROTAGGIO

35 METODI DISTRUTTIVI: IL CAROTAGGIO Fissaggio carotatore

36 METODI DISTRUTTIVI: IL CAROTAGGIO Fissaggio carotatore

37 METODI DISTRUTTIVI: IL CAROTAGGIO In presenza di armature interrompere la prova

38 METODI DISTRUTTIVI: IL CAROTAGGIO Estrazione di una carota

39 METODI DISTRUTTIVI: IL CAROTAGGIO PROVE DI COMPRESSIONE 1) Rettifica campioni 2) Strumentazione campione 3) Esecuzione prova Modulo elastico Ec σ ε

40 METODI DISTRUTTIVI: IL CAROTAGGIO Modulo elastico σ [MPa] σ [MPa] σ [MPa] ε ε ε σ [MPa] σ [MPa] ε ε

41 METODI DISTRUTTIVI: IL CAROTAGGIO La resistenza misurata sulle carote risente di numerosi fattori che la differenziano da quella che si misurerebbe in sito e su un equivalente provino standard: 1) diverse modalità di preparazione e stagionatura 2) differente età di stagionatura tra carota e provino standard 3) posizione del prelievo nell'ambito dell'elemento strutturale (ad es. al piede o alla testa di un pilastro, parallelamente o ortogonalmente alla direzione di getto) 4) il disturbo che consegue alle operazioni di prelievo 5) dimensioni delle carote (ad es. h/d diverso da 2) 6) presenza di armature incluse

42 ELABORAZIONE RISULTATI DEL CAROTAGGIO Per convertire le N resistenze ottenute sulle carote f car,i nelle corrispondenti resistenze in-situ f cis,i può essere adottata la seguente relazione: f c ( C ) H D Cdia Ca Cd fcar = / C H/D = coefficiente correttivo per H/D diversi da 2, pari a C H/D = 2/(1.5 + D/H) C dia = coefficiente correttivo per D 100 mm, pari a 1.06, 1.00 e 0.98 per D, rispettivamente, uguale a 50, 100 e 150 mm C a = è il coefficiente correttivo per armature incluse, da assumere pari a in funzione della posizione e del diametro della barra inclusa C d = coefficiente correttivo per il rimaneggiamento dovuto all estrazione. Si ritiene corretto assumere C d = 1.20 per f car < 20 MPa, e C d = 1.10 per f car > 20 MPa (Collepardi 2002)

43 CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI Frequency Age: f c [MPa] Frequency Age: f c [MPa] Frequency Age: f c [MPa] Frequency Age: f c [MPa]