Corso di Riabilitazione Strutturale

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1 Corso di Riabilitazione Strutturale POTENZA, a.a ESEMPIO DI PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI PER LA CONOSCENZA DELLA RESISTENZA IN SITU DEL CALCESTRUZZO PhD Marco VONA Scuola di Ingegneria - Università di Basilicata marco.vona@unibas.it

2 Indagini per la conoscenza delle strutture esistenti in C.A. OBIETTIVO Valutazione della resistenza in situ del CALCESTRUZZO 1. Metodo combinato SONREB SPECIFICO per il calcestruzzo in esame 2. Indicazioni per la pianificazione CORRETTA PIANIFICAZIONE delle indagini Criteri e modalità di esecuzione ed elaborazione di PND & PD 2

3 LA PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI Si possono individuano tre differenti livelli nell interpretazione ed utilizzo dei risultati delle PND e PD variabilità nel passaggio da un piano all altro variabilità tra un elemento e l altro ad uno stesso piano variabilità nell ambito di uno stesso elemento La diffusione delle indagini in-situ deve essere ampia, mirando al livello di conoscenza più elevato possibile anche oltre i requisiti previsti dalle normative La loro localizzazione deve ottemperare alle esigenze di rappresentatività delle stesse tenendo conto dell eterogeneità della struttura anche in termini di procedure costruttive 3

4 LA PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI Le PND non sono affidabili per stimare DA SOLE la resistenza del calcestruzzo, se non calibrate con risultati di test su carote Può essere adoperata una procedura in grado di fornire la relazione f c = a S b V c, ricavata sperimentalmente Il primo passo è l esecuzione di una campagna di PND per valutare la variabilità del calcestruzzo e delimitare ZONE O PORZIONI OMOGENEE di struttura Considerando N PND punti di misura all interno di una zona omogenea, in un numero limitato di punti N car N PND, selezionati in modo casuale, vengono estratte e sottoposte a prova di compressione alcune carote per valutarne le resistenze f car 4

5 LA PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI: ESEMPIO Edificio progettato per soli carichi verticali e realizzato nella seconda metà degli anni 70 Struttura intelaiata in c.a. con 5 impalcati fuori terra Pianta rettangolare m x m L altezza di interpiano 3.00 m Sono disponibili gli elaborati progettuali Travi e pilastri hanno dimensioni costanti lungo l altezza dell edificio mentre, limitatamente ai pilastri, vi sono piccole differenze nei quantitativi di armatura 6

6 LA PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI: ESEMPIO La collocazione dei punti di misura sulla superficie del piano tipo è condotta in modo da poter indagare elementi, sia pilastri che travi, con differenti funzioni strutturali e posizioni È considerata la posizione e ruolo nel sistema strutturale, in funzione del carico desunto dall area di influenza 7

7 LA PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI: ESEMPIO Dall analisi dei risultati delle PND sembra necessario individuare tre aree omogenee per il calcestruzzo dei pilastri due aree omogenee per il calcestruzzo delle travi Area P1 Area P2 Area P3 Area T1 Area T2 Estensione Pilastri del I livello Pilastri del II Livello Pilastri III, IV e V livello Travi dei livelli I e II Travi dei III, IV e V livello Area P3 Area P2 Area P1 V impalcato IV impalcato III impalcato II impalcato I impalcato Area T2 Area T1 8

8 LA PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI: ESEMPIO Dall analisi dei risultati delle PND appare opportuno individuare tre aree omogenee per il calcestruzzo dei pilastri due aree omogenee per il calcestruzzo delle travi Media Dev.St Media Dev.St S Area P1Area P2Area P3Area T1Area T2 V [m/s] Area P1Area P2Area P3Area T1Area T2 9

9 LA PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI: ESEMPIO Sulla base delle aree omogenee individuate è possibile pianificare ed eseguire la campagna di carotaggi Per poter applicare la procedura Sonreb Calibrata sono eseguiti 3 carotaggi per ciascuna area omogenea ad eccezione che nell Area P3 dove, in virtù dell estensione, sono eseguiti 6 carotaggi Carotaggi Area P1 Carotaggi Area T1 10

10 LA PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI: ESEMPIO Risultati delle prove relativi alle varie aree S V/100 fc, PD S V/100 fc, PD C.V fc [MPa] S, V/100 [m/s], Area P1 Area P2 Area P3 Area T1 Area T2 0 Area P1 Area P2 Area P3 Area T1 Area T2 11

11 LA PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI: ESEMPIO f c,med per ciascuna area come media dei valori delle resistenze ottenute dalle PD e PND combinando i due metodi di prova f c = a Area P1 Area P2 Area P3 Area T1 Area T2 a 8.3E E E E E-02 Coefficienti Sonreb b c f c,med [MPa] f cd (elementi duttili) [MPa] f cd (elementi fragili) [MPa] Livello di Conoscenza LC3 Fattore di Confidenza FC = 1 Coefficiente parziale di sicurezza (elementi fragili) γ C = 1.5 f cd [MPa] S b V c Area P1 Area P2 Area P3 Area T1 Area T2 12

12 CRITERI DI PIANIFICAZIONE La resistenza del calcestruzzo deve essere determinata utilizzando sia prove distruttive (PD) che non distruttive (PND) La combinazione delle due metodologie deve essere condotta impiegando un apposita espressione per il calcestruzzo in esame (zone o aree omogenee) La pianificazione delle indagini deve essere condotta individuando preliminarmente le aree di calcestruzzo omogeneo nell ambito dell intera struttura Le caratteristiche meccaniche determinate per ciascuna area omogenea sono necessarie per le operazioni di modellazione Le caratteristiche di resistenza determinate per ciascuna area omogenea sono quelle che devono essere utilizzate nelle operazioni di verifica degli elementi strutturali 13

13 LA SCELTA DELLE RESISTENZE DI CALCOLO È necessario far riferimento a diversi valori delle resistenze di calcolo, in funzione del tipo di verifica in cui sono utilizzate: a) verifiche di APPLICABILITÀ f cd = f c,med b) ELEMENTI DUTTILI f cd = f c,med / FC c) ELEMENTI FRAGILI (SLCO) f cd = f c,med / (FC * γ m ) d) ELEMENTI FRAGILI (AL) f cd = f c,pd / (FC * γ m ) e) sollecitazioni su ELEMENTI FRAGILI f cd = f c,pd * FC 14

14 LA SCELTA DELLE RESISTENZE DI CALCOLO Dalla campagna di indagini si ottengo tanti valori di quante sono le area omogenee individuate f c,med V impalcato 35 f cd [MPa] Area P3 IV impalcato III impalcato Area T II impalcato 5 0 Area P1 Area P2 Area P3 Area T1 Area T2 Area P2 Area P1 I impalcato Area T1 15

15 LA SCELTA DELLE RESISTENZE DI CALCOLO Livello di Conoscenza LC3 Fattore di Confidenza FC = 1 Coefficiente parziale di sicurezza γ C = 1.5 Area P1 P2 P3 T1 T2 Res. Media Prove f c,med [MPa] Dev.st Prove [MPa] Applicabilità ASL f cd = f c,med [MPa] Elementi duttili f cd = f c,med / FC [MPa] Elementi fragili SLCO f cd = f c,med / (FC * γ m ) [MPa] Elementi fragili AL f cd = f c,pd * FC [MPa] Elementi fragili Soll. f cd = f c,pd * FC [MPa] f c, pd = f c,med - Dev.ST 16

16 PROVE NON DISTRUTTIVE: RAPPRESENTATIVITÀ RN f c [Mpa] V [m/s] f c [Mpa] 17

17 CALIBRAZIONE RISULTATI METODO SONREB PROCEDURA PER IL CALCOLO DI f cm si valuta la resistenza cilindrica f c delle carote tenendo conto del rimaneggiamento, delle dimensioni D e (h/d), delle eventuali armature incluse si valutano i coefficienti a, c della curva Sonreb tramite regressione lineare a partire dai valori di V rilevati sugli elementi strutturali su cui sono state effettuate anche prove distruttive si calcolano le resistenze cilindriche nei punti in sono state eseguite solo le prove non distruttive impiegando la relazione trovata: f c = a * V c si calcola la resistenza media f cm effettuando la media tra i valori ottenuti dalle prove distruttive e quelli valutati tramite prove non distruttive 18

18 LA SCELTA DELLE RESISTENZE DI CALCOLO ACCIAIO Si dovrebbe applicare un unico Fattore di Confidenza Ad esempio nel caso di livello di conoscenza LC1, la resistenza va divisa per 1.35 portando ad una sottostima del valore effettivo dell acciaio in esame che essendo comunque un materiale di produzione industriale non presenta in genere variazioni così ampie rispetto ai valori nominali Tale sottostima potrebbe dare luogo ad assunzioni non conservative facendo ipotizzare una rottura duttile che in realtà potrebbe non verificarsi 19

19 LA SCELTA DELLE RESISTENZE DI CALCOLO ACCIAIO Concettualmente è corretto usare un unico FC poiché è conseguenza del Livello di Conoscenza acquisito dell intera struttura, ma sembra non conservativo considerare un unico valore sia per il calcestruzzo che per l acciaio In realtà, una serie di verifiche effettuate mostrano che la eventualità prospettata è potenzialmente possibile ma inusuale 20