PROVE IN SITU E MONITORAGGIO STRUTTURALE DI UN EDIFICIO IN CEMENTO ARMATO

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Leopoldo Volpi
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1 PROVE IN SITU E MONITORAGGIO STRUTTURALE DI UN EDIFICIO IN CEMENTO ARMATO R. Pucinotti, C. Siciliano Dipartimento di Meccanica e Materiali Facoltà di Ingegneria -Università degli Studi Mediterranea di Reggio Calabria Loc. Feo di Vito Reggio Calabria - Italia Tel Fax Raffaele.pucinotti@.unirc.it Ingegnere, Libero Professionista in Reggio Calabria, via Contrada Vasì, Caulonia Marina (R.C.) Tel Fax ing.cosimosiciliano@libero.it SOMMARIO Viene preso in esame un edificio in cemento armato destinato a civile abitazione realizzato intorno agli anni su di un piccolo altopiano argilloso. La struttura, costruita abusivamente, presenta un quadro fessurativo diffuso. Sono state pertanto eseguite una serie di indagini non distruttive e distruttive ed è stato inoltre predisposto un monitoraggio con lo scopo di valutare l evoluzione e l entità del dissesto. La presente memoria riporta i risultati di tali azioni. Keywords: quadro fessurativo, edifici esistenti, monitoraggio, carotaggi, sclerometro. Introduzione Per il fabbricato in esame non erano disponibili informazioni sia sulle proprietà meccaniche dei materiali utilizzati durante la realizzazione sua (calcestruzzo ed acciaio), sia sulla geometria degli elementi strutturali di fondazione ed elevazione. In sede di sopralluogo è stato possibile cogliere alcuni aspetti significativi dei fenomeni deformativi in atto potenzialmente collegabili ai dissesti di natura idrogeologica dell intero sito. Si è pertanto deciso, al fine di raggiungere un adeguato livello di conoscenza (LC), di procedere con le seguenti azioni: (i) eseguire un rilievo geometrico dettagliato della struttura con indicazione del quadro fessurativo; (ii) prelevare un numero adeguato di carote dagli elementi strutturali (travi e pilastri); (iii) eseguire indagini non distruttive estese ad un numero adeguato di elementi strutturali (tarando tali prove sui risultati delle prove a compressione condotte sulle carote); (iv) monitorare il quadro fessurativo al fine di valutarne l evoluzione nel tempo. La presente memoria riporta i risultati di tali azioni.. La Struttura in esame Il fabbricato in esame, con struttura portante in cemento armato, si presenta a pianta irregolare a piani fuori terra ed è stato realizzato intorno agli anni (Figure e ).

+9 0965 875 - Fax +9 0965 8750 E-mail Raffaele.pucinotti@.unirc.it Ingegnere, Libero Professionista in Reggio Calabria, via Contrada Vasì, 4-89040 Caulonia Marina (R.C.) Tel.

2 Gli elementi strutturali portanti sono stati completamente realizzate in opera. In particolare per le travi di fondazione è stato realizzato un graticcio che trasferisce al terreno di fondazione i carichi e le azioni agenti sugli elementi strutturali. Le strutture portanti verticali (pilastri), le travi dei solai del piano terra e del primo piano sono stati anch essi realizzati in cemento armato. I solai di piano e di copertura sono invece del tipo Latero-Cementizio gettati in opera. Il fabbricato è stato realizzato su di un piccolo altopiano argilloso. Il piano di posa delle fondazioni, orizzontale, è collocato ad una profondità di circa.80 m dal piano campana.. Geologia dei luoghi Il fabbricato è collocato in una porzione del territorio in cui la pianura costiera è costituita da depositi di fiumara e deltizi di spessore limitato e raramente superiore alla ventina di metri. Questi ospitano un'estesa falda freatica cui fa da letto il substrato marnoargilloso pliocenico che affiora sulle pendici del rilievo collinare subito a monte della S.S. 06. Il livello piezometrico giace a profondità progressivamente decrescenti verso mare, essendo il livello di base influenzato dal livello marino. Nel sito in esame si rinvengono le argille varicolori. La Figura riporta la carta geologica relativa all area di interesse, mentre la Figura 4 riporta una vista dell area su cui insiste il fabbricato in esame.. Indagini sperimentali in situ e prove di Laboratorio Per il fabbricato in esame sono state eseguite operazioni di carotaggio che hanno interessato in particolare travi di fondazione travi di elevazione e pilastri del primo e del secondo piano (Tabella ). Già in fase di estrazione dei campioni si è potuta constatare la scarsa consistenza dei calcestruzzi utilizzati per la realizzazione di tutti gli elementi strutturali come risulta evidente dalla Tabella. Sono state inoltre eseguite prove sclerometriche i cui risultati sono riportati in Tabella. Tabella: Risultato delle prove a compression sulle carote Massa f car Posizione Campioni d [mm] l [mm] [gf] [Mpa] Trave di Fondazione TS f car,med [MPa] Trave di Fondazione 4 TS Trave di Fondazione 5 TS Pilastro piano terra 7 4TS Pilastro piano primo 6 5TS Trave piano terra 6TS Trave piano primo 4 7TS

Le strutture portanti verticali (pilastri), le travi dei solai del piano terra e del primo piano sono stati anch essi realizzati in cemento armato.

3 C Piano terra Posizione deformometri A B C Piano primo Posizione deformometri A B D D D D C A B C A B Prospetto P Prospetto P DEF 9 DEF Prospetto P Prospetto P4 0 DEF DEF Figura : Edificio in Studio: posizione dei deformometri e quadro fessurativo

DEF 9 0 0 0.7 Prospetto P Prospetto P4 0 DEF.60 9.

4 Sez A-A DEF DEF Sez C-C DEF 0.5 DEF DEF 4 DEF 7 Sez B-B Sez D-D DEF 8 DEF 5 DEF 6 DEF DEF DEF Figura : Sezioni Edificio in Studio: posizione dei deformometri e quadro fessurativo Tabella: Risultato delle prove Sclerometriche Carotaggio Elemento strutturale Indice di Rimbalzo Medio SL TR Trave scala piano 6.0 SL TR Trave piano terra 5. SL TR Trave piano terra 8.4 SL TR4 Trave piano terra 6.8 SL TR5 Trave piano primo 7.9 SL TR4 Trave piano primo 6.4 SL PL Pilastro piano terra 4. 4TS SL PL Pilastro piano terra 6.0 SL PL Pilastro piano terra 6. SL PL4 Pilastro piano primo 6.6 SL PL5 Pilastro piano primo 6. TS Trave di fondazione Valore inferiore a 5 TS Trave di fondazione Valore inferiore a 5 TS Trave di fondazione 0.6

TR Trave scala piano 6.0 SL TR Trave piano terra 5. SL TR Trave piano terra 8.4 SL TR4 Trave piano terra 6.8 SL TR5 Trave piano primo 7.9 SL TR4 Trave piano primo 6.

5 Area d interesse Figura : Carta Geologica della Calabria Foglio n 47 III S.O., Stignano Edificio monitorato Figura 4: Vista aerea del sito In particolare i test condotti sugli elementi in elevazione, hanno fatto registrare una discreta omogeneità della resistenza dei calcestruzzi. I risultati delle prove distruttive e non distruttive, condotte invece sulle travi di fondazione, hanno evidenziato la minore resistenza dei calcestruzzi utilizzati per la loro realizzazione e nel contempo anche risultati meno omogenei dei valori di resistenza; per queste, in molti casi, si sono registrati valori dell indice di rimbalzo medio inferiori a 5 MPa. 4. Monitoraggio Il monitoraggio delle lesioni, attualmente, può ritenersi concluso. Al fine della definizione del tipo di dissesto in atto, sono stati collocati, in corrispondenza delle lesioni ritenute più importanti, un totale di 6 basette di misura (si vedano le Figure e ). Gli spostamenti tra di essi sono stati misurati periodicamente con un deformometro analogico in grado di stimare il centesimo di millimetro. Alla data odierna sono state effettuate misurazioni estese ad una finestra temporale maggiore dei 8 mesi. I risultati delle misurazioni effettuate in alcune delle basette, sono riportati nella Figura 5. Dall andamento delle deformazioni nel tempo, è possibile rilevare che il fabbricato è interessato da un fenomeno deformativo ciclico. Oltre al riconoscimento del quadro fessurativo ed all esame dell andamento delle lesioni,

6 è stata inoltre effettuata una misurazione, mediante l impiego di un livello laser, dell orizzontalità del piano di calpestio del primo piano. Tali misure hanno evidenziato una sensibile inclinazione del fabbricato verso valle. Si veda a tal proposito la Figura 6. DF 0.00 DF DF:- DF:- DF:- DF: DF DF DF4:- DF4: DF8 DF5: DF8: DF DF9:- DF9: Figura 5: Monitoraggio deformazioni: andamento temporale delle deformazioni

50 DF:- DF:- DF:- DF:- 0.00 0 00 00 00 400 500 DF4.00 0 00 00 00 400 500 DF5 5.60 8.00 5.0 DF4:- DF4:- 0 00 00 00 400 500 5.60 4.80 4.

7 5. Analisi del dissesto La porzione di fabbricato soggetta a dissesto è composta da due livelli fuori terra. Come risulta dalla documentazione e dai rilievi eseguiti, le travi di fondazione in c.a. sono state realizzate su un massetto in calcestruzzo non armato dello spessore di circa 0 cm, posto a,00 m di profondità dal piano campagna. Figura 6: Pianta piano Primo: Rilievo con Livello Laser Il fabbricato ha mostrato i primi segni di cedimento intorno al 005, periodo in cui ha manifestato le prime lesioni: Attualmente le lesioni e le fessure anche passanti risultano ben visibili ed evidenti con andamento prevalentemente inclinato a 45, (Figure, e 7). Le fessure più significative si sono localizzate nei muri di tamponamento lungo le facciate laterali (prospetti P e P4 in Figura ). La loro ampiezza massima raggiunge circa i 40 mm. Durante i successivi sopralluoghi è stato possibile constatare che anche la pavimentazione del primo piano mostra in più punti, dissesti, sconnessioni e distacchi. Le fughe non risultano più regolari e risulta evidente la sua inclinazione verso valle (Figura 6). Il dissesto è probabilmente riconducibile a più cause, la più importante di queste è rappresentata dalla presenza in fondazione di terreni a prevalente componente argillosa; questi sono soggetti a rigonfiamenti periodici (durante il periodo invernale) e risentono notevolmente dei fenomeni di essiccazione durante i periodi estivi.

le fessure anche passanti risultano ben visibili ed evidenti con andamento prevalentemente inclinato a 45, (Figure, e 7).

8 (a) Basetta DF9 e (b) Basetta DF (c) Basetta DF4 Figura 7: Alcuni dissesti rilevati 6. Conclusioni Nella presente memoria è stato preso in esame un edificio in cemento armato destinato a civile abitazione realizzato intorno agli anni su di un piccolo altopiano argilloso interessata da un quadro fessurativo diffuso. Sulla base delle misure effettuate e delle prove eseguite è stato possibile giungere alle seguenti conclusioni: i dissesti che hanno prodotto il quadro fessurativo hanno origine in fondazione;

intorno agli anni 70-80 su di un piccolo altopiano argilloso interessata da un quadro fessurativo diffuso.

9 l alternanza tra fasi di quiescenza del fenomeno con fasi di attività, riscontrate su quasi tutte le basi di misura, ha consentito di rilevare la ciclicità del fenomeno. Bibliografia Pucinotti R., Patologia e Diagnostica del Cemento Armato (Indagini non Distruttive e Carotaggi nelle Opere da Consolidare) Dario Flaccovio Editore, 006; Malhotra V. M., Carino N. J., CRC Handbook on Nondestructive Testing of Concrete, CRC Press, 99.

, Patologia e Diagnostica del Cemento Armato (Indagini non Distruttive e Carotaggi nelle Opere da

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