PRESENTAZIONE DEL LABORATORIO

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1 PRESENTAZIONE DEL LABORATORIO L.T.M. Laboratorio Tecnologico Mantovano s.r.l. Mantova Indagini conoscitive sulle costruzioni esistenti Prove di carico (in sito, prove speciali in laboratorio) Conglomerati cementizi induriti Conglomerati cementizi freschi Chimica Cementi Malte cementizie Acciai Per c.a. e c.a.p. Laminati di acciaio e simili Blocchi per solaio in laterizio Mattoni/Blocchi forati per murature Bitumi Pavimentazioni Finiture di pareti interne ed esterne e di soffitti SETTORE PROVE ESTERNE ALTRI SETTORI DI PROVA Conglomerati bituminosi Geotecnica Aggregati per conglomerati bituminosi Misti cementati Verifiche di Taratura Fisica tecnica Aggregati Materiali da pavimentazione e pavimentazione autobloccanti ABILITAZIONE COME ORGANISMO DI PROVA CE 1995 (art. 9 del D.P.R. 21 aprile 1993, n. 246) Monitoraggi Prove speciali su sistemi costruttivi Prove su massetti Adesivi Coperture, lucernai e relativi prodotti CERTIFICAZIONI - Concessione Ministeriale Legge 1086/71 Circolare 7617/STC Concessione Ministeriale per l esecuzione e la certificazione di prove geotecniche (terre) Circolare 7618/STC M.U.R.S.T. Ministero dell Università e della Ricerca Scientifica e Tecnologica : Iscrizione all Albo dei Laboratori autorizzati con D.D. n 473/Ric del 23/04/08 Via A.Pitentino, 10/ Levata di Curtatone (MN) Tel Fax info@labtecman.com Via della Pace, 15c San Giuliano Milanese (MI) Tel Fax info@labtecman.com

2 PROVE ESTERNE INDICE GENERALE 1. indagini conoscitive sulle costruzioni esistenti 1.1. premessa 1.2. indagini conoscitive in opera per strutture in c.a indagini sonreb, ultrasoniche e sclerometriche prova di pull-out carotaggi prelievo di barre di armatura e ripristino integrità strutturale determinazione della profondità di carbonatazione individuazione dei ferri d'armatura mediante indagine pacometrica 1.3. indagini conoscitive in opera per strutture in muratura indagini mediante martinetti piatti martinetto piatti doppi martinetto piatti singoli prove a taglio indagini termografiche videoscopie determinazione della resistenza della malta 1.4. indagini conoscitive in opera per strutture in carpenteria metallica indagine sulla durezza mediante prova vickers determinazione spessori zincatura o verniciatura prelievo di materiale con preparazione di provette per laboratorio e ripristino integrità strutturale prelievo di bulloni con preparazione di provette per laboratorio e ripristino integrità strutturale 1.5. indagini conoscitive in opera per strutture in legno indagini resistografiche (penetrometria lignea) e igrometriche 1.6. indagini conoscitive in opera per strutture in pietra naturale indagini ultrasoniche 2. prove di carico 2.1. prove di carico mediante contenitori e serbatoi ad acqua 2.2. prove di carico mediante martinetti idraulici 2.3. prove di carico su travi e solai 2.4. prove di carico su scale 2.5. prove di carico su sbalzi e balconi 2.6. prove di spinta orizzontale sulle pareti 2.7. prove di spinta orizzontale su parapetti 2.8. prove di carico su ponti 3. prove di carico su fondazioni 3.1. prove di carico su pali di fondazione 3.2. prove cross hole su pali di fondazione 4. monitoraggi 4.1. monitoraggio stati fessurativi 4.2. monitoraggio stati di deformazione e coazione 4.3. monitoraggio temperature 5. prove speciali su sistemi costruttivi 5.1. prove su strutture prefabbricate in c.a prove su strutture prefabbricate in legno 5.3. prove su sistemi di ancoraggio di facciate in pietra 5.4. prove a taglio e a strappo su ancoraggi 5.5. prove di conducibilità termica di strutture in opera 5.6. prove a compressione e taglio su murature 5.7. prove tenuta adesivi 6. prove dinamiche 6.1. prove dinamiche su strutture in c.a prove dinamiche su beni monumentali 7. prove su massetti 7.1. verifica della durezza superficiale

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4 1. INDAGINI CONOSCITIVE SULLE COSTRUZIONI ESISTENTI

5 1.1. PREMESSA Nel corso della loro vita utile le costruzioni sono costantemente sottoposte ad aggressioni da parte dell ambiente in cui sono inserite e, col passare del tempo, le caratteristiche prestazionali dei materiali impiegati per la loro realizzazione sono soggette ad un graduale ed inevitabile decadimento. Nel contempo, eventuali incrementi di sollecitazione dovuti sia a modifiche dell impianto strutturale che all applicazione di carichi superiori rispetto a quelli inizialmente previsti o semplicemente un adeguamento alle normative vigenti in continua evoluzione, soprattutto in materia sismica, producono una variazione del comportamento globale della struttura esistente. Ciò favorisce, in taluni casi, effetti negativi per le condizioni di esercizio dell opera, con una conseguente riduzione del coefficiente di sicurezza. Tra costruzioni erette durante il boom economico degli anni 60, capannoni industriali, grandi opere civili ed edifici storico-monumentali concepiti con le limitate tecniche costruttive e conoscenze risalenti all epoca della loro realizzazione unite alla mancanza di adeguati sistemi di dissipazione sismica, il patrimonio in continua espansione dell esistente necessita sempre più di interventi migliorativi e studi puntuali. In questo contesto si inseriscono le procedure di indagine, monitoraggio e prove sperimentali, indispensabili al fine di caratterizzare le strutture oggetto di intervento. Attraverso queste metodologie è possibile accertare le caratteristiche dei materiali costituenti, controllando anche gli stati tensionali, il comportamento dinamico e le deformazioni, eseguendo dunque una diagnosi completa che costituisce la premessa per un eventuale intervento di manutenzione, recupero o consolidamento mirato. Tali verifiche vengono altresì eseguite al fine di confermare la bontà delle opere durante la loro realizzazione, ad esempio come coadiuvante in fase di collaudo. In linea generale, per una corretta valutazione dello stato di conservazione di un opera, devono essere note la sintomatologia del degrado e le cause scatenanti. In alcuni casi tale correlazione può risultare chiara, in altri casi si deve procedere ad un indagine. Una completa campagna sperimentale si basa sull acquisizione di informazioni storiche sulla tipologia dell opera. Una indagine è necessaria al fine di conoscere la natura dello stato di fatto del costruito, la sua geometria, le dimensioni e la tipologia dei materiali costituenti con la determinazione delle caratteristiche meccaniche degli stessi. Una questione fondamentale da tenere in considerazione è che una errata o non perfetta esecuzione delle prove può influenzare significativamente i risultati della campagna di indagine al punto da compromettere la validità delle stime sulla sicurezza dell opera. Inoltre, di non secondaria importanza è sottolineare che una cattiva esecuzione delle prove conoscitive dei materiali e della struttura possono condurre ad incrementi di spesa ingiustificati nella valutazione progettuale preliminare degli interventi. Il progetto delle indagini è finalizzato allo sfruttamento consapevole dei risultati delle indagini stesse Ciò permette di evitare costi inutili per risultati che non saranno mai sfruttati e di formulare una corretta diagnosi dalla quale discende, come detto, un oculata scelta dell intervento. Negli ultimi anni, anche a seguito di diversi eventi sismici succedutisi, sono state proposte molte tecniche di indagine per la qualificazione dello stato di conservazione di elementi strutturali; la tendenza è quella di utilizzare nella maggior parte dei casi tecniche diagnostiche di tipo non distruttivo descrittive dei parametri interessati in termini qualitativi, poiché tale metodologia è sicuramente poco invasiva ed estendibile ad un numero elevato di elementi. Esse permettono di determinare alcune caratteristiche fondamentali dei materiali per via indiretta attraverso la misura di parametri a queste correlate senza arrecare sostanziali disturbi ai materiali stessi ed alla struttura. Tuttavia, per raggiungere un buon grado di conoscenza anche a livello quantitativo delle caratteristiche in gioco, soprattutto in termini di resistenza, ed avere un quadro più ampio di paragone, occorre affiancare a tali prove quelle di tipo distruttivo, la cui esecuzione induce sugli elementi indagati un certo grado di danneggiamento a cui dovrà conseguire il ripristino strutturale. Tra i principali metodi non distruttivi è possibile raggruppare le seguenti tecniche: Indagine sclerometrica Indagine sonica (elettromagnetica) Metodo SonReb Indagine pacometrica Termografia ad infrarossi Videoscopia Penetrometria lignea e igrometrica Prove di carico Tra i principali metodi distruttivi è possibile raggruppare le seguenti tecniche: Ispezione locale (scasso) e prelievo di barre campione d armatura Carotaggio e determinazione della profondità di carbonatazione Pull-Out Martinetto piatto singolo o doppio Il metodo SonReb si basa sulla combinazione statistica dei valori sperimentali dei risultati ottenuti nella stessa zona di prova attraverso prove sclerometriche ed ultrasoniche. L indagine sclerometrica avviene utilizzando uno strumento chiamato sclerometro (o Martello di Schimdt) ed è finalizzata alla determinazione della resistenza del calcestruzzo tramite la misura della durezza superficiale, mediante valutazione di un indice del rimbalzo di una sfera metallica contenuta in un apposito cilindro cavo. Le prove ultrasoniche, invece, basano la loro capacità di stima della resistenza del calcestruzzo sulla velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche nel calcestruzzo stesso, essendo tale velocità strettamente correlata con il modulo elastico, a sua volta legato alla resistenza a compressione. Si determina quindi il tempo di propagazione di un impulso di vibrazione fra una o più coppie di rilevatori. Le prove pacometriche consistono nella misura del campo magnetico (attraverso uno strumento denominato pacometro) determinato dalla presenza di armature di acciaio in vicinanza della superficie del calcestruzzo degli elementi strutturali, quali travi, pilastri e pareti, consentendo di determinare, in proiezione sulla superficie da indagare, la posizione dell armatura longitudinale e trasversale e la misura dell interferro e del copriferro. Attraverso le termocamere ad infrarossi è possibile effettuare un indagine termografica di un area estesa allo scopo di misurare la temperatura superficiale e determinare le aree calde o fredde mediante la lettura delle radiazioni emesse nella banda dell infrarosso delle zone sottoposte a sollecitazione termica. La videoscopia consente l ispezione visiva diretta di cavità grazie all inserimento di una piccola sonda endoscopica in fori di almeno 20mm di diametro, studiando la superficie del foro per cercare di ricostruire la sezione trasversale, la tipologia di materiale, la presenza di vuoti e lo stato di degrado interno. Con l analisi resistografica lignea è possibile valutare qualitativamente il degrado del materiale ligneo mediante la foratura della superficie da esaminare ad opera di un penetrometro con una punta sottile dotata di movimento combinato di rotazione e avanzamento a velocità costante. Il principio su cui si basa è la proporzionalità tra la resistenza opposta dal legno all ago perforante e la densità del materiale nel punto di sondaggio. Lo strumento è altresì dotato di igrometro per la determinazione dell umidità relativa. Tale indagine viene considerata una tecnica non distruttiva in quanto il foro creato è paragonabile per dimensioni a quelli realizzati dagli insetti xilofagi. Le prove di carico consentono di valutare il comportamento delle strutture sotto le azioni di esercizio. Il carico simulato deve, in genere, essere tale da indurre le massime sollecitazioni di esercizio per combinazione rara (NTC 2008). I risultati sperimentali della prova devono permettere di accertare che ci sia proporzionalità delle deformazioni rispetto all incremento di carico e che non ci siano fratture, fessurazioni, deformazioni o dissesti inaspettati. Inoltre la deformazione elastica, misurata attraverso dei trasduttori elettronici, non deve superare quella teorica calcolata. Tipiche delle prove distruttive per la determinazione delle caratteristiche reali dei materiali sono le estrazioni di campioni cilindrici (carote) mediante carotaggio con una successiva fase di rottura per compressione dei provini in laboratorio. La fase di estrazione, manipolazione e preparazione del provino devono minimizzare il disturbo dello stesso, evitando di renderlo non rappresentativo del materiale da cui viene estratto. Mediante una reazione chimica indotta, poi, è possibile determinare il grado di carbonatazione del calcestruzzo, causa di corrosione dell armatura. La prova di estrazione, o pull-out, consente una valutazione della resistenza media a compressione del calcestruzzo attraverso l inserimento e la successiva estrazione di tasselli metallici ad espansione standardizzati mediante un martinetto idraulico.

6 La prova con martinetto piatto permette di stimare lo stato di tensione locale presente in un determinato materiale. Viene utilizzato soprattutto per strutture murarie, ma fornisce buoni risultati anche su calcestruzzo e roccia. La tecnica si basa sulla variazione dello stato tensionale in un punto della struttura provocato da un taglio piano eseguito con sega idraulica in direzione normale alla superficie. Il rilascio delle tensioni che si manifesta provoca una parziale chiusura del taglio che viene rilevata tramite misure di distanza relativa fra coppie di punti posti in posizione simmetrica rispetto al taglio stesso. Si inserisce quindi il martinetto piatto all interno del taglio che, mandato gradualmente in pressione, riporta lo stato tensionale a livello iniziale, annullando la deformazione misurata. LIVELLI DI CONOSCENZA EDIFICIO IN CALCESTRUZZO ARMATO Le indagini si propongono anche nel campo della geotecnica e delle opere interagenti con il terreno, quali fondazioni, opere di sostegno, manufatti in terra e gallerie. Di grande importanza risulta il monitoraggio delle strutture, inteso come misura degli spostamenti con traduttori elettrici ad intervalli di tempo determinati, utile per determinare la progressione ad esempio di un dissesto, al fine di valutare un intervento di consolidamento idoneo. A seguito delle indagini svolte, della quantità di informazioni ottenute per la conoscenza della struttura analizzata e del grado di sicurezza che si vuole ottenere, il processo di progettazione di un intervento deve essere valutato in funzione del livello di conoscenza delle caratteristiche della struttura stessa. Infatti, il nuovo Testo Unico sulle Costruzioni (CAP.8 NTC2008 "Norme tecniche per le Costruzioni" D.M. 14 Gennaio 2008) stabilisce: nella definizione dei modelli strutturali, si dovrà, inoltre, tenere conto che: - la geometria e i dettagli costruttivi sono definiti e la loro conoscenza dipende solo dalla documentazione disponibile e dal livello di approfondimento delle indagini conoscitive; - la conoscenza delle proprietà meccaniche dei materiali non risente delle incertezze legate alla produzione e posa in opera ma solo della omogeneità dei materiali stessi all interno della costruzione, del livello di approfondimento delle indagini conoscitive e dell affidabilità delle stesse; - i carichi permanenti sono definiti e la loro conoscenza dipende dal livello di approfondimento delle indagini conoscitive. Si dovrà prevedere l impiego di metodi di analisi e di verifica dipendenti dalla completezza e dall affidabilità dell informazione disponibile e l uso, nelle verifiche di sicurezza, di adeguati fattori di confidenza, che modificano i parametri di capacità in funzione del livello di conoscenza relativo a geometria, dettagli costruttivi e materiali. Si dispone di disegni strutturali? NO RILIEVO VISIVO COMPLETO DELLA GEOMETRIA GEOMETRIA SI GEOMETRIA RILIEVO VISIVO A CAMPIONE LC1 Progetto Simulato e VERIFICHE LIMITATE COMPLETI INCOMPLETI LC2 ESTESE VERIFICHE LC2 RILIEVO VISIVO LC3 LC2 VERIFICHE LIMITATE LC3 ESTESE VERIFICHE LC3 ESAUSTIVE VERIFICHE DETTAGLI STRUTTURALI DETTAGLI STRUTTURALI SI Esistono specifiche originali di progetto e/o certificati di prova NO CERTIFICATI DI PROVA SOLO SPECIFICHE DI PROGETTO LC3 LC2 LC3 LC1 LC2 LC3 PROVE NON DISTRUTTIVE VERIFICHE LIMITATE IN SITU VALORI TIPICI E LIMITATE PROVE IN SITO ESTESE VERIFICHE ESAUSTIVE VERIFICHE PROPRIETA DEI MATERIALI DEFINIZIONE DEL LIVELLO DI CONOSCENZA DELLA STRUTTURA (LC1, LC2, LC3) ED I CORRISPONDENTI FATTORI DI CONFIDENZA (coefficienti di sicurezza applicati alle resistente dei materiali) FC1 = 1.35 FC2 = 1.20 FC3 = 1.00

7 PROCESSO DI INDAGINE

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9 1.2. INDAGINI CONOSCITIVE IN OPERA PER STRUTTURE IN C.A INDAGINI SONREB, ULTRASONICHE E SCLEROMETRICHE METODOLOGIA INDAGINI SONREB STRUMENTAZIONE AD ULTRASUONI L indagine viene eseguita utilizzando una strumentazione PROCEQ mod. TICO. L apparecchiatura ultrasonica è costituita da una centralina di acquisizione dati e da una serie di sensori: soniche e trasduttori piezoelettrici con trasmettitori (>1.0 Kv) per l esecuzione di prove. Strumentazione ad ultrasuoni La potenza di trasmissione degli impulsi e l elevata sensibilità dei ricevitori piezoelettrici, con frequenza propria di 54 KHz, consentono di effettuare misure sia in laboratorio, su provini, sia presso cantieri per indagini in situ. La centralina di acquisizione ha, al suo interno, oltre ai circuiti elettronici per la generazione degli impulsi del trasmettitore e il condizionamento del segnale proveniente dal ricevitore, una scheda permette di digitalizzare i segnali acquisiti. STRUMENTAZIONE MISURA DELL INDICE DI RIMBALZO L indagine viene eseguita con uno sclerometro di Schmidt Tipo NR (PROCEQ Zurigo Svizzera) e relativa incudine di taratura. DATI TECNICI: Gamma di misurazione: Resistenza alla compressione da 10 a 70 N/mm 2. Sclerometro di Schmidt tipo NR CONTROLLO ULTRASONICO (UNI EN : 2005) Le indagini ultrasoniche consentono la determinazione delle caratteristiche elastodinamiche dei materiali, attraverso l analisi delle modalità di propagazione delle onde elastiche al loro interno. Attraverso lo studio della propagazione degli impulsi ultrasonici nel materiale e la misura del tempo di transito delle onde longitudinali (onde P) è possibile determinare la velocità dell'impulso ultrasonoro nel materiale (nota la distanza tra le sonde) ed il modulo di Young (note la distanza tra le sonde e la densità del materiale). La velocità di propagazione in un mezzo dipende dall elasticità e dalla resistenza del mezzo stesso: maggiore è la velocità, maggiore sarà il modulo elastico e quindi la resistenza essendo, infatti, ogni interruzione od eterogeneità del materiale, causa di un ritardo del segnale. La misura può essere eseguita seguendo tre schemi di acquisizione: trasmissione diretta - trasparenza- applicando le due sonde sulle facce opposte dell elemento da saggiare; trasmissione semidiretta -diagonaleapplicando i trasduttori in punti appartenenti a due facce adiacenti, in genere ortogonali trasmissione indiretta omeosuperficiale - posizionando le sonde sulla stessa faccia a distanza nota. Le misure più precise e significative sono quelle eseguite in trasparenza interessando l intera sezione della struttura da sottoporre a controllo. E così possibile misurare il tempo di propagazione dell onda (e nel contempo verificare frequenze ed attenuazioni del segnale), calcolare la velocità conoscendo la distanza reciproca tra la sonda trasmittente e la sonda ricevente, e risalire quindi al modulo elastico dinamico. MISURA DELL INDICE DI RIMBALZO (UNI EN : 2001) Al fine di verificare la perfetta funzionalità dello sclerometro, la fase di misura deve essere sempre preceduta dalla calibrazione dello strumento su apposito incudine di taratura. Le misure vanno acquisite su superfici lisce, trattate con una mola o con pietra abrasiva dedicata e mantenendo lo sclerometro posizionato sempre ortogonalmente alla superficie di prova. Ogni superficie di prova deve essere sottoposta a n 10 battute ed i singoli punti di impatto devono essere distanti, tra loro, almeno 25mm. Il valore di rimbalzo R è visualizzato sulla scala del dispositivo dopo ogni impatto. METODO MICROSISMICO (ULTRASUONI + DUREZZA SUPERFICIALE) - SONREB Sulle strutture campione in CLS si sono effettuate delle serie di misure del tempo di volo degli ultrasuoni (si vedano le relative tabelle di dati). Le indagini sono state condotte secondo la normativa UNI : effettuando in ogni zona interessata almeno 3 misurazioni del tempo di volo dell impulso ultrasonico. Il valore di calcolo della velocità è stato ottenuto come media aritmetica delle letture svolte. Successivamente, in corrispondenza ai precedenti punti di misura, si è eseguita una serie di battute sclerometriche per la valutazione dell'indice di rimbalzo col martello "Schmidt - Tipo NR" (si vedano le relative tabelle di dati). Le misure sono state eseguite secondo le prescrizioni della norma UNI effettuando in ogni zona interessata 10 battute. Il valore di calcolo dell indice di rimbalzo è stato ottenuto come media aritmetica delle letture svolte. Successivamente, in corrispondenza ai precedenti punti di misura, si è eseguita una serie di battute sclerometriche per la valutazione dell'indice di rimbalzo col martello "Schmidt - Tipo NR" (si vedano le relative tabelle di dati). Le misure sono state eseguite secondo le prescrizioni della norma UNI effettuando in ogni zona interessata 10 battute. Il valore di calcolo dell indice di rimbalzo è stato ottenuto come media aritmetica delle letture svolte. Nelle tabelle a seguire si è valutato il valore del modulo elastico dinamico e statico mediante la misura sperimentale della velocità dell'impulso ultrasonico. I parametri misurati con queste indagini, velocità di propagazione ed indice di rimbalzo, possono essere messi in correlazione con la resistenza a compressione del calcestruzzo, derivata da semplici prove di compressione monoassiale, attraverso una legge ottenuta sperimentalmente; una delle relazioni più diffuse per l'applicazione del metodo combinato e la determinazione del modulo elastico dinamico Ed è la seguente: Ed = Vl 2 * ps /g * (1+ vd) * [1-(2* vd)]/(1- vd) dove: Vl velocità di propagazione dell'impulso ultrasonico ricavata sperimentalmente ps peso specifico apparente del cls g accelerazione di gravità (9.81 m/s 2 ) vd costante di Poisson dinamica Il campo di variabilità della costante di Poisson per calcestruzzi con caratteristiche meccaniche variabili fra 20 e 40 KN/cm 2 è pari a: 0,23 < vd < 0,25 Si è quindi assunto il valore pari a: vd = 0,23 La relazione che lega il modulo elastico dinamico a quello statico vale: Est = a * Ed Si assume il valore della costante pari a: a = 0,87. Per la determinazione della resistenza meccanica mediante la metodologia combinata bisogna apportare una correzione al valore di resistenza valutato mediante la determinazione della velocità di transizione degli ultrasuoni e dell'indice di rimbalzo sclerometrico. La resistenza residua del calcestruzzo viene rilevata sperimentalmente utilizzando la seguente formula (Di Leo, Pascale) ritenuta più rappresentativa (nei confronti del valor medio) per i calcestruzzi realizzati in quell epoca, in base agli studi delle Università di Firenze e Reggio Calabria: Rs ,2 10 R V dove: V è velocità di propagazione dell'impulso ultrasonico ricavata sperimentalmente R è l indice di rimbalzo

10 PROVA DI PULL-OUT La valutazione della resistenza media residua del calcestruzzo si ottiene correlando il valore della forza necessaria all estrazione di un tassello con il valore della resistenza cubica determinata con il metodo tradizionale. Schema di applicazione del martinetto La prova di pull-out consente una valutazione della resistenza media residua del calcestruzzo mediante l inserimento e la successiva estrazione di tasselli metallici calibrati. Essi vengono inseriti in fori predisposti nel calcestruzzo indurito attraverso battitura della testa. Un apposita punta munita di svasatore produce l allargamento della parte radiale interna per una perfetta adesione alle pareti. Possono anche essere inseriti direttamente nel calcestruzzo fresco. La forza di tiraggio viene applicata mediante un martinetto idraulico collegato al tassello ed un anello di reazione che contrasta con la superficie del calcestruzzo. La prova, parzialmente distruttiva, deve essere preceduta da una scansione pacometrica in modo da individuare eventuali ferri di armatura presenti nella zona di indagine. Tassello estratto dopo una prova Grafico di correlazione tra la pressione in bar e la resistenza media cubica Il metodo della prova di estrazione pull-out è basato sulla misura della forza necessaria ad estrarre dal calcestruzzo l inserto metallico standardizzato. Ciò che si ottiene è un vero e proprio cono di calcestruzzo. La rottura della parte sottoposta a tensione avviene per compressione-taglio tra la parte allargata del tassello e la base del martinetto. La forza di estrazione ricavabile dalla pressione misurata al martinetto è correlabile alla resistenza del calcestruzzo Rc. Ogni prova deve essere effettuata indagando una porzione di superficie che permetta di estrarre almeno 3 tasselli, in modo da poter eseguire una media dei valori di resistenza all estrazione ottenuti e caratterizzare con meno indeterminatezza il calcestruzzo. STRUMENTAZIONE PULL OUT Tasselli Fischer ZyKon M10 Martinetto ENERPAC Pompa idraulica Sistema Pull Out CAROTAGGI L esecuzione della prova è regolata dalla norma UNI per quanto riguarda i carotaggi e dalla a4 per la parte relativa alla compressione in laboratorio. Per quanto già anticipato in premessa, lo svolgimento di indagini di tipo distruttive (come anche non distruttive) necessitano di particolare cura affinché si pervenga ad una stima il più possibile reale delle caratteristiche dei materiali. Sia in fase di estrazione che di preparazione del provino occorre minimizzare il più possibile il disturbo ad esso arrecato, al fine di evitare di non rendere rappresentativa la carota del calcestruzzo da cui è stata prelevata. 1. Caroratura entro pilastro in c.a. Ripristino con malta a ritiro compensato Carota prelevata

11 PRELIEVO DI BARRE DI ARMATURA E RIPRISTINO INTEGRITÀ STRUTTURALE 1. Prelievo di barra d armatura su parete in c.a. con cartongesso annesso 3. Ripristino completo dell integrità strutturale mediante idonea resina 2. Ripristino integrità strutturale mediante saldatura di uno spezzone di uguale diametro DETERMINAZIONE DELLA PROFONDITÀ DI CARBONATAZIONE METODOLOGIA INDAGINI PROFONDITA DI CARBONATAZIONE METODO COLORIMETRICO (CARBONATAZIONE) La carbonatazione è un processo chimico per il quale l anidride carbonica presente nell aria viene assorbita dal cls, trasformando l idrossido di calcio (fortemente basico), in carbonato di calcio secondo la reazione: Ca( OH) CO 2 CaCO 2 3 H 2O Tale reazione determina un abbassamento del ph del cls da valori prossimi a 12 a valori inferiori a 9, con la conseguente eliminazione della naturale barriera alcalina, infatti, un conglomerato cementizio correttamente proporzionato presenta un ambiente fortemente alcalino (ph 12-13) che inibisce le reazioni di ossidazione delle armature. INCOLORE CARBONATATO NON CARBONATATO La velocità di penetrazione della carbonatazione verso l interno della massa in cls diminuisce all aumentare del tempo, secondo una legge del tipo: S K dove: S è lo spessore dello strato carbonatato t è il tempo K è una costante dipendente dalle caratteristiche del cls (permeabilità, composizione, ecc.) e dalle condizioni ambientali (umidità, concentrazione di anidride carbonica nell aria, ecc.). t 1.Prova di carbonatazione 2.Prova di carbonatazione Nel momento in cui la carbonatazione raggiunge l armatura, avviene dunque in quest ultima il pericoloso fenomeno della corrosione, con tutte le dannose conseguenze ad esso associate. La prova può essere effettuata direttamente sull elemento strutturale (in corrispondenza di una prova di pull out), asportando il copriferro di uno spigolo, all interno di un foro o su un provino cilindrico estratto mediante carotaggio dall elemento stesso. La misura della profondità di carbonatazione è stata determinata con il metodo del viraggio chimico, spruzzando sulla superficie del conglomerato cementizio una soluzione di fenolftaleina all 1% in alcole etilico. La fenolftaleina vira al viola al contatto con materiale il cui ph sia maggiore di circa 9.2 e rimane incolore per valori di ph minori. La misura della profondità di carbonatazione deve essere rilevata con precisione di 1 mm. 3.Prova di carbonatazione

12 INDIVIDUAZIONE DEI FERRI D'ARMATURA MEDIANTE INDAGINE PACOMETRICA METODOLOGIA INDAGINI PACOMETRICHE METODO ELETTROMAGNETICO (Pachometro) L indagine viene eseguita con un Pachometro Multifunzione PROCEQ Profometer5. Il pachometro è uno strumento utilizzato per localizzare in modo rapido ed accurato la presenza e l orientamento delle barre nel calcestruzzo armato e misurare con buona precisione lo spessore di copri ferro. Il rilievo dei ferri d armatura con il metodo elettromagnetico risulta l indispensabile fase preliminare per qualunque tipologia di controllo su strutture in C.A. Il rilievo dei ferri d armatura nelle strutture in C.A. (barre e staffe) viene utilizzato sia per l individuazione di zone libere utili all esecuzione delle prove non invasive (metodo microsismico) e semidistruttive (pull out, microcarotaggi), sia per verificare la corrispondenza tra gli elementi metallici rilevati e quelli dichiarati dal costruttore. Lo strumento sfrutta il principio delle correnti passive: un conduttore massiccio, come può essere un armatura, sottoposto ad un campo d'induzione magnetica dissipa una certa quantità di potenza in funzione della sua resistività e geometria. La posizione dei ferri è determinata muovendo la sonda sulla superficie in esame, fino ad individuare la direzione di massimo assorbimento elettromagnetico che corrisponde all'andamento longitudinale della barra. Un sistema d informazione direzionale indica se la sonda si avvicina o si allontana dalla barra permettendo di raggiungere precisioni molto elevate, dell ordine del millimetro. La posizione delle barre viene sempre individuata con estrema precisione e rapidità grazie alla presenza di dispositivi ottici e spie audio a frequenza variabile INDAGINI CONOSCITIVE IN OPERA PER STRUTTURE IN MURATURA INDAGINI MEDIANTE MARTINETTI PIATTI METODOLOGIA INDAGINI MARTINETTI PIATTI SU MURATURE STRUMENTAZIONE La prova viene effettuata attraverso un sistema a martinetti piatti, in grado di valutare il carico di esercizio della muratura, la resistenza a compressione e verificare il modulo elastico delle strutture sottoposte a prova. Le prove mediante martinetti piatti doppi e singolo sono previste effettuate nella medesima posizione. Il sistema utilizzato per l applicazione dei carichi e la misura degli spostamenti è il seguente: Martinetti piatti semiovali Boviar. Deformometro digitale di precisione Mitutoyo Absolute mod. ID-C112B. Barra di taratura INVAR Mitutoyo. Moto troncatrice con lama diamantata HUSQVARNA K950 Ring.. pompa oleodinamica

13 MARTINETTI PIATTI DOPPI La prova con due martinetti piatti ha lo scopo di definire le caratteristiche di deformabilità della muratura, determinandone il Modulo Elastico. Il controllo in opera si propone di isolare un prisma di muratura sufficientemente grande per sottoporlo, grazie all ausilio di due martinetti, ad un carico di compressione noto. In questo modo si instaura un complesso di deformazioni normali e tangenziali alla forza applicata facilmente misurabili. La verifica dello stato tensionale e l esame dei risultati durante l esecuzione della prova, consente di osservare eventuali perdite di elasticità e rilevare la tensione di collasso ultima della struttura. Di seguito sono descritti i dettagli dell esecuzione della prova. Dopo aver accuratamente preparato la superficie della muratura, togliendo malte e intonaci, vengono fissate delle dime circolari ad una distanza prefissata, solitamente dell ordine di cm, così da formare tre coppie di punti di riferimento. Vengono realizzati due tagli orizzontali perpendicolari alla superficie della muratura (se possibile in corrispondenza di giunti di malta), circa a cm di distanza tra loro. I martinetti vengono immediatamente inseriti nelle fessure e collegati in parallelo alla medesima pompa. Dopo aver eliminato l aria residua nel circuito si inizia la prova, aumentando gradualmente la pressione interna dell olio nel martinetto. Mediante un comparatore millesimale si eseguono le letture di zero tra i punti disposti, corrispondenti ad una pressione nulla nel sistema oleodinamico. Aumentando successivamente la pressione si provoca la compressione del concio con la conseguente diminuzione della distanza tra i riferimenti. Le letture delle distanze relative alle tre coppie di dime, avvengono, una volta raggiunto un dato step di carico, a stabilizzazione avvenuta delle deformazioni. I valori letti vengono così graficizzati su PC ottenendo delle curve sforzi/deformazioni. Schema di acquisizione martinetto doppio. La perdita della linearità di tali diagrammi, rappresenta la tensione di rottura, oltre la quale le deformazioni escono dal campo elastico per assumere una componente prevalentemente plastica. Il campione risulta sottoposto ad uno stato di sollecitazione molto prossimo a quello di una prova di compressione mono-assiale di laboratorio, nonostante il confinamento laterale della muratura, dovuto al parziale collegamento tra il campione e la muratura circostante. Il Modulo Elastico E è facilmente ricavabile mediante la formula: E = dove rappresenta la deformazione verticale misurata in prossimità dell'asse di mezzeria dell'elemento, ed è determinata dal rapporto tra la variazione di distanza tra le basi di misura durante gli step di carico (l) e la distanza L iniziale.durante la prova è possibile visualizzare l andamento della retta sforzo/deformazione ed osservare la linearità del modulo elastico E. Nel momento in cui le deformazioni passano dal campo elastico a quello plastico la retta perde la sua linearità. Ricapitolando: = p Km Ka. l / L. l spostamento dei riferimenti dalla base di misura. L lunghezza della base di misura. Km costante di rigidezza del martinetto. Ka rapporto Am/At (superficie martinetto / superficie di taglio) Varie tipologie di muratura oggetto di prova

14 MARTINETTO PIATTO SINGOLO La determinazione dello stato di sollecitazione di una muratura si basa sul rilascio tensionale successivo all esecuzione di un taglio in direzione normale alla superficie di verifica e al carico agente. Per questo bisogna tener conto della relazione che intercorre tra le tensioni e le deformazioni in una muratura continua e la successiva modifica causata dal taglio orizzontale che determina un nuovo stato tensionale della struttura. Schema di acquisizione martinetto singolo. La prova a martinetto singolo utilizza un approccio teorico, simile a quello utilizzato nelle prove edometriche sui terreni: eseguendo un taglio normale alla superficie si genera il rilascio istantaneo delle tensioni esistenti nella muratura. Questo deve essere annullato ponendo, nella fessura creata, un martinetto piatto che, opportunamente riempito con olio in pressione, consente di ripristinare lo stato di tensione iniziale e di definire i parametri meccanici della struttura. Di seguito sono descritti i dettagli dell esecuzione della prova: Dopo aver accuratamente preparato la superficie della muratura, togliendo se necessario malte e intonaci, vengono fissate delle basi circolari ad una distanza prefissata, solitamente dell ordine di cm, così da formare tre coppie di punti di riferimento a distanza Ln0. Mediante un comparatore millesimale, si eseguono le letture di zero tra i punti disposti. Viene realizzato un taglio perpendicolare alla superficie della muratura (se possibile in corrispondenza di un giunto di malta), circa a metà distanza tra le coppie di riferimento scelte. L apertura creata provoca localmente l azzeramento delle tensioni sulla superficie di taglio e la sua parziale chiusura. Questo avviene a causa del cedimento micrometrico che si instaura negli elementi in laterizio o muratura sovrastanti l apertura, dovuti sia ai carichi esistenti sulla superficie derivati dalle zone superiori, sia alla nascita di un possibile effetto arco, dovuto alla ridistribuzione delle tensioni lateralmente, che permettono alla struttura di instaurare un nuovo equilibrio e di stabilizzarsi. Questa deformazione determina un avvicinamento delle basi estensimetriche, con la conseguente riduzione della distanza tra le coppie di punti. Otterrò una misura Ln1 < Ln0. Viene inserito nel taglio il martinetto piatto, collegato ad una centralina di controllo mediante circuito oleodinamico originale. Dopo aver eliminato l aria residua nel circuito si inizia la prova, aumentando gradualmente la pressione interna dell olio nel martinetto fino a raggiungere una configurazione geometrica uguale a quella iniziale, misurata all origine della prova. All aumentare della pressione nel circuito idraulico il martinetto tende a ripristinare la tensione di esercizio, riportando le coppie di punti di riferimento alla distanza La tensione del martinetto che annulla la convergenza delle superfici murarie, provocata dal taglio, è uguale alla tensione verticale media preesistente nella muratura, salvo fattori di correzione dovuti al rapporto tra il martinetto e la superficie di taglio. Il fattore di correzione deve considerare il rapporto tra l area del martinetto e l area di taglio (Ka è il rapporto tra area del martinetto e area di taglio) e di Km, la costante di rigidezza intrinseca del singolo martinetto, determinata con test di taratura in laboratorio e legata al fattore di forma (contiene informazioni legate al materiale utilizzato, alla rigidità, alla dimensione e al tipo di bordo). In questo modo la tensione media di esercizio e nella zona di prova, risulta legata alla pressione di ripristino determinata dal martinetto dalla relazione: e = p Km Ka Ricapitolando: e tensione di esercizio. p pressione di ripristino del martinetto. Km costante di rigidezza del martinetto. Ka rapporto Am/At (superficie martinetto / superficie di taglio) PROVE A TAGLIO METODOLOGIA PROVE A TAGLIO SU MURATURA SHOVE TEST In parallelo alla prova con martinetti piatti, utilizzando un apposito pistone cilindrico si determina la resistenza allo scorrimento della muratura (taglio ) in presenza di carichi verticali. La prova consiste nel verificare la forza occorrente per far scorrere orizzontalmente un mattone della muratura nel piano dei giunti di malta in presenza del carico verticale precedentemente misurato. La resistenza a taglio della muratura si può determinare dalla formula: fv = F / 2 Nelle zone sismiche questa metodologia di prova è ampiamente utilizzata quando si interviene su murature esistenti, al fine di misurare i reali comportamenti in presenza di forze di taglio.

15 INDAGINI TERMOGRAFICHE METODOLOGIA INDAGINI TERMOGRAFICHE AD INFRAROSSI STRUMENTAZIONE L indagine consiste nella ripresa ad infrarossi di superfici, allo scopo di mettere in risalto discontinuità di materiali (orditure, tessiture murarie) e/o disomogeneità costruttive. Termocamera NEC TH7716 Specifiche tecniche: Ampiezza Spettro rilevabile: 8-14μm Thermal Image Pixels 160 (H) x 120 (V) pixels Messa a fuoco: 30cm - infinito Laser Pointer Class 2 (1mW/650nm red) Risoluzione: 0.1 C (Range 1 at 30 C) 0.7 C (Range 2 at 30 C) Accuratezza: ±2 C o ±2% lettura MODALITA ESECUTIVA Le indagini termografiche vengono eseguite al fine di identificare, senza operazioni distruttive, tipologie strutturali presenti e relativi ammaloramenti, presenza di cavedicunicoli strutturali, fenomeni di distacco dell intonaco. L assenza di invasività rende tale tipologia di indagine essenziale per rilievi all interno di edifici di pregio storico e monumentale. Lo svolgimento della prova avviene mediante l esecuzione di fotografie con apposita termocamera, successivamente riprodotte unitamente alla visione reale dell immagine. Esempio di ImmagineTermografica ed immagine reale corrispondente VIDEOSCOPIE METODOLOGIA VIDEOENDOSCOPICHE INDAGINI Le indagini endoscopiche vengono svolte per identificare, senza ricorrere a procedure invasive, le stratigrafie relative ad un componente edilizio (murature, solai) o all investigazione di cavità inaccessibili.. La strumentazione adottata è costituita da un videoendoscopio Lafayette Borescope in grado di realizzare video o foto delle cavità esplorate attraverso una sonda, di lunghezza 1.0m illuminata mediante luce led. L indagine viene svolta mediante realizzazione di un foro per mezzo di un trapano funzionante a semplice rotazione senza azione di martellamento. All interno del foro viene inserita la sonda unitamente ad un metro semirigido e, a second delle esigenze, si procede alla realizzazione di video o fotografie referenziate.

16 DETERMINAZIONE DELLA RESISTENZA DELLA MALTA METODOLOGIA RESISTENZA A COMPRESSIONE MALTA MURATURE Il carotaggio meccanico della muratura si effettua in corrispondenza dei giunti di malta al fine di poterne effettuare la caratterizzazione mediante prova a compressione effettuata in laboratorio..

17 1.4. INDAGINI CONOSCITIVE IN OPERA PER STRUTTURE IN CARPENTERIA METALLICA INDAGINE SULLA DUREZZA MEDIANTE PROVA VICKERS MISURA DELLA DUREZZA L indagine viene eseguita con un Durometro portatile Hardness Tester HLJ Preliminarmente le operazioni di indagine viene svolta una taratura mediante apposita incudine di durezza definita. Specifiche tecniche: Dispositivo di impatto: dispositivo integrato di tipo D Precisione: 1% Temperatura di esercizio: 0-45 C Misurazione nelle scale HL, HRC, HRB, HV, HS Misura effettuabile in tutte le direzioni DETERMINAZIONE SPESSORI ZINCATURA O VERNICIATURA Vista campioni per prove su vernice applicata Verifica Pull- Off e spessore Determinazione spessore verniciatura Determinazione spessore zincatura Prova Pull-Off campione in ferro verniciato bianco

18 PRELIEVO DI MATERIALE CON PREPARAZIONE DI PROVETTE PER LABORATORIO E RIPRISTINO INTEGRITÀ STRUTTURALE 1. Prelievo provino su anima di trave da ponte 2. Ripristino integrità strutturale su lamiera anima 3. Prelievo provino da nervatura di rinforzo di una trave da ponte 4. Ripristino strutturale rinforzo PRELIEVO DI BULLONI CON PREPARAZIONE DI PROVETTE PER LABORATORIO E RIPRISTINO INTEGRITÀ STRUTTURALE 1. Preparazione per prova a trazione su bullone 2.. Trazione mediante pressa universale 3. Bullone dopo la prova di trazione in lavoratorio

19 1.5. INDAGINI CONOSCITIVE IN OPERA PER STRUTTURE IN LEGNO INDAGINI RESISTOGRAFICHE (PENETROMETRIA LIGNEA) ED IGROMETRICHE METODOLOGIA INDAGINE RESISTOGRAFICA Il Resistograph è un trapano strumentato che permette di ottenere informazioni sullo stato di conservazione di elementi lignei nelle parti laddove gli stessi non sono accessibili oppure nei casi in cui l indagine visiva non restituisca informazioni significative. Attraverso la determinazione della densità del legno, infatti, nelle sezioni indagate si possono trarre importanti valutazioni sulla qualità e sullo stato di conservazione dell elemento. La densità viene valutata attraverso la resistenza alla perforazione che il legno oppone all ingresso di una punta di 3 mm di diametro, dotata di un movimento combinato che le permette una rotazione e un avanzamento a velocità costante. La resistenza è concentrata sulla punta dell ago, dal momento che questa ha uno spessore doppio rispetto allo stelo, ed è possibile ricavare una resistenza alla penetrazione in funzione della profondità della struttura. La velocità di introduzione dello strumento è regolabile in funzione delle caratteristiche specifiche del legno esaminato: basse velocità di penetrazione per legni ad alta densità, velocità maggiori per legni più teneri. Lo strumento consente di valutare così le variazioni di densità nelle diverse sezioni dell elemento, permettendo di trarre importanti indicazioni sulle caratteristiche del legno e sul suo stato di conservazione (la presenza di difetti, anomalie ed alterazioni). La presenza di difetti o anomalie si basa su considerazioni derivanti dalla massa volumica del legno, infatti il legno anomalo e decomposto ha una massa e una resistenza alla perforazione nettamente inferiori a quelle del legno sano. Bisogna ricordare comunque che la valutazione dei risultati ottenuti dal Resistograph è solamente di tipo comparativo. Lo strumento non restituisce il valore assoluto di un parametro dimensionale ma l interpretazione può essere ottenuta confrontando tra loro profili che presentano lo stesso indice di resistenza in funzione della sezione interna dell elemento ligneo stabilendo così una statistica comune. Il confronto può derivare da profili inerenti alla stessa campagna di acquisizione (preferibile di gran lunga) oppure da una case history già determinata. La resistenza alla penetrazione del materiale può essere correlata con il valore di densità locale, con le caratteristiche di resistenza ed elasticità mediante leggi empiriche. Il profilo acquisito viene visualizzato dal registratore a carta dello strumento e simultaneamente memorizzato per la successiva analisi con PC. Il programma F-TOOLS consente l analisi dei profili di densità e l elaborazione dei dati che possono essere presentati sotto forma di grafici, tabelle e schede; inoltre i dati possono essere esportati in formato ASCII, EMF o MST. Con la tecnica utilizzata dal RESI F è possibile non soltanto localizzare e quantificare i danni di natura biotica, ma anche valutare le dimensioni delle sezioni laddove non vi siano altre possibilità di accertamento. Principali vantaggi derivati dall uso del Resistograph: Strumento leggero, utilizzabile senza cavo, veloce, accurato ed affidabile. Consente di determinare il decadimento del legno, stati di putrefazione, cavità ed aree fessurate, nascoste all occhio umano. Analizza le strutture interne e attraverso lo studio degli anelli di crescita permette di determinare lo stato di avanzamento annuale. Non è uno strumento invasivo, è utilizzato in lavori di restauro e in strutture antiche perché grazie al suo ridotto spessore non lascia alcuna traccia nel legno esaminato. Consente di perforare anche in corrispondenza delle teste delle travi nelle murature grazie all inclinazione dello strumento a 45 mediante apposita testa di perforazione. Strumentazione Resistograph IML Resi F 400

20 1.6. INDAGINI CONOSCITIVE IN OPERA PER STRUTTURE IN PIETRA NATURALE INDAGINI ULTRASONICHE CONTROLLO ULTRASONICO (UNI EN : 2005) Le indagini ultrasoniche consentono la determinazione delle caratteristiche elastomeccaniche di un materiale, attraverso l analisi delle modalità di propagazione delle onde elastiche al suo interno. Attraverso lo studio della propagazione degli impulsi ultrasonici nel materiale e la misura del tempo di transito delle onde longitudinali (onde P), è possibile determinare la velocità dell'impulso ultrasonoro nel materiale (nota la distanza tra le sonde) ed il modulo di Young (note la distanza tra le sonde e la densità del materiale). La velocità di propagazione in un mezzo dipende dall elasticità e dalla resistenza del mezzo stesso: maggiore è la velocità, maggiore sarà il modulo elastico e quindi la resistenza essendo, infatti, ogni interruzione od eterogeneità del materiale, causa di un ritardo del segnale. La misura può essere eseguita seguendo tre schemi di acquisizione: -Trasmissione diretta (o in trasparenza) applicando le due sonde in asse sulle facce opposte dell elemento da saggiare; -Trasmissione semidiretta (o diagonale) applicando i trasduttori in punti appartenenti a due facce adiacenti, in genere ortogonali. -Trasmissione indiretta (o omeosuperficiale) posizionando le sonde sulla stessa faccia a una distanza nota. Le misure più precise e significative sono quelle eseguite in trasparenza interessando l intera sezione della struttura da sottoporre a controllo. E così possibile misurare il tempo di propagazione dell onda (e nel contempo verificare frequenze ed attenuazioni del segnale), calcolarne la velocità conoscendo la distanza reciproca tra la sonda trasmittente e la sonda ricevente, e risalire quindi al modulo elastico dinamico del mezzo indagato. Nell utilizzo pratico la sonda trasmittente, posta a contatto con la superficie del manufatto e ad essa accoppiata grazie a speciali conduttori acustici, genera impulsi ultrasonici che si propagano nel mezzo secondo fronti d onda approssimativamente sferici date le sue caratteristiche dimensionali e di frequenza di vibrazione. La propagazione dell impulso ultrasonoro è comunque, regolata da quelle che sono le comuni leggi fisiche che soddisfano i fenomeni relativi alla propagazione delle onde elastiche in un qualsiasi mezzo. Durante le misure eseguite in campo il segnale ultrasonico è visualizzato sullo schermo della strumentazione dove l operatore controlla che il pacchetto d onda sia caratterizzato da uno spettro significativo e che il primo arrivo (first peak) sia individuabile con precisione. La forma d onda viene quindi registrata ed elaborata con apposito software dedicato. Strumentazione Il rilievo della velocità delle onde ultrasoniche nel cls è stato eseguito utilizzando una strumentazione ULTRASONIC SYSTEM CMS della BOVIAR. L apparecchiatura ultrasonica BOVIAR CMS è costituita da una centralina di acquisizione dati e da una serie di sensori piezoelettrici con trasmettitore ad alta potenza (>1,6 Kv) o con martello strumentato, per poter effettuare misure del tempo di propagazione delle onde compressionali (onde P) in molti tipi di materiali, anche con scarse caratteristiche di propagazione e velocità. La potenza di trasmissione degli impulsi, regolabile via software tramite cursore, e la elevata sensibilità dei ricevitori piezoelettrici di tipo attivo, con frequenza propria 55 KHz (opzionale 20KHz), consentono di effettuare misure sia in laboratorio, su provini anche di grandi dimensioni, in materiali quali calcestruzzo, rocce, materiali plastici,legno vetroresina, ecc, sia presso cantieri, per indagini in sito su pilastri e travi in calcestruzzo o materiali lapidei, edifici civili o monumentali. La centralina di acquisizione permette di digitalizzare i segnali acquisiti (forma d onda completa) e visualizzarli come su un oscilloscopio con scala tempi-ampiezza. I segnali vengono visualizzati, elaborati e memorizzati direttamente da un Computer Palmare HP IPAQ 2210 dotato di interfaccia bluetooth, integrato nella centralina, sul quale è caricato il software SonicPocket-WCE v che gestisce la visualizzazione, memorizzazione ed elaborazione dei segnali. Strumentazione ad ultrasuoni CMS RISULTATI DELLE INDAGINI L elemento oggetto di indagine ultrasonica presenta caratteristiche geometriche tali da non poter essere effettuata una valutazione per trasparenza, difatti vi sono due travi affiancate con intercapedine inaccessibile alle sonde. L indagine è stata svolta mediante l applicazione delle sonde ultrasoniche poste simmetricamente alla lesione, al fine di individuarne la profondità sulla base del percorso minimo di propagazione delle onde. Preliminarmente sono state svolte indagini su porzioni non lesionate allo scopo di determinare la velocità di propagazione degli impulsi ultrasonici nel materiale. n misura tempo distanza (cm) velocità (m/s) velocità media (m/s) Le indagini hanno messo in risalto una variabilità della stima di profondità fessure circa omotetica tra le varie sezioni con valori superiori allo spessore della trabeazione stessa (circa 35cm) che potrebbe quindi indicare la presenza di lesione passante. Il rilevamento degli impulsi ultrasonori riscontrato, verosimilmente è dovuto ad una trasmissione attraverso il capitello di appoggio della trave stessa.

21 Misura 13 Porzione non lesionata dist=10cm Sezione e prospetto architrave in pietra Misura 9 Sezione 03 dist=30cm Porzione lesionata

22 2. PROVE DI CARICO

23 Le prove di carico sono prove che vengono effettuate su elementi strutturali allo scopo di verificarne sperimentalmente il loro comportamento sotto le azioni di esercizio. Queste devono essere, in generale, tali da indurre le sollecitazioni massime di esercizio per combinazioni caratteristiche rare. Le prove di carico devono identificare la corrispondenza tra il comportamento teorico e quello sperimentale. In relazione al tipo di struttura ed alla natura dei carichi le stesse possono essere convenientemente protratte nel tempo, ovvero ripetute su più cicli. Le prove possono essere di collaudo (verifica), da effettuare prima di mettere le strutture in esercizio, o prove di analisi, allo scopo di verificare il comportamento di un elemento strutturale già in opera. Le prove di verifica sono necessarie per accertare la corrispondenza dei risultati sperimentali con quelli derivanti dal calcolo teorico e si eseguono sulle strutture di nuova costruzione o su quelle di cui si conoscono gli elementi costituenti (ad esempio il tipo di solaio, la dimensione delle travi e dei travetti,..) ed i parametri caratteristici della forma (momento d inerzia), del materiale (modulo di elasticità) e delle condizioni di vincolo. Le prove di analisi si eseguono su strutture di cui non si conoscono con certezza i parametri geometrici e meccanici, si è in assenza dei documenti progettuali o le caratteristiche di progetto non sono garantite (fessurazioni, materiali non rispondenti, danni da incendio o urti, vetustà). L esito della prova deve essere valutato sulla base di alcuni aspetti fondamentali: - le deformazioni devono crescere all incirca in maniera proporzionale ai carichi; - nel corso della prova non devono prodursi fratture, fessurazioni, deformazioni o dissesti che compromettano la sicurezza o la conservazione dell opera; - la deformazione residua dopo la prima applicazione del carico massimo non superi una quota parte di quella tela caso in cui tale limite venga superato, prove di carico successive devono indicare che la struttura tenda ad un comportamento elastico; - la deformazione elastica risulti non maggiore di quella calcolata; Le prove di carico, in relazione all importanza dell opera e al grado di conoscenza che si vuole ottenere, possono essere integrate da prove dinamiche e prove a rottura. In una struttura a comportamento perfettamente elastico, la curva carico-spostamento ha forma di una retta: nelle strutture reali nelle quali si presentano inevitabilmente delle deformazioni permanenti, dovute ad assestamenti anelastici degli elementi strutturali e delle componenti di finitura, la curva ha forma di spezzata. In tale curva pertanto si possono individuare dei tratti a deformazione massima, tratti a deformazione plastica e tratti a deformazione viscosa. A partire da queste tre deformazioni sarà pertanto possibile ricavare il valore della freccia elastica depurando la deformazione massima dalle deformazioni plastica e viscosa. Le norme tecniche per le costruzioni stabiliscono che il giudizio sull esito della prova di carico è di esclusiva competenza nonché responsabilità del Collaudatore statico. Ciò tuttavia non esclude che il Direttore dei Lavori possa in autonomia far eseguire delle prove di carico, al fine di verificare la corrispondenza della struttura alle previsioni di progetto. In tal caso il Collaudatore può accettare le prove fatte eseguire dal Direttore dei Lavori, conservando comunque la facoltà di ripetere quelle già eseguite o di farne eseguire di nuove. Durante la fase di progettazione di una prova, bisogna interpretare tutti i possibili schemi statici reali e di progetto, facendo in modo che entrambi siano tra loro legati. I travetti di solaio sono generalmente calcolati come appoggiati agli estremi, assegnando ai vincoli un certo grado d incastro e supponendo che ogni elemento sia indipendente da quello vicino. Nella realtà, invece, i solai si comportano come piastre vincolate su quattro lati e perciò anche i travetti distanti dalla zona caricata forniscono un contributo collaborando con quello più sollecitato. Quando non è possibile caricare l intera estensione del solaio compresa tra quattro pilastri, allo scopo di sollecitare la zona caricata così come previsto in progetto, è necessario determinare con buona approssimazione la zona di solaio collaborante e valutare di conseguenza l entità di zavorra necessaria per la prova. La zavorra potrà essere materializzata, a seconda dell esigenza della prova, da serbatoi o vasche da riempire con acqua, bidoni, martinetti idraulici. Se il carico viene generato con vasche o serbatoi riempiti d acqua, questa si dispone in maniera uniforme e graduale, potendo quantificare con esattezza il carico misurando l altezza d acqua o utilizzando un contatore in entrata e in uscita. Anche l utilizzo di martinetti idraulici per le indagini ad esempio su singoli elementi strutturali fornisce una buona approssimazione dell andamento del carico attraverso la misura della pressione esercitata. Se si utilizzano elementi discreti, quali sacchi o bidoni, è opportuno procedere alla distribuzione del carico in maniera simmetrica, alternandolo per evitare la formazione di archi di scarico diversi da quelli che si avrebbero in esercizio. Per la determinazione del carico di prova si considera l entità del carico accidentale previsto in progetto, aggiungendo eventualmente il carico delle finiture non ancora in opera sulla struttura. In relazione, poi, alla tipologia di zavorra a disposizione ed alle configurazioni geometriche possibili, in funzione della geometria dell elemento strutturale e dell ingombro del carico equivalente, sia passa alla valutazione teorica e/o sperimentale dell entità del carico. Come già anticipato, nel caso ad esempio di solai gettati in opera, quando non è possibile caricare interamente l estensione del solaio, è possibile ricorrere a strisce di carico aventi una larghezza inferiore alla larghezza del campo di solaio, facendo tuttavia le dovute correzioni di carico per tener conto della collaborazione delle fasce laterali non direttamente caricate ma influenti. Nella pratica si valuta teoricamente e/o sperimentalmente la larghezza della fascia collaborante e si incrementa il carico sino a far lavorare i travetti direttamente caricati come se fosse tutto il solaio ad esser caricato. Aspetto particolarmente importante delle prove di carico è la misurazione degli effetti che il carico produce sugli elementi strutturali indagati, e cioè la misura degli spostamenti. Particolare attenzione occorre prestare nell implementazione ed installazione della catena di misura. Per avere una misura precisa delle deformazioni è indispensabile l utilizzo di trasduttori potenziometrici o induttivi, i quali correlano la variazione della resistenza elettrica o del campo magnetico alla variazione della grandezza fisica. Tali dispositivi vengono collegati ad apposite centraline che acquisiscono ed elaborano il segnale in remoto grazie a cavi o via wireles, consentendo allo sperimentatore di operare in tutta sicurezza anche a notevole distanza dalle aree caricate, al contrario di quanto avveniva in passato con l utilizzo dei comparatori analogici che costringevano l operatore a letture dirette dello strumento al di sotto dell area di carico. Occorre sempre valutare e tenere sotto controllo ogni interferenza di tipo ambientale o antropica che possa influire sulle misurazioni, quali variazione di temperatura, vibrazioni, deformazioni, in modo da poter depurare le misurazioni effettuate da tali interferenze e fornire un dato realistico delle deformazioni della struttura sottoposta a prova. Un altra modalità di applicazione del carico nell esecuzione di una prova è il ricorso ai cosiddetti carichi concentrati equivalenti. In base alla tipologia di carico si distinguono in prova a spinta e prova a tiro. Il principio consiste nel sostituire il carico distribuito, ove possibile, con un carico concentrato equivalente che produca la medesima inflessione ed eguale sollecitazione di momento che avrebbe prodotto il carico distribuito. La prova a spinta viene eseguita mediante l applicazione di un carico concentrato applicato a mezzo di un sistema a spinta costituito da traverse nervate e da un martinetto idraulico, oltre ad un sistema di prolunghe ad innesti rapidi. Attraverso tale tipologia di prova sul solaio da caricare viene applicato un carico concentrato grazie al contrasto esercitato dal solaio superiore. E possibile utilizzare questa tipologia di carico sino a quando il solaio superiore, per effetto della spinta dal basso del martinetto, viene semplicemente scaricato dal momento positivo dovuto al peso proprio. In caso contrario, quando possibile, si può zavorrare o contrastare il solaio superiore, ovvero valutare la possibilità di ricorrere al metodo a tiro, quando cioè non è possibile contrastare il sistema di spinta. In questo caso il carico viene generato dal tiro della strutura provocato dall accorciamento di uno o più martinetti ancorati alla struttura inferiore o a normali pesi. Le modalità esecutive di una prova partono con il concordare con la Direzione Lavori e Collaudatore le fasi e i tempi di carico e scarico conformi agli schemi statici previsti. Si scelgono gli elementi strutturali su cui eseguire la prova esaminando con accuratezza la presenza di altri elementi non strutturali (quali ad esempio tramezzi per i solai) che ne possano modificare lo schema teorico. Si applicano i comparatori per la lettura degli spostamenti e successivamente si applica il carico per fasi, incrementandolo in maniera costante fino a raggiungere il massimo valore di progetto. Si attende dunque l assestamento degli spostamenti e si procede analogamente allo scarico controllando le deformazioni residue.

24 2.1 PROVE DI CARICO MEDIANTE CONTENITORI E SERBATOI AD ACQUA PROVA REALIZZATA MEDIANTE MATERASSO AD ACQUA Le prove di carico hanno come obiettivo il confronto tra le frecce teoriche e quelle sperimentali e sono utili per valutare l aspetto deformativo degli elementi strutturali, come previsto dalla normativa. I risultati delle prove ed il comportamento elastico delle strutture vengono rappresentati da curve di isteresi. In una struttura perfettamente elastica la curva risulta una retta; in realtà essendo presenti nella struttura deformazioni permanenti dovute al peso proprio e ad eventuali carichi permanenti che incrementano l entità delle frecce, la curva assume la forma di una spezzata. La sequenza operativa di prova è la seguente: - Posizionamento del serbatoio flessibile sulla superficie interessata da collaudo e collegamento dello stesso alla presa di carico idrico. - Posizionamento degli strumenti di misura (trasduttori di spostamento o comparatori centesimali) e collegamento degli stessi alle centraline di acquisizione dati. - Applicazione graduale del carico in base a valori stabiliti dalla Direzione Lavori o dal tecnico responsabile. - Eventuale ciclo di ricarico - Scarico graduale con verifica finale del residuo al termine delle prove. Serbatoio ad acqua Centralina di acquisizione dati Boviar Comparatore centesimale monitoraggio spostamenti Trasduttori di spostamento Comparatore centesimale 2.2. PROVE DI CARICO MEDIANTE MARTINETTI IDRAULICI PROVA REALIZZATA MEDIANTE MARTINETTO A SPINTA O TRAZIONE Il carico equivalente di collaudo sarà calcolato eguagliando la sollecitazione massima flettente di progetto e di prova, sfruttando l'eguaglianza dei momenti fra carico uniformemente distribuito con quello di struttura di pari dimensione caricata con carichi concentrati ai terzi della luce. Si propone di procedere all esecuzione delle prove con due carichi concentrati a 1/3 e 2/3 della luce del solaio, poiché tale schema di carico determina contemporaneamente sia i momenti di vincolo che il momento di mezzeria uguali a quelli generati dal carico uniformemente distribuito ed il valore dei carichi di prova risulta, a tutti gli effetti, indipendente dal grado di vincolo delle strutture. Verifica della Collaborazione Laterale del solaio. Il solaio sottoposto ad un carico applicato subisce una deformazione dipendente dall entità, dalla tipologia e dalla distribuzione delle azioni gravanti, nonché dallo spessore del solaio e dallo schema statico. Quando si opera una prova di carico si è soliti simulare l azione complessiva dei carichi agendo su un unica striscia isolata. Al momento dell applicazione del carico sulla striscia di solaio considerata si instaura un effetto collaborante sulle strisce di solaio adiacenti, che unite alla caricata generano la deformata dell impalcato. Questo perché il solaio ha un comportamento bidimensionale che è più o meno accentuato a seconda del tipo di armatura inserita. La presenza di rete elettrosaldata all estradosso e di nervature trasversali di irrigidimento induce un comportamento quasi a lastra dell impalcato; di conseguenza la collaborazione laterale delle strisce di solaio tende a diminuire la deformazione misurata rispetto a quella teorica prevista. A questo, punto in fase di collaudo, si è soliti incrementare i carichi applicati del valore di Sistema a spinta posizionato per la prova collaborazione riscontrato attraverso la valutazione dell abbassamento del solaio. Così facendo si è in grado di ottenere l equivalente delle sollecitazioni di progetto. La collaborazione K viene calcolata sperimentalmente mediante il teorema di Betti che permette di determinare il valore del coefficiente amplificativo da applicare al massimo carico. Questo valore è solito variare tra le 2 e le 4 unità nei solai con orditura monodirezionale, tra le 3 e le 5 unità nei solai di portata bidirezionale.

25 Trasduttori di spostamento posizionati per il rilievo della deformata Schema prova di carico a spinta Particolare di un trasduttore di spostamento Schema tipo prova di carico a trazione Putrelle di applicazione del carico 2.3. PROVE DI SU TRAVI E SOLAI

26 2.4. PROVE DI CARICO SU SCALE Carico mediante sacchi di cemento Carico mediante contenitori d acqua in polietilene 2.5. PROVE DI CARICO SU SBALZI E BALCONI Rilevamento spostamento con estensimetri digitali Carico effettuato mediante sacchi di cemento Rilevamento spostamenti mediante estensimetri digitali montati su aste telescopiche 2.6. PROVE DI SPINTA ORIZZONTALE SULLE PARETI Spinta su parete mediante martinetto idraulico Trazione su parete mediante martinetto idraulico

27 2.7. PROVE DI SPINTA ORIZZONTALE SU PARAPETTI

28 2.8. PROVE DI CARICO SU PONTI Carico effettuato tramite autocarro su ponte fluviale Stazione di rilevamento Posizionamento automezzi su cavalcavia ferroviario