Ufficio Beni Culturali Ecclesiastici

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1 Rapporto di prova n Arcidiocesi di Agrigento Ufficio Beni Culturali Ecclesiastici Committente: Arcidiocesi di Agrigento Oggetto: Indagini diagnostiche sulle strutture murarie del corpo di fabbrica della Basilica Cattedrale di Agrigento con l esecuzione prove con martinetti piatti singoli e doppi. Direttore dei Lavori: Prof. Ing. Teotista Panzeca Località: Agrigento (AG). Rapporto di prova sulle indagini di diagnostica strutturale Allegati: Relazione introduttiva Rapporto di Prova prove con martinetti piatti, elaborazioni e grafici Documentazione fotografica Ubicazione dei prelievi della carota di calcestruzzo 00 Emissione REV. data Descrizione Redatto/Verificato Approvato

2 Rapporto di prova dia n Arcidiocesi di Agrigento Ufficio Beni Culturali Ecclesiastici Committente: Arcidiocesi di Agrigento Oggetto: Indagini diagnostiche sulle strutture murarie del corpo di fabbrica della Basilica Cattedrale di Agrigento con l esecuzione prove con martinetti piatti singoli e doppi. Direttore dei Lavori: Prof. Ing. Teotista Panzeca Località: Agrigento (AG) Relazione introduttiva sulle indagini di diagnostica strutturale Introduzione Il presente lavoro ha per oggetto l esecuzione di indagini finalizzate allo studio di vulnerabilità sismica delle seguenti strutture: Basilica Cattedrale della Diocesi di Agrigento Le indagini, eseguite il 05 e 06 maggio 2015, sono state coordinate dalla Geo Plants srl. Indagini con Martinetti Semplici e Doppi Paralleli Principio di funzionamento I martinetti piatti sono comunemente adoperati nella diagnostica su edifici e strutture murarie al fine di stabilire sperimentalmente quali siano le reali condizioni statiche della struttura oggetto dell indagine. Il principio della prova a singolo martinetto è basata sulla variazione dello stato tensionale in un punto della struttura in esame procurata da un taglio piano eseguito in direzione normale alla superficie. Il rilascio delle tensioni provoca una chiusura del taglio la cui entità si rileva attraverso misure di convergenza fra due o più punti situati in posizione simmetrica rispetto allo stesso taglio. Uno speciale martinetto piatto viene poi inserito all interno del taglio e portato gradualmente in pressione è vietata la riproduzione, anche parziale del presente documento Pag. 1

3 Rapporto di prova dia n fino ad annullare la convergenza in precedenza misurata. In queste condizioni la pressione all interno del martinetto sarà pari alla sollecitazione preesistente nella muratura. Il valore della tensione in corrispondenza del punto di prova è dato dalla relazione: dove: p σ = p Km Ka è il valore della pressione per cui vengono ripristinate le condizione di deformazione originarie della muratura Km è una costante, determinata tramite prove di laboratorio, che tiene conto delle caratteristiche geometriche del martinetto e degli effetti di bordo Ka è una costante ottenuta dal rapporto tra l area del martinetto e l area del taglio. Per la determinazione delle caratteristiche di deformabilità si adoperano due martinetti paralleli tra loro ed installati a circa cm l uno dall altro e si sottopone il volume di materiale da essi delimitato a una prova di compressione monoassiale. In tal modo, portando il volume di materiale compreso tra i due martinetti a rottura, è possibile conoscere il carico di rottura per i materiali indagati, nonché definire definire il diagramma per la porzione di materiale compresa tra i due martinetti. Con la dizione di tensione di rottura si intenderà nel seguito il valore di sollecitazione in corrispondenza del quale la muratura non manifesta più la sua capacità di reagire al carico assiale. Il raggiungimento di tale soglia si traduce in un repentino abbassamento della pressione sul manometro della pompa collegata ai martinetti. Per effettuare le prove sono state utilizzate le seguenti attrezzature: Sega idraulica circolare taglia muri per l esecuzione dei tagli nelle murature Mototroncatrice Husqvarna K 970 Ring; è vietata la riproduzione, anche parziale del presente documento Pag. 2

4 Rapporto di prova dia n Pompa manuale a manometro digitale della Boviar per martinetti piatti, pressione max 250 bar; Martinetti piatti modello Boviar semiovale; Deformometro meccanico di precisione modello DEMEC con base di lettura pari a 200 mm; Dischetti per deformometro in titanio come basi di lettura. Esecuzione delle prove Preliminarmente alle prove si è provveduto a scarificare le superfici murarie interessate dalle prove e, individuate le sezioni su cui effettuare i tagli con la sega tagliamuri, si è provveduto a posizionare i dischetti per il deformometro e ad effettuare le letture di 0. A questo punto sono stati effettuati i tagli e sono stati inseriti i martinetti piatti nelle asole ricavate nel solido murario. Di seguito sono riportati i dati acquisiti durante le prove; essi vengono raggruppati in schede nelle quali vengono indicati tutti i parametri risultati dalle prove eseguite. è vietata la riproduzione, anche parziale del presente documento Pag. 3

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6 PROVA CON MARTINETTO PIATTO SINGOLO MS1-A Data della prova: 05/05/2015 Ubicazione prova: Paramento murario (vedi planimetria) Tipologia muraria: Conci di arenaria irregolari Sigla prova: MS1-A Tipo di prova: Martinetto singolo Normativa di riferimento: ASTM STANDARD C Procedura operativa R.E.L.U.I.S. Sub Task 3b.3: Misura in situ dello stato di sforzo mediante l uso di martinetto piatto singolo Basi di misura per l esecuzione della prova con martinetto singolo Il presente rapporto di prova, composto da n. 4 pagine Pag. 1 di 18

7 PROVA CON MARTINETTO PIATTO SINGOLO MS1-A Data della prova: 05/05/2015 Caratteristiche strumentali: Martinetto semiovale 350X259X4,1 mm Basi di misura 200 mm Costanti: k m 0,899 Rigidità del martinetto Area martinetto mm 2 Lunghezza taglio 383 mm Area taglio mm 2 k t = area martinetto/area taglio 0,900 k m =valore determinato mediante calibrazione in macchina di prova di compressione Sistema idraulico di messa in carico Per la messa in pressione dei martinetti è stata utilizzata una pompa manuale dotata di un manometro con fondo scala di 250 bar. Strumento utilizzato per il taglio Mototroncatrice Husqvarna K 970 Ring Sistema di misurazione Gli spostamenti e la deformazione della muratura sono stati rilevati mediante un deformometro meccanico di precisione della DEMEC con base di misura pari a 200 mm. Le variazioni della base di misura sono trasmesse ad un micrometro bimillesimale mediante una leva avente un rapporto di 0.793:1 (ad ogni millimetro letto al micrometro corrisponde uno spostamento effettivo di mm tra gli estremi della base). Il presente rapporto di prova, composto da n. 4 pagine Pag. 2 di 18

8 PROVA CON MARTINETTO PIATTO SINGOLO MS1-A Data della prova: 05/05/2015 Fasi sperimentali 1 Fase: taglio iniziale della muratura e letture degli spostamenti basi di riferimento media lettura prima del taglio lettura dopo il taglio Fase: inserimento del martinetto e ripristino dello stato tensionale iniziale pressione [bar] media spostamento [mm/1000] * 0, , , , , , , , , , , , * costante del deformometro = 0.793*2 basi di riferimento Pressione di ripristino [P] Risultati 2,3 bar Tensione in situ [Ts] = P km kt 1,9 dan/cm 2 Il presente rapporto di prova, composto da n. 4 pagine Pag. 3 di 18

9 PROVA CON MARTINETTO PIATTO SINGOLO MS1-A Data della prova: 05/05/2015 Curva carico-spostamenti Pressione prova MS1-A [bar] 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2, Spostamenti [mm/1000] Il presente rapporto di prova, composto da n. 4 pagine Pag. 4 di 18

10 PROVA CON MARTINETTO PIATTO DOPPIO MD1-A Data della prova: 05/05/2015 Ubicazione prova: Paramento murario (vedi planimetria) Tipologia muraria: Conci di arenaria irregolari Sigla prova: MD1-A Caratteristiche strumentali: Martinetto semiovale Basi di misura 200 mm Costante strumentale: 0,793 Normativa di riferimento: ASTM STANDARD C Procedura operativa R.E.L.U.I.S. Sub Task 3b.3: Misura in situ delle proprietà elastiche mediante l uso di martinetto piatto doppio Tipo di prova: Doppi martinetti Costanti: k m 0,906 Rigidità dei martinetti k t 0,900 Accoppiamento martinetti - taglio k m =valore determinato mediante calibrazione in macchina di prova di compressione Pag. 5 di 18

11 PROVA CON MARTINETTO PIATTO DOPPIO MD1-A Data della prova: 05/05/2015 Rapporto di prova Basi di misura verticali media Basi di misura orizzontali Letture delle deformazioni basi di riferimento base di riferimento pressione P [bar] pressione effettiva E P k k m t media deformazione verticale 4 deformazione orizzontale 0 0, ,00E ,00E , ,76E ,97E , ,17E ,19E , ,04E ,30E-04 1,5 1, ,25E ,43E , ,06E ,34E-05 1,5 1, ,93E ,19E , ,36E ,38E , ,04E ,78E , ,92E ,81E , ,82E ,74E , ,27E ,74E-03 3,5 2, ,08E ,17E , ,70E ,76E-04 3,5 2, ,00E ,73E , ,98E ,13E , ,70E ,60E , * ,14E ,18E-03 * Distacco del punto di lettura Il presente rapporto di prova, composto da n. 5 pagine Pag. 6 di 18

12 PROVA CON MARTINETTO PIATTO DOPPIO MD1-A Data della prova: 05/05/2015 Risultati Moduli di deformabilità (vedi grafici allegati 1 e 2) 1 ciclo E MPa 2 ciclo E 1, MPa 3,0 1 - Modulo di deformabilità I ciclo 2,5 y = 6152x + 0,4657 2,0 pressione [bar] 1,5 1,0 0,5 0,0 0,E+00 5,E-05 1,E-04 2,E-04 2,E-04 3,E-04 3,E-04 4,E-04 deformazioni Il presente rapporto di prova, composto da n. 5 pagine Pag. 7 di 18

13 PROVA CON MARTINETTO PIATTO DOPPIO MD1-A Data della prova: 05/05/2015 7,0 2 - Modulo di deformabilità II ciclo 6,0 y = 7275,2x + 0,1661 5,0 pressione [bar] 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0,E+00 1,E-04 2,E-04 3,E-04 4,E-04 5,E-04 6,E-04 7,E-04 8,E-04 9,E-04 deformazioni Il presente rapporto di prova, composto da n. 5 pagine Pag. 8 di 18

14 PROVA CON MARTINETTO PIATTO DOPPIO MD1-A Data della prova: 05/05/ Diagramma pressione-deformazione PROVA MD1-A pressione [bar] deformazione verticale -4,E-03-3,E-03-2,E-03-1,E-03 deformazione 0,E+00 1,E-03 deformazione 2,E-03 orizzontale 3,E-03 Il presente rapporto di prova, composto da n. 5 pagine Pag. 9 di 18

15 PROVA CON MARTINETTO PIATTO SINGOLO MS2-A Data della prova: 06/05/2015 Ubicazione prova: Paramento murario (vedi planimetria) Tipologia muraria: Conci di arenaria appena sbozzati Sigla prova: MS2-A Tipo di prova: Martinetto singolo Normativa di riferimento: ASTM STANDARD C Procedura operativa R.E.L.U.I.S. Sub Task 3b.3: Misura in situ dello stato di sforzo mediante l uso di martinetto piatto singolo Basi di misura per l esecuzione della prova con martinetto singolo Il presente rapporto di prova, composto da n. 4 pagine Pag. 10 di 18

16 PROVA CON MARTINETTO PIATTO SINGOLO MS2-A Data della prova: 06/05/2015 Caratteristiche strumentali: Martinetto semiovale 350 mm Basi di misura 200 mm Costanti: k m 0,895 Rigidità del martinetto Area martinetto mm 2 Lunghezza taglio 383 mm Area taglio mm 2 k t = area martinetto/area taglio 0,900 k m =valore determinato mediante calibrazione in macchina di prova di compressione Sistema idraulico di messa in carico Per la messa in pressione dei martinetti è stata utilizzata una pompa manuale dotata di un manometro con fondo scala di 250 bar. Strumento utilizzato per il taglio Mototroncatrice Husqvarna K 970 Ring Sistema di misurazione Gli spostamenti e la deformazione della muratura sono stati rilevati mediante un deformometro meccanico di precisione della DEMEC con base di misura pari a 200 mm. Le variazioni della base di misura sono trasmesse ad un micrometro bimillesimale mediante una leva avente un rapporto di 0.793:1 (ad ogni millimetro letto al micrometro corrisponde uno spostamento effettivo di mm tra gli estremi della base). Il presente rapporto di prova, composto da n. 4 pagine Pag. 11 di 18

17 PROVA CON MARTINETTO PIATTO SINGOLO MS2-A Data della prova: 06/05/2015 Fasi sperimentali 1 Fase: taglio iniziale della muratura e letture degli spostamenti basi di riferimento media lettura prima del taglio lettura dopo il taglio Fase: inserimento del martinetto e ripristino dello stato tensionale iniziale pressione [bar] media spostamento [mm/1000] * 0, , , , , , , , , , , , , * costante del deformometro = 0.793*2 basi di riferimento Pressione di ripristino [P] Risultati 4,9 bar Tensione in situ [Ts] = P km kt 4,0 dan/cm 2 Il presente rapporto di prova, composto da n. 4 pagine Pag. 12 di 18

18 PROVA CON MARTINETTO PIATTO SINGOLO MS2-A Data della prova: 06/05/2015 Curva carico-spostamenti prova MS1-A Pressione [bar] 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5, Spostamenti [mm/1000] Il presente rapporto di prova, composto da n. 4 pagine Pag. 13 di 18

19 PROVA CON MARTINETTO PIATTO DOPPIO MD2-A Data della prova: 05/05/2015 Ubicazione prova: Paramento murario (vedi planimetria) Tipologia muraria: Conci di arenaria irregolari Sigla prova: MD2-A Caratteristiche strumentali: Martinetto semiovale Basi di misura 200 mm Costante strumentale: 0,793 Normativa di riferimento: ASTM STANDARD C Procedura operativa R.E.L.U.I.S. Sub Task 3b.3: Misura in situ delle proprietà elastiche mediante l uso di martinetto piatto doppio Tipo di prova: Doppi martinetti Costanti: k m 0,897 Rigidità dei martinetti k t 0,900 Accoppiamento martinetti - taglio k m =valore determinato mediante calibrazione in macchina di prova di compressione Pag. 14 di 18

20 PROVA CON MARTINETTO PIATTO DOPPIO MD2-A Data della prova: 05/05/2015 Rapporto di prova Basi di misura verticali media Basi di misura orizzontali Letture delle deformazioni basi di riferimento base di riferimento pressione P [bar] pressione effettiva E P k k m t media deformazione verticale 4 deformazione orizzontale 0 0, ,00E ,00E , ,64E ,38E , ,08E ,97E , ,61E ,97E , ,11E ,76E , ,24E ,59E , ,76E ,00E , ,30E ,38E , ,14E ,97E , ,43E ,76E , ,17E ,93E , ,54E ,52E , ,26E ,35E , ,67E ,14E , ,78E ,17E , ,72E ,14E , ,26E ,35E , ,86E ,67E , ,79E ,30E , ,16E ,17E , ,44E ,28E , ,34E ,87E , ,13E ,64E , ,46E ,32E , ,03E ,55E , ,45E ,92E , ,89E ,32E-03 Il presente rapporto di prova, composto da n. 5 pagine Pag. 15 di 18

21 PROVA CON MARTINETTO PIATTO DOPPIO MD2-A Data della prova: 05/05/2015 Risultati Moduli di deformabilità (vedi grafici allegati 1 e 2) 1 ciclo E MPa 2 ciclo E MPa 3,5 3,0 1 - Modulo di deformabilità I ciclo y = 15599x - 0,1513 2,5 pressione [bar] 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0,E+00 5,E-05 1,E-04 2,E-04 2,E-04 3,E-04 deformazioni Il presente rapporto di prova, composto da n. 5 pagine Pag. 16 di 18

22 PROVA CON MARTINETTO PIATTO DOPPIO MD2-A Data della prova: 05/05/2015 6,0 2 - Modulo di deformabilità II ciclo y = 17452x - 0,516 5,0 4,0 pressione [bar] 3,0 2,0 1,0 0,0 0,E+00 5,E-05 1,E-04 2,E-04 2,E-04 3,E-04 3,E-04 4,E-04 4,E-04 deformazioni Il presente rapporto di prova, composto da n. 5 pagine Pag. 17 di 18

23 PROVA CON MARTINETTO PIATTO DOPPIO MD2-A Data della prova: 05/05/2015 pressione [bar] 25 Diagramma pressione-deformazione 24 PROVA MD1-A deformazione verticale -4,E-03-3,E-03-2,E-03-1,E-03 0,E+00 deformazione 1,E-03 2,E-03 3,E-03 deformazione 4,E-03 orizzontale 5,E-03 6,E-03 Il presente rapporto di prova, composto da n. 5 pagine Pag. 18 di 18

24 Nota sull esecuzione della prove con martinetti n 3 La terza prova (Single e Double), prevista in corrispondenza dell angolo nord (lato facciata), non ha consentito di acquisire nessuna informazione né sulla tensione puntuale né sulle condizioni limiti di resistenza della muratura. Infatti la zona dove si è intervenuto presenta elementi calcarenitici pressocché squadrati di medie dimensioni con intercalati da pietre di piccole dimensioni. La difficoltà della prova è sorta perché la parete muraria si presentava con zone in assenza di malta di allettamento sia orizzontale che verticale nella intercapedine tra gli elementi calcarenitici. La prova semplice non poteva essere eseguita perché si sarebbe avuta una difficoltà di interpretazione a causa della presenza di un carico eccentrico gravante principalmente sulla parte più profonda della parete. La prova con i doppi martinetti è stata eseguita, anche se con qualche perplessità, ottenendo: - in una prima fase, l avvicinamento classico di tutte le coppie di punti (mire) di controllo della cinematica, - successivamente, un azzeramento degli spostamenti relativi leggibili sulla base della scala di riferimento scelta delle mire centrali e di destra ed un allontanamento delle due mire di sinistra. Quando si è raggiunto il valore di pressione del liquido di 12 bar corrispondente a circa 1,2 N/mmq è stato osservato che il masso di maggiore consistenza aveva subìto una rotazione antioraria ed uno spostamento verso l esterno a causa della mancanza di confinamento lungo il suo contorno. La conseguenza è che sono nate lesioni sulla sinistra della zona di intervento con distacchi di alcuni mm (circa mm 3). La prova è stata sospesa ed i risultati non sono stati ritenuti oggetto di interpretazione significativa per inadeguatezza della zona di intervento.