Aspetti di metodo per l analisi a fini diagnostici dei quadri fessurativi

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1 Aspetti di metodo per l analisi a fini diagnostici dei quadri fessurativi 095 E 2-Y-0 Premesse V_

2 α β γ δ ε Il ruolo della analisi morfologica dei quadri fessurativi nell ambito del procedimento di valutazione della sicurezza strutturale di una costruzione esistente Condizioni essenziali di affidabilità della diagnosi. con particolare riferimento alla modalità speditiva ed alla analisi morfologica dei quadri fessurativi Modalità speditiva di attuazione del protocollo: Obiettivi e procedimento Elementi principali da valutare: origine, entità, effetti del fenomeno Aspetti di metodo della valutazione degli elementi principali mediante osservazione della morfologia dei quadri fessurativi ε1 095 E 2-Y-0 Premesse La identificazione del tipo di elemento strutturale INDICE δ1 ε2 L analisi delle caratteristiche morfologiche L origine in generale δ1a Le punte di tensione 2

3 α Il ruolo della analisi morfologica dei quadri fessurativi nell ambito del procedimento di valutazione della sicurezza strutturale di una costruzione esistente 3

4 Per una diagnosi affidabile e a Norma è necessario attuare il protocollo di assessment completo 4

5 Anamnesi 1. Documentazione esistente L uomo vitruviano secondo Leonardo Anatomia / Anatomia patologica 2. Ispezioni 3. Saggi 4. Prove La conoscenza Secondo Platone la conoscenza vera si fonda sull anamnesi, sul ricordo Diagnosi Prognosi 5. Calcolazioni e verifiche 6. Caratteristiche prestazionali 7. Analisi del rischio La diagnosi Prescrizioni funzionali- Interventi Controlli periodici Cartella clinica 9. Prevenzione 8. Provvedimenti I provvedimenti 10. La cartella del fabbricato

6 Modalità di attuazione del protocollo di assessment [1] speditiva, per una valutazione preliminare, anche ai fini di una tempestiva prevenzione del rischio [2] definitiva : sviluppo completo del protocollo al fine di verificare la struttura e indicare i provvedimenti da adottare perché sia idonea all uso

7 Ai fini della attuazione del protocollo in entrambe le modalità speditiva e definitiva, l analisi morfologica dei quadri fessurativi è uno strumento non sufficiente ma necessario. Può tuttavia essere anche sufficiente per giustificare la adozione di provvedimenti cautelari.

8 β Condizioni essenziali di affidabilità della diagnosi. con particolare riferimento alla modalità speditiva ed alla analisi morfologica dei quadri fessurativi

9 EC8-3 UNI-EN AGOSTO 2005 LA IMPORTANZA DELLE VALUTAZIONI QUALITATIVE PER LA IDENTIFICAZIONE E LA ELIMINAZIONE DEI DIFETTI STRUTTURALI PIU GRAVI

10 EC8-3 UNI-EN AGOSTO 2005 Solo per ingegneri esperti.

11 EC8-3 UNI-EN AGOSTO 2005 Verifica preliminare in ambiente gravitazionale

12 γ MODALITA SPEDITIVA DI ATTUAZIONE DEL PROTOCOLLO: Obiettivi e procedimento UNA VERIFICA PRELIMINARE: SE SUSSISTONO CONDIZIONI PERCEPIBILI (SINTOMI) CHE IMPONGONO PROVVEDIMENTI CAUTELARI

13 PROTOCOLLO OPERATIVO DELLE ATTIVITA DI ASSESSMENT V_ DOCUMENTAZIONE ESISTENTE. Ricerca ed acquisizione 1.1. Origini ed interventi successivi Anamnesi: eventi e patologie occorsi nel tempo Normativa tecnica di riferimento. Studio preliminare 1.4. Esame documentale della struttura Esame degli aspetti normativi: obbligatorietà e regole. 2. ISPEZIONI. 3. SAGGI. 4. PROVE Osservazioni visive superficiali Fenomeni patologici Strutture Opere di completamento Tracce di interventi antropici Impianti, strutture, ecc.) 2.2. Riscontri della documentazione esistente. Rilievi Fotografici Geometrici Laser scanner 3.1. Osservazioni visive approfondite Fenomeni patologici Strutturali Opere di completamento 3.2. Riscontri della documentazione esistente. Rilievi Strutturali Resistenza dei materiali strutturali Non distruttive Distruttive Resistenza degli elementi strutturali Distruttive Non distruttive Comportamento elementi strutturali Prove di carico 4.2. Fisiche, chimiche, elettrochimiche 4.3. Geotecniche. 5. CALCOLAZIONI E VERIFICHE 5.1. Condizioni originarie 5.2. Condizioni attuali, prima dei provvedimenti (punto 8) 5.3. Condizioni post- provvedimenti (punto 8.4) 6. CARATTERISTICHE PRESTAZIONALI DELL EDIFICIO. 7. ANALISI DEL RISCHIO 6,7.1 Valutazione risultati verifiche 5.1 e 5.2 6,7.2 Vulnerabilità, pericolosità, esposizione. 6,7.3 Robustness 8. PROVVEDIMENTI Provvedimenti Funzionali (modalità d uso) Interventi Strutturali Tempistica dei provvedimenti 8.4 Risultati delle verifiche post-provvedimenti (punto 5.3) 9. PREVENZIONE. SI&A Convegno- La sicurezza strutturale delle costruzioni esistenti - 10 /06/ LA CARTELLA DEL FABBRICATO. Prima della modalità definitiva 1. Documentazione esistente 1.4 Esame dei documenti essenziali 2. Ispezioni preliminari mirate 3. SAGGI In numero limitato all essenziale 4. PROVE In numero limitato all essenziale 5. CALCOLAZIONI Su modelli ridotti, ove necessarie 6. Caratteristiche prestazionali 7. Analisi del rischio 6,7.2 Vulnerabilità 6,7.3 Robustness 8. Provvedimenti Analisi della morfologia delle fessurazioni Eventuali provvedimenti cautelari 8.3 Tempistica dei provvedimenti

14 Durante la esecuzione del protocollo di assessment sia nella modalità speditiva sia nella modalità definitiva è necessaria una verifica continua della eventuale necessità di adottare provvedimenti cautelari tempestivi o urgenti provvisori o definitivi

15 2 aspetti essenziali: * Riconoscere le condizioni riscontrate durante l assessment speditivo che impongono la adozione di provvedimenti; * Stabilire la natura dei provvedimenti Entrambi gli aspetti dovrebbero di regola essere convenzionalmente fissati da una specifica normativa tecnica

16 Natura degli eventuali provvedimenti A Se è necessario anticipare provvedimenti fra quelli previsti dalla Norma al termine della valutazione della sicurezza B Se la modalità speditiva di attuazione del protocollo ha mostrato che sussistono condizioni che, secondo Norma, rendono obbligatorio proseguire con la modalità definitiva di valutazione della sicurezza, locale o globale

17 δ Elementi principali da valutare per un contributo alla diagnosi basato sull analisi della morfologia delle fessurazioni: origine, entità, effetti del fenomeno δ1 δ2 δ3 17

18 ε Aspetti di metodo della valutazione degli elementi principali mediante osservazione della morfologia dei quadri fessurativi ε1 La identificazione del tipo di elemento strutturale ε2 L analisi delle caratteristiche morfologiche 18

19 ε1 La identificazione del tipo di elemento strutturale deve essere fatta con riferimento alla definizione convenzionale del tipo di elemento, che le Norme stabiliscono in relazione al modello che ne simula in modo affidabile il reale comportamento, in relazione alle prestazioni attese Ad esempio: Elementi di calcestruzzo : non armato o debolmente armato; pilastro; tirante; parete; trave; soletta; solaio; piastra; lastra o trave-parete (deep beam); nodo; regione di discontinuità; fondazioni (plinti; travi; platee;..) Elementi di strutture murarie : Muratura armata; muratura confinata; archi; volte; 19

20 ε2 L analisi delle caratteristiche morfologiche delle fessure deve avere dunque come obiettivo un contributo alla identificazione dei suddetti 3 elementi principali 20

21 ε Aspetti di metodo della valutazione degli elementi principali mediante osservazione dei quadri fessurativi δ1 L origine..in generale 21

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23 Esiste in generale (qualsiasi sia l origine) una correlazione fra l ampiezza di fessurazione in un punto e l energia potenziale di posizione che deve trasformarsi nell energia necessaria al percorso del carico R capace di ricucire la fessura in quel punto In generale: R= F 0 + R in cui F 0 = eventuale forza di trazione preesistente, annullata dalla rottura R = forza che ricuce una fessura da trascinamento = R R + R D R R per trascinamento in un movimento di corpo rigido; R D per trascinamento in una deformazione; 23

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25 Applicazione del principio di sovrapposizione degli effetti Stato I : (azioni di progetto, fessura formata ma serrata da forze di cucitura) Stato II finale (azioni di progetto, fessura aperta) = Stato I + stato F Stato F Azioni: solo quelle, uguali e contrarie alle forze di cucitura + 25

26 L ampiezza della fessura nel punto O generico è la risultante dei 3 termini: a) Rottura; b) distacco o trascinamento : b1) da movimento di corpo rigido b2) da deformazione F 1 F 0 F 2 O1 O O2 w = 2 v 26

27 (I) F 1 O 1 F 0 O v F 2 O 2 v=v(i) = v(f O ) + v(f 1 ) + v(f 2 ) = v(r) (0) + (R) F 1 v(r) = O 1 O 1 O R v = v(f O ) + v(r ) R O O 2 F 2 O 2 v(0) = 0 v(r) = v(i) Questa diversa modalità di applicazione del principio di sovrapposizione degli effetti riconduce il calcolo dell ampiezza v nel generico punto O all effetto di una sola forza R, applicata in O In R, infatti, grazie al modello 0, sono contenuti gli effetti delle altre due forze di cucitura, F1 ed F2. 27

28 δ1a Le punte di tensione 28

29 w i =ε L Caso a L ampiezza dipende dunque dalla localizzazione (dalla quale dipende L) e dalla presenza di eventuali percorsi vicini di maggiore rigidezza (dalla quale dipende ε ) e quindi anche dalla evoluzione, che ne modifica la localizzazione. (Vedi anche i relativi files) Caso b Analogia? F 0 R i A o i e h F 0 A o e M sq F 0 e = R i i 29

30 Il caso di una fessura che ha origine in una rottura locale prodotta da un cuneo Mod. ventaglio Tensioni di trazione di intensità infinita intorno alla cuspide Mod ruota N N cuneo e S E F prof. 0 F ing. Amedeo Vitone 0 cuneo End Start Cuspide di una fessura 30

31 Il caso di una fessura che ha origine in una rottura locale prodotta da un cuneo Mod. ruota Sttstr ruota nel mod ruota le tensioni di trazione intorno alla cuspide non sono di intensità infinita come nel mod ventaglio A È un sistema composto da due sttstr a circuito di segno opposto cuneo N S Start N E F 0 O F 0 End cuneo Cuspide di una fessura e Fig. xa

32 origine in una rottura prodotta da un flusso di trazione ruota Sttstr ruota A V V V V F 0 Cuspide di una fessura N Start S O N End E e 17 Fig. xa

33 origine in una rottura prodotta da un Sttstr beam flusso di trazione Modello dello stato F V V V V F 0 Cuspide di una fessura N Start S O N End E e 17 Fig. xa

34 origine in una rottura prodotta da un flusso di trazione La sottostruttura (sttstr) è diversa a seconda della disponibilità di altezza al di sopra della cuspide. In ogni caso ha la funzione di equilibrare le spinte verticali V che formano coppie autoequilibrate e che nascono per permettere a F0 di bypassare la cuspide della fessura per trovare l equilibrio nell uguale e contraria F0 dall altro lato della fessura. Per qualunque sttstr si verifica sempre una concentrazione di percorsi di trazione sulla punta della cuspide, che è all origine della propagazione della fessura 34

35 origine in una rottura prodotta da un flusso di trazione Mod. Modello dello stato F I percorsi O-O ed O -O allo stato F sono preferiti perché non richiedono investimento di energia, in quanto rappresentano percorsi di trazione allo stato I V V V V F 0 Cuspide di una fessura N Start S N End E O O O e 17 Fig. xa

36 origine in una rottura prodotta da un flusso di trazione Il percorso di trazione Allo stato II evita la fessura utilizando la sottostruttura percorso dello stato II percorso dello stato I percorso dello stato I Tratto del percorso di trazione dello stato I cancellato dai percorsi di compressione O-O ed O -O nello stato F Cuspide della fessura Modello dello stato II 36

37 Il risalto sulla barra equivale alla cuspide di una fessura 37

38 Fritz Leonhardt. C.A.& C.A.P. - Calcolo di progetto e tecniche costruttive Vol. IV: Verifiche della funzionalità delle costruzioni in c.a. & c.a.p. (fessurazioni-deformazioni-momenti) Capitolo 2: Limitazione delle fessurazioni e delle ampiezze delle fessure? Con barre ad aderenza migliorata l ampiezza della fessura al lembo esterno è sensibilmente maggiore di quella in corrispondenza della superficie della barra. Secondo Leonhardt ciò è conseguenza del formarsi delle fessure per rottura dell aderenza In corrispondenza dei risalti

39 w i ridotto : E d ridotto; R i elevato w i =2E d /R i Lungo questi itinerari l ulteriore investimento di E a causa delle fessure è minore di quello richiesto lungo questi altri w i elevato : E d elevato; R i ridotto S S E E

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