PATOLOGIA E DIAGNOSTICA DEL CEMENTO ARMATO

Transcript

1 Raffaele Pucinotti PATOLOGIA E DIAGNOSTICA DEL CEMENTO ARMATO INDAGINI NON DISTRUTIIVE E CAROTAGGI NELLE OPERE DA CONSOLIDARE Degrado e invecchiamento Monitoraggio strutturale Controlli non distruttivi Materiali da costruzione Danneggiamento degli edifici Vita utile delle costruzioni Danneggiamento strutturale Sicureua delle strutture Diagnosi degli stati di degrado Interventi di restauro Interventi di consolidamento Esempi pratici DARIO FLACCOVIO EDITORE

2 Università IUAV di Venezia S.B.D. M 6086 BIBLIOTECA CENTRALE

3 / o ~o~ ~,\o Raffaele Pucinotti Patologia e diagnostica del cemento armato ISTITUTO UNIVERSITARIO ARCHITETTURA ---VENEZIA AREA SERVIZI BIBLIOGRAFICI E DOCUMENTALI BIBLIOTECA CENTRALE INV -:/. 5 '.735 DARIO FLACCOVIO EDITORE I'.' I. D

4 INDICE Introduzione... pag LA DURABILITÀ DEL CALCESTRUZZO 1.1. Cenni storici...» Principali cause di degrado del calcestruzzo...» Cause di tipo chimico.....» Attacco di solfati, solfuri e cloruri...» Reazioni alcali-aggregati...» Carbonatazione...» Cause di tipo fisico...» Variazioni termoigrometriche: cicli di gelo-disgelo...» Ritiro...» Calore di idratazione...» Incendio...» Cause di tipo meccanico...» Effetti prodotti da abrasione, erosione, esplosioni, vibrazioni, urti e sisma...» Cause di tipo tecnologico...» Utilizzo di calcestruzzi di qualità scadente, inadeguatezza degli spessori dei copriferri, scarsi controlli in fase di esecuzione....» Cause di tipo progettuale...» 27 I Strutture realizzate in mancanza di calcoli strutturali oppure per le quali questi risultano inadeguati...» Corrosione delle armature...» 28 I.J.l. Cause di tipo chimico...» 29 I Carbonatazione...» 29 I Correnti vaganti...» 30 I Cloruri...» Rottura del cemento armato...» I. Rottura fragile...» Rottura duttile...» 32

5 2. IL PROCESSO DIAGNOSTICO Premessa Prima fase: pre-diagnosi Il rilievo Seconda fase: indagini in situ I. Prove non distruttive sul calcestruzzo Determinazione del potenziale di corrosione Prove sclerometriche Indagini ultrasoniche Indagini penetrometriche Prove estrattive I metodi combinati Prove sulle armature metalliche Indagini radar Indagini pacometriche Terza fase: estrazione di campioni Prelievo di campioni cilindrici Prelievo di spezzoni metallici Quarta fase: prove di laboratorio Determinazione della resistenza a compressione su campioni di calcestruzzo cilindrici Determinazione della resistenza a trazione sugli spezzoni metallici Quinta fase: diagnosi Individuazione delle cause perturbatrici Valutazione delle condizioni di sicurezza Progetto degli interventi di rinforzo... pag. 34» 34» 34» 35» 35» 37» 40» 43» 48» 51» 54» 56» 56» 61» 61» 62» 62» 63» 63» 65» 66» 66» 67» INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI Premessa Prove sul calcestruzzo Prove sclerometriche l. Costruzione delle curve di taratura Indagini ultrasoniche Curve di correlazione Indagini penetrometriche Correlazioni e taratura Prove estrattive Curva di correlazione Utilizzo di metodi combinati Correlazioni e taratura Prove sulle carote Prove sulle armature metalliche...» 70» 70» 70» 71» 74» 75» 79» 81» 83» 83» 84» 87» 89» 95

6 APPENDICE A~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Premessa pag. 98 A.1. Concetti fondamentali di statistica...» 98 A.2. Regressione ai minimi quadrati...» 100 A.2.1. Regressione lineare...» 100 A.2.2. Criteri di valutazione dell'approssimazione ottima...» 101 A.2.3. Retta che determina i minimi quadrati...» 101 A.2.4. Quantificazione dell'errore nella regressione lineare...» 102 A.2.5. Applicazioni della regressione lineare: linearizzazione di relazioni non lineari» 104 A.2.6. Conclusioni...» 107 APPENDICEB ~~~~~~~~~~~~~~- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Premessa» 11 o Norme UNI: Ente Nazionale Italiano di unificazione...» 110 Norme ACI: American Concrete Institute...» 118 Norme BS: British Standard...» 120 Rilem: Draft Recommendation...» 123 Ordinanza sismica » 123 Bibliografia » 125

7 DARIO FLACCOVJO EDITORE PATOLOGIA E DIAGNOSTICA DEL CEMENTO ARMATO INDAGINI NON DISTRUTIIVE E CAROTAGGI NELLE OPERE OA CONSOLIDARE Lo studio delle indagini non distruttive ha avuto un forte sviluppo intorno agh anni '70 e '80, quando è stata messa a punto la maggior parte delle tecniche oggi apphcabih nell'ambito delle costruzioni civili e ultimamente, anche a causa di numerosi crolli avvenuti senza cause apparenti, la corretta conduzione di mdagin1 non distruttive e la giusta interpretazione dei risultati, sta risvegliando l'interesse della comunità scientifica. Con l'ordinanza P.C.M. n del 20/03/2003 viene sottolineata l'importanza del controllo dello stato di salute" degli edifici esistenti attraverso la prescrizione di indagini e rilievi in situa cui corrispondono diversi livelli di conoscenza e, di conseguenza, differenti metodi di analisi e coefficienti di sicurezza accettabili. In ultimo, 11 Testo unitario - Norme tecniche per le costruzioni - al punto 9.2 recita:"... Per le strutture per le quali non sia reperibile il progetto esecutivo dell'opera,..., si potrà impostare una campagna di accertamenti in situ possibilmente mediante prove non distruttive... ". Ancora al punto prescrive che, le costruzioni esistenti, devono essere sottoposte a valutazione della sicurezza quando ricorrono le situazioni di seguito riportate: per scadenza della vita di servizio; nel caso d1 riduzione della capacità resistente dei materiali o elementi strutturali nel loro insieme; a seguito di azioni ambientali (sisma, vento, ecc.) che abbiano compromesso la capacità resistente della struttura; per degrado e decadimento delle caratteristiche meccaniche dei materiali dei componenti strutturali della struttura nel suo complesso; m caso di azioni accidentali (urti, incendi, esplosioni) e di funzionamento anomalo; per riscontrati errori d1 progetto o di costruzione; a seguito d1 un cambio della destinazione d'uso della costruzione che comporti la variazione dei carichi. lluesto testo è rivolto a1 professionisti e agli studenti delle Facoltà di Ingegneria e Architettura, e si propone come strumento utile per. l'mterpretaz1one dei risultati di indagini non distruttive condotte m s1tu su elementi strutturali in cemento armato; la stima della resistenza a compressione del calcestruzzo mediante la valutazione delle resistenze su campioni cilindrici (carote) estratti dagli elementi strutturali indagati. Si propone quindi come un valido strumento di supporto nella valutazione diagnostica del degrado strutturale di elementi in cemento armato. IW'fAru Pucwam ha 1111z11to 11 sua camera lllllvl!rsttana con d donomo d1 ncerc1 in 1ngegnen1 strutturale presso le Univarsità di Cat1m1 e d1 Reggio Calabna in sedi consorziate; ha conseguito li 11tolo di dottore d1 ncerca presentando Il d1ssartazjone f111al.a presso la Fa colti dj Ingegneria deu'unrvers1ti degti Studi di Bologna. Ora è ncarcatore confennato d1 Tecnici dene costruzioni presso rurwersttà degli Studi Med11erran11 d1 Reggt0 Calabna, ove ha tenuto col'si d1 Tecnica delle costtuz100~ Teon1 e progetto di ponti, Riabilitazione strutturale. Ha inoltt1 tenuto levom e seminan in numerosi corsi di egg1omamento profewon1lo - l&bn IO M N J~~llmJ!~ DF680S li