Gestione e Manutenzione delle Strutture

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1 Corso di Gestione e Manutenzione delle Strutture EDIFICI ESISTENTI CONSOLIDAMENTO DELLE STRUTTURE Prof. Emidio NIGRO Dipartimento di Ingegneria Strutturale Università di Napoli Federico II E. Nigro 1

2 Finalità del consolidamento Riparazione di strutture danneggiate: ripristino delle caratteristiche originarie di resistenza e rigidezza Rinforzo di strutture danneggiate: incremento delle caratteristiche originarie di resistenza e rigidezza, a causa di variazione di destinazione d uso, accertata insufficienza strutturale nei confronti dei carichi agenti, ecc. Adeguamento di strutture non danneggiate E. Nigro 2

3 PATRIMONIO EDILIZIO A RISCHIO E. Nigro 3

4 N.T.C. 2008: Cap. 8 - EDIFICI ESISTENTI Par. 8.2 CRITERI GENERALI Si distinguono da quelli di nuova costruzione a causa di incertezze inerenti la progettazione, l esecuzione, lo stato di conservazione e le patologie eventualmente presenti: Il progetto riflette lo stato delle conoscenze al tempo della costruzione. Il progetto poteva contenere difetti di impostazione concettuale e di realizzazione non immediatamente visibili (il progetto poteva anche non esistere affatto!). Tali edifici possono essere stati soggetti a terremoti passati o ad altre azioni accidentali, i cui effetti non sono manifesti. Possono essere presenti difetti di esecuzione, di confezionamento dei materiali strutturali, nonchè stati di degrado dei materiali. Pertanto: La valutazione della sicurezza strutturale, i metodi di analisi e di verifica, i valori dei coefficienti di sicurezza parziali devono essere correlati al livello di conoscenza delle E. Nigro strutture della costruzione. 4

5 EFFETTI DEL SISMA SULLE COSTRUZIONI ESISTENTI Assenza di criteri antisismici nelle Normative del passato. Carenze in termini di resistenza: dimensione elementi strutturali, quantità di armature longitudinali, armatura trasversale non idonea nelle travi con possibili crisi a taglio, Carenze in termini di duttilità: dimensioni elementi strutturali non adeguate (asse neutro di progetto non controllato), modesta azione di confinamento delle staffe nel calcestruzzo compresso dei pilastri con instabilità delle armature in compressione. Carenze in termini di dettagli costruttivi: ancoraggi non sufficienti delle armature in colonne e travi; tipo e numero di staffe inadeguato nei nodi trave-colonna. E. Nigro 5

6 Progetto dell intervento di consolidamento Esame della situazione statica attuale: schema strutturale resistente, rilievo dei dissesti ed individuazione delle cause, determinazione delle caratteristiche meccaniche e fisico-chimiche dei materiali, valutazione della capacità resistente residua della struttura Definizione dell ambiente sollecitante: definizione delle azioni e del livello da assumere nelle verifiche Stima della resistenza necessaria Definizione del tipo di intervento Verifica di sicurezza della struttura rinforzata E. Nigro 6

7 Problematiche di esecuzione Rispetto alla costruzione ex-novo, l intervento di consolidamento si differenzia per : difficoltà operative, connesse ai problemi di accesso per interventi all interno della costruzione e ad esigenze di non inter-rompere durante i lavori il ciclo produttivo, nel caso di edifici in-dustriali, o di non allontanare i residenti, per edifici di abitazione necessità economica di limitare al massimo i danni causati alla costruzione esistente (p.e. finiture, impianti, ecc.) dagli interventi di consolidamento E. Nigro 7

8 Problematiche di esecuzione utilizzo di tecniche non sufficientemente codificate, sia per le caratteristiche innovative proprie o dei materiali impiegati, sia perché difficilmente standardizzabili necessità di predisporre ed eseguire un programma di controllo della qualità dell intervento, p. e. attraverso il controllo, durante i lavori, delle caratteristiche dei materiali messi in opera e, ad intervento ultimato, l esecuzione di prove di carico E. Nigro 8

9 Consolidamento di strutture in calcestruzzo armato Consolidamento di strutture orizzontali (elementi prevalentemente inflessi) - travi - solai Consolidamento di strutture verticali (elementi compressi o pressoinflessi) - pilastri E. Nigro 9

10 Necessità del consolidamento - Strutture orizzontali - Incremento dei carichi - incremento dei carichi accidentali in magazzini e depositi - incremento dei carichi di traffico dei ponti - installazione di macchinari pesanti in edifici ad uso industriale - strutture soggette a vibrazioni - modifiche di destinazione d uso degli edifici Danni agli elementi strutturali - invecchiamento dei materiali edili - corrosione delle barre di armatura di acciaio - collisioni di veicoli - incendi E. Nigro 10

11 Necessità del consolidamento - Strutture orizzontali - Miglioramento dell efficienza statica - riduzione delle deformazioni - riduzione delle sollecitazioni nei ferri di armatura - riduzione dell ampiezza delle fessurazioni Modifiche del sistema strutturale - demolizione di pareti e colonne - demolizione di parti di solette per praticare aperture Difetti di progettazione o di costruzione - armature insufficienti - dimensioni strutturali insufficienti E. Nigro 11

12 Necessità del consolidamento - Strutture verticali - Incremento dei carichi - incremento dei carichi assiali - adeguamento sismico Difetti di progettazione o di costruzione - duttilità insufficiente - armature insufficienti - dimensioni strutturali insufficienti E. Nigro 12

13 ANALISI E DIAGNOSI DEI DISSESTI IN STRUTTURE IN CALCESTRUZZO ARMATO Dissesti statici (per carichi verticali): elementi strutturali soggetti a flessione, pressoflessione, taglio e torsione Danni ad elementi non strutturali Cedimenti delle fondazioni Danni dovuti all incendio Danni dovuti al sisma Danni provocati dalle colate rapide di fango E. Nigro 13

14 INDICE DELLA PRESENTAZIONE Obiettivo: delineare le varie fasi della progettazione dell adeguamento sismico di edifici esistenti in c.a. con riferimento a casi reali. Excursus Storico Normativo Caratteristiche di edifici progettati per soli carichi gravitazionali Rischio sismico Richiami sulla identificazione e sulla valutazione della sicurezza sismica di una costruzione esistente Casi studio: indagini diagnostiche e determinazione delle caratteristiche dei materiali E. Nigro 14

15 Quadro Normativo R.D e successivi decreti fino ai primi anni 20 R.D. n 832 del R.D. n 2229 del : Norme per l esecuzione delle opere in conglomerato cememtizio armato semplice Legge n 1086 del : Norme per la disciplina delle opere di conglomerato cementizio armato, normale e precompresso ed a struttura metallica e successivi decreti: D.M ; D.M ; D.M ; D.M ; D.M ; D.M ; Legge n 64 del : Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche e successivi decreti: D.M ; D.M ; D.M ; D.M ; O.P.C.M n 3274 del aggiornata con O.P.C.M. n 3431 del D.M e relativa circolare n 617 di febbraio 2009 E. Nigro 15

16 Criteri di progetto per carichi verticali Il progetto degli elementi strutturali si basa sul D.M. 30 maggio 1972 Norme tecniche alle quali devono uniformarsi le costruzioni in conglomerato cementizio, normale e precompresso ed a struttura metallica (pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale n 190 del 22 luglio 1972), emanato in base a quanto detto nell art. 21 della legge 1086/71, recante norme per la disciplina delle opere di conglomerato cementizio armato ed a struttura metallica. Calcolo delle sezioni: Il calcolo delle sezioni resistenti viene eseguito con i metodi della Scienza delle Costruzioni basati sull ipotesi di elasticità lineare dei materiali. Condizioni di carico: Le azioni si cumulano nel modo più sfavorevole, per ciascuna verifica, in un unica condizione di carico. Tensioni ammissibili: Calcestruzzo: Flessione Acciaio: σ c Compressione semplice 0.7 Rck = [kg/cm E. Nigro 16 σ c Tipo di acciaio Fe B 22 Fe B 32 [kg/cm 2 ] ]

17 Criteri di progetto per carichi verticali Descrizione dell edificio: Tipologie di impalcato: E. Nigro 17

18 Criteri di progetto per carichi verticali Progetto delle travi: Schema statico di trave continua Verifiche svolte per sollecitazioni di flessione e taglio con il metodo delle t.a. Le armature longitudinali sono spesso sagomate per un duplice contributo. Diametro staffe ridotto Progetto delle colonne: Sforzo normale centrato calcolando il carico per aree di influenza Armature rispettano due limiti: As > 0.6% Ac As < 5 % Ac E. Nigro 18

19 RISCHIO SISMICO Stime delle perdite complessive-costo dei danni subiti dagli edifici in termini economici e sociali che potranno interessare in un determinato periodo una certa area PERICOLOSITA x VULNERABILITA x ESPOSIZIONE E. Nigro 19

20 RISCHIO SISMICO PERICOLOSITA SISMICA: Probabilità di superamento di una soglia stabilita di intensità in una determinata area ed in un determinato intervallo di tempo CARATTERISTICA FISICA DEL TERRITORIO VULNERABILITA : la propensione di un bene a subire un danno di un certo grado per effetto di un evento sismico di assegnata intensità in un determinato intervallo di tempo CARATTERISTICA PROPRIA DEL BENE ESPOSIZIONE: la perdita economica attesa a seguito di un evento sismico (riferisce alla qualità e quantità dei beni esposti all evento) STIMA DEL VALORE DEI BENI DISTRUTTI DAL SISMA E. Nigro 20

21 N.T.C. 2008: Cap. 8 - EDIFICI ESISTENTI Par. 8.2 CRITERI GENERALI Si distinguono da quelli di nuova costruzione a causa di incertezze inerenti la progettazione, l esecuzione, lo stato di conservazione e le patologie eventualmente presenti: Il progetto riflette lo stato delle conoscenze al tempo della costruzione. Il progetto poteva contenere difetti di impostazione concettuale e di realizzazione non immediatamente visibili (il progetto poteva anche non esistere affatto!). Tali edifici possono essere stati soggetti a terremoti passati o ad altre azioni accidentali, i cui effetti non sono manifesti. Possono essere presenti difetti di esecuzione, di confezionamento dei materiali strutturali, nonchè stati di degrado dei materiali. Pertanto: La valutazione della sicurezza strutturale, i metodi di analisi e di verifica, i valori dei coefficienti di sicurezza parziali devono essere correlati al livello di conoscenza delle E. Nigro strutture della costruzione. 21

22 8.3 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA Nella verifica di sicurezza di una struttura esistente esistono a priori una serie di incertezze, che non sono presenti nella progettazione di una struttura nuova: Qualità e caratteristiche meccaniche dei materiali Degrado ed ammaloramento dei materiali strutturali (corrosione armature, carbonatazione calcestruzzo, ) Schema strutturale e dimensioni degli elementi strutturali Disposizione e quantità delle armature, dettagli costruttivi Sistema di fondazione (tipo, dimensioni, profondità piano di posa, ) Eventuali modifiche strutturali apportate nel corso della vita di un edificio (sopraelevazioni, ampliamenti, ) Caratteristiche meccaniche del terreno di fondazione. La disponibilità della documentazione progettuale e/o estese indagini in situ (rilievo delle strutture e prove su materiali e strutture) possono colmare le lacune portando a livelli di conoscenza sufficienti, tali da giustificare anche l adozione di coefficienti di sicurezza ridotti. E. Nigro 22

23 LIVELLI DI CONOSCENZA La quantità e la qualità dei dati acquisiti determina il metodo di analisi ed i valori dei coefficienti parziali di sicurezza, ovvero: MAGGIORE CONOSCENZA SIGNIFICA MAGGIORE SICUREZZA TRE LIVELLI DI CONOSCENZA: Livello di Conoscenza Limitata (LC1) Livello di Conoscenza Adeguata (LC2) Livello di Conoscenza Accurata (LC3) ASPETTI CHE DEFINISCONO IL LIVELLO DI CONOSCENZA: Geometria (caratteristiche geometriche elementi strutturali) Dettagli strutturali (quantità e disposizione delle armature, collegamenti tra elementi strutturali, consistenza degli elementi non strutturali collaboranti, ) Materiali (proprietà meccaniche dei materiali) E. Nigro 23

24 DEFINIZIONE LIVELLI DI CONOSCENZA E FATTORI DI CONFIDENZA E. Nigro 24

25 LIVELLI DI RILIEVO E PROVE EDIFICI IN C.A. Per ogni tipo di elemento primario (trave, pilastro, ) Verifiche Rilievo dettagli costruttivi Prove sui materiali Limitate Estese Esaustive Quantità e disposizione delle armature verificate per almeno il 15% degli elementi Quantità e disposizione delle armature verificate per almeno il 35% degli elementi Quantità e disposizione delle armature verificate per almeno il 50% degli elementi 1 provino di calcestruzzo per 300 mq di piano 1 campione di armatura per piano 2 provini di calcestruzzo per 300 mq di piano 2 campioni di armatura per piano 3 provini di calcestruzzo per 300 mq di piano 3 campioni di armatura per piano E. Nigro 25

26 TIPOLOGIE DI PROVE PER STRUTTURE IN C.A. Informazione richiesta Comportamento statico e resistenza elementi strutturali inflessi (solai e travi) Resistenza del calcestruzzo Degrado calcestruzzo Tipologie di prova disponibili Prove di carico con misura delle deformazioni Carotaggi e microcarotaggi con prove di rottura a compressione Metodi ultrasonici Metodo sclerometrico e SonReb Prove di pull-out Prove per la determinazione della profondità di carbonatazione Analisi chimiche E. Nigro 26

27 TIPOLOGIE DI PROVE PER STRUTTURE IN C.A. Informazione richiesta Resistenza dell acciaio per armature Individuazione delle armature Degrado acciaio per armature Dimensioni e profondità fondazioni Tipologia di prova disponibili Prelievo campioni di armatura con prova di rottura a trazione Saggi diretti Rilievi pacometrici Prove di avanzamento della corrosione nelle barre Saggi diretti (scavi) Rilievi Georadar E. Nigro 27

28 CASO DI STUDIO - CARPENTERIA E. Nigro 28

29 CASO DI STUDIO - FOTO E. Nigro 29

30 CASO DI STUDIO - FOTO E. Nigro 30

31 PROGRAMMA DI INDAGINI E PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prelievo campioni di calcestruzzo (carote φ100 mm) e relative prove di rottura a compressione (n. 16 prove in totale: n. 3 al piano primo, n. 2 al piano terra, n. 3 al 1 piano seminterrato, n. 3 al 2 piano seminterrato, n. 2 al 3 piano seminterrato, n. 3 al 4 piano seminterrato); Prove di carbonatazione su tutte le carote prelevate; Prove ultrasoniche sui campioni di calcestruzzo prelevati (n. 16 prove); Prove ultrasoniche eseguite in altri siti (n. 36 prove); Prove di pull-out nel calcestruzzo delle rampe scala (n. 2 prove); Prelievo di campioni di armatura e relative prove di trazione (n. 4 prove); Determinazione del grado di corrosione sui campioni di armatura prelevati; Misure pacometriche e saggi diretti per la individuazione dei ferri di armatura; Prove di carico su solai (n. 2 prove: solaio di calpestio del 1 piano seminterrato, solaio di calpestio del 3 piano seminterrato); Indagine per il rilievo delle fondazioni esistenti costituita da n. 1 saggio. E. Nigro 31

32 PROVE DI CARICO SU STRUTTURE Prove di carico su solai/travi: Prove con martinetti Prove con carichi distribuiti (materassi riempiti d acqua) E. Nigro 32

33 PROVE DI CARICO SU STRUTTURE Prove di carico su solai con materasso ad acqua: E. Nigro 33

34 PROVE DI CARICO SU STRUTTURE Prove di carico su solai con materasso ad acqua: E. Nigro 34

35 PROVE DI CARICO SU STRUTTURE Prove di carico su solaio di copertura con materasso ad acqua: E. Nigro 35

36 PROVE DI CARICO SU STRUTTURE Prove di carico su solaio di copertura con materasso ad acqua: E. Nigro 36

37 PROVE DI CARICO SU STRUTTURE Prove di carico su solai con materasso ad acqua: E. Nigro 37

38 INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI DELLE PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Carotaggi e microcarotaggi: Estrazione in situ di carote φ100 (o microcarote φ60) da elementi in calcestruzzo Prove di rottura a compressione (in laboratorio) Deduzione della resistenza cubica a compressione mediante correlazione con la resistenza misurata sulla carota. N.B.: E una prova distruttiva : occorre stabilire con oculatezza il numero e la localizzazione dei prelievi. E. Nigro 38

39 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Carotaggi e microcarotaggi: Attrezzatura E. Nigro 39

40 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Carotaggi e microcarotaggi: Esempi di esecuzione E. Nigro 40

41 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Carotaggi e microcarotaggi: Esempi di esecuzione E. Nigro 41

42 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Carotaggi e microcarotaggi: Esempi di esecuzione E. Nigro 42

43 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Carotaggi e microcarotaggi: Esempi di esecuzione E. Nigro 43

44 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Microcarotaggi: φ60 ed φ30 mm E. Nigro 44

45 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Carotaggi e microcarotaggi: Esempi di esecuzione E. Nigro 45

46 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Carotaggi e microcarotaggi: Esempi di esecuzione E. Nigro 46

47 CASO DI STUDIO INDIVIDUAZIONE PROVE Dimensione in pianta 2100m 2 Prelievo campioni di calcestruzzo (carote φ100 mm) e relative prove di rottura a compressione (n. 24 prove in totale) Prove di valutazione del modulo elastico del calcestruzzo Misure pacometriche per la individuazione dei ferri di armatura; Prove SonReb su tutti i principali elementi sismo-resistenti Carotaggio Prova SONREB E. Nigro 47

48 CASO DI STUDIO ESECUZIONE PROVE E. Nigro 48

49 CASO DI STUDIO ESECUZIONE PROVE E. Nigro 49

50 CASO DI STUDIO POSSIBILI CRITICITA E. Nigro 50

51 CASO DI STUDIO POSSIBILI CRITICITA E. Nigro 51

52 CASO DI STUDIO POSSIBILI CRITICITA E. Nigro 52

53 CASO DI STUDIO POSSIBILI CRITICITA E. Nigro 53

54 PROVE SU MATERIALI Prove compressione: Rotture soddisfacenti provini cilindrici E. Nigro 54

55 PROVE SU MATERIALI Prove compressione: Rotture non soddisfacenti provini cilindrici E. Nigro 55

56 PROVE SU MATERIALI Prove di compressione: Esempi di esecuzione E. Nigro 56

57 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prove di compressione: Esempi di esecuzione E. Nigro 57

58 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prove di compressione: Esempi di esecuzione E. Nigro 58

59 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prove di compressione: Valutazione del modulo elastico del calcestruzzo (UNI6556) SG1 Sg1 SG2 Sg2 SG3 Sg E E E E E E E E E E E-04 E. Nigro 59

60 INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI DELLE PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Parametri che influenzano la resistenza del calcestruzzo: Diametro del provino: fcarota Φ50 è circa 6% minore di fcarota valutata su Φ100 Prove su carote più grandi sono più affidabili Rapporto h/d: al diminuire del rapporto h/d cresce la resistenza della carota, effetto cerchiante di piatti di prova sulle facce del provino. h/d 1 Umidità: campione asciutto ha resistenza 10/14% più alta di campione umido Presenza di armature Direzione di perforazione: perforazioni perpendicolari alla direzione del getto riducono la resistenza del 5/8% rispetto a perforazioni parallele. Trascurabile per Rck > 35 Mpa. Ridotta dimensione degli inerti: da luogo a microfratture E. Nigro 60

61 INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI DELLE PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Valutazione della resistenza del calcestruzzo: Prove di rottura a compressione (in laboratorio) sulle carote estratte e valutazione della resistenza nella carota Correlazioni tra la resistenza misurata sulla carota e la resistenza cubica a compressione: British Standard: R cub = f carota k φ / h k=2.5 per prelievo orizzontale, k=2.3 per prelievo verticale; φ ed h diametro ed altezza della carota (in genere φ/h = 0.5). ACI: R cub = f carota F l Fdia Fm c Fd d Altre correlazioni: R cub = f 0.83 carota k1 β φ / h 2.65 f carota φ / h k 1 =2.0 per prelievo orizzontale, k 1 =1.84 per prelievo verticale β=1.10 per tener conto del disturbo arrecato al campione. E. Nigro 61 = = 2.5 f carota φ / h

62 INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI DELLE PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Valutazione della resistenza del calcestruzzo: E. Nigro 62

63 INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI DELLE PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Valutazione della resistenza del calcestruzzo: PROVE DI COMPRESSIONE SU CAROTE Φ=100 mm N. Sigla Piano Elemento Dimensioni Area mm RESISTENZA mm 2 f car [N/mm 2 ] R c [N/mm 2 ] R c [N/mm 2 ] 1 C6/1 primo trave ,4 20,6 2 C6/2 primo pilastro ,6 20,8 20,7 3 C6/3 primo pilastro ,1 22,7 4 C5/1 terra pilastro ,1 18,9 20,8 5 C5/2 terra pilastro ,4 20,6 6 C4/1 1 semin. pilastro ,0 20,1 20,3 7 C4/2 1 semin. pilastro ,0 21,3 8 C4/3 1 semin. trave ,5 23,2 22,2 9 C3/1 2 semin. pilastro ,9 21,2 10 C3/2 2 semin. pilastro ,8 19,8 20,5 11 C3/3 2 semin. pilastro ,6 20,8 Me dia 12 C2/1 3 semin. pilastro ,2 22,8 21,8 20,8 13 C2/2 3 semin. trave ,9 22,4 Sca rto 14 C1/1 2 semin. trave ,1 18,9 20,7 0,9 15 C1/2 2 semin. pilastro ,3 20,4 C.d.V. 16 C1/3 2 semin. pilastro ,4 18,0 19,2 0,044 RIEPILOGO R ck,min R ck R c,media = 20,8 17,3 17,3 R c,min = 19,2 22,7 E. Nigro 63

64 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prove ultrasoniche sul calcestruzzo: Prova non distruttiva Procedimento di misura indiretta della resistenza a compressione mediante correlazione con i risultati dei carotaggi. Misura della velocità di propagazione delle onde attraverso il calcestruzzo. E. Nigro 64

65 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prove ultrasoniche sul calcestruzzo: Preparazione della maglia di prova E. Nigro 65

66 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prove ultrasoniche sul calcestruzzo: Possibilità di informazioni sulla consistenza del calcestruzzo e sulla presenza di fessure. E. Nigro 66

67 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prove ultrasoniche sul calcestruzzo: Procedimento di misura indiretta della resistenza a compressione mediante correlazione con i risultati dei carotaggi: misura della velocità V di propagazione delle onde nei siti sede di carotaggio (e/o misura sulle carote estratte); costruzione della curva di correlazione velocitàresistenza; E. Nigro 67

68 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prove ultrasoniche sul calcestruzzo Curva di correlazione velocità-resistenza: Resistenza cubica N/m 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 y = 0,0189x - 45,891 R 2 = 0, Velocità m/s N. Sigla Pia no Velocità Ultrasuoni (m/sec) E. Nigro 68 R c [N/mm 2 ] 1 U1 primo ,1 2 U2 primo ,8 3 U3 primo ,1 4 U4 primo ,9 5 U5 primo ,8 6 U6 primo ,9 7 U1 terra ,8 8 U2 terra ,1 9 U3 terra ,4 10 U4 terra ,3 11 U5 terra ,0 12 U6 terra ,0 13 U1 1 semin ,6 14 U2 1 semin ,9 15 U3 1 semin ,6 16 U4 1 semin ,8 17 U5 1 semin ,0 18 U6 1 semin ,9 19 U1 2 semin ,3 20 U2 2 semin ,7 21 U3 2 semin ,6 22 U4 2 semin ,8 23 U5 2 semin ,1 24 U6 2 semin ,6 25 U1 3 semin ,3 26 U2 3 semin ,9 27 U3 3 semin ,9 28 U4 3 semin ,3 29 U5 3 semin ,5 30 U6 3 semin ,7 31 U1 4 semin ,1 32 U2 4 semin ,5 33 U3 4 semin ,5 34 U4 4 semin ,0 35 U5 4 semin ,5 36 U6 4 semin ,0 R c,m edia = 22,0

69 l analisi viene completata con la misura della velocità di propagazione in altre parti della struttura, ottenendosi una informazione indiretta sui valori e sulla omogeneità della distribuzione delle resistenze del calcestruzzo nella struttura. Determinazione del modulo elastico a partire dalla velocità: E c din 2 ( + ν) ( 1 2ν) ( 1 ν) , = V ρ V [ N / mm E c, stat = Ec, din (V in m/s) Tabella con valori indicativi di correlazione velocità-resistenza: ] N.B.: PROVA NON DISTRUTTIVA E. Nigro 69

70 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prove sclerometriche sul calcestruzzo: Procedimento di misura indiretta della resistenza a compressione mediante correlazione con la resistenza del calcestruzzo alla penetrazione: Sclerometro a penetrazione Sclerometro a rimbalzo E. Nigro 70

71 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prove sclerometriche sul calcestruzzo: Curva di correlazione tra l indice di rimbalzo e la resistenza a compressione del calcestruzzo: R B c = A I m E. Nigro 71

72 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Osservazioni su Prove ultrasoniche sul calcestruzzo: rapporto acqua/cemento A/C: aumentando A/C la velocità rimane pressoché costante mentre la resistenza può diminuire significativamente età del conglomerato: a causa delle microfessurazioni che si verificano nel tempo, la velocità tende a diminuire con l età di stagionatura, al contrario della resistenza che generalmente aumenta nel tempo per il continuare delle reazioni di indurimento contenuto di umidità: all aumentare del contenuto di umidità si registra un aumento della velocità fino al 5% ed una diminuzione della resistenza Osservazioni su Prove sclerometriche sul calcestruzzo: strato superficiale di calcestruzzo, per cui il risultato può non essere rappresentativo del calcestruzzo interno (carbonatazione) contenuto di umidità fa sottostimare l indice di rimbalzo E. Nigro 72

73 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prove SONREB: Curva di correlazione tra l indice di rimbalzo, velocità resistenza a compressione del calcestruzzo: e la R c = A I B m V C m E. Nigro 73

74 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prove di pull-out sul calcestruzzo: Si misura la forza di estrazione di un tassello appositamente inserito nel calcestruzzo e si ottiene una stima della resistenza del calcestruzzo in situ utilizzando la seguente correlazione: 2 R cub = F [ N / mm ] ( F in kn) E. Nigro 74

75 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prove per la caratterizzazione dell acciaio: prelievo di campioni di barre di armatura da elementi strutturali significativi (preferibilmente in zone poco sollecitate); prove di trazione (in laboratorio) con determinazione diretta della resistenza a trazione dell acciaio e dell allungamento a rottura; prova di tipo distruttivo : è necessario l immediato ripristino delle armature prelevate mediante saldatura di nuovi monconi di armatura alle armature esistenti nelle zone di prelievo; in genere i valori della resistenza a trazione sono poco dispersi per ciascuna tipologia di acciaio: possibile riduzione del numero di prove? E. Nigro 75

76 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prove pacometriche per la determinazione della quantità di armatura: Prova non distruttiva. Metodo basato sulla induzione elettromagnetica. E. Nigro 76

77 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prove pacometriche per la determinazione della quantità di armatura: Prova non distruttiva. Metodo basato sulla induzione elettromagnetica. E. Nigro 77

78 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prove pacometriche: Correlazione diametro tondino/copriferro. E. Nigro 78

79 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prove pacometriche e saggi diretti per rilevazione armature. E. Nigro 79

80 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prelievo barre di armatura e prove di trazione. E. Nigro 80

81 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prelievo barre di armatura e prove di trazione. E. Nigro 81

82 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prelievo barre di armatura e prove di trazione. E. Nigro 82

83 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prelievo barre di armatura e prove di trazione. E. Nigro 83

84 PROVE SU MATERIALI E STRUTTURE Prelievo barre di armatura e prove di trazione. PROVE DI TRAZIONE SU BARRE D'ACCIAIO Piano Elem ento Diam etro Area RESISTENZA mm mm 2 f y [N/mm 2 ] f t [N/mm 2 ] f t / f y terra pilastro ,1 349,2 1,60 2 semin. pilastro ,3 355,4 1,57 3 semin. trave ,1 353,4 1,59 3 semin. trave ,6 360,8 1,52 Media 226,0 354,7 1,57 Scarto 8,4 4,8 C.d.V. 0,037 0,014 E. Nigro 84

85 FATTORI DI CONFIDENZA Variazione coefficienti parziali di sicurezza sui materiali in funzione del livello di conoscenza: Livello di Conoscenza Fattori di confidenza Verifiche di resistenza in elementi duttili e fragili Definizione sollecitazioni trasmesse dagli elementi duttili ai fragili LC1 Limitata 1.35 f m /1.35/γ f m *1.35/γ LC2 Adeguata 1.20 f m /1.20/γ f m *1.20/γ LC3 Accurata 1.00 f m /1.00/γ f m *1.00/γ γ c = γ s = 1.15 E. Nigro 85

86 DEFINIZIONE RESISTENZE DI CALCOLO Materiali degli Elementi Strutturali in C.A. Esistenti (Verifica Sismica) Elementi strutturali duttili (Flessione, Presso tensoflessione) : R cm = N/mm 2 f R FC cm cd = = = N / mm 2 f FC ( R ) 3 2 cm ( 20.80) ctd = = = 220 = f yk = 220 N/mm 2 2 f f yk yd = = FC 220 N / mm 1.43 N / mm E. Nigro 86

87 DEFINIZIONE RESISTENZE DI CALCOLO Materiali degli Elementi Strutturali in C.A. Esistenti (Verifica Sismica) Elementi/Meccanismi resistenti fragili (Taglio) : R cm = N/mm 2 f R FC γ cm cd = = = c 9.17 N / mm 2 f ( R ) ( 20.80) 2 cm ctd = = = FC γ c N / mm f yk = 220 N/mm 2 f f yk = FC γ 220 = yd = s N / mm 2 E. Nigro 87