POLITECNICO DI TORINO Professor Alessandro De Stefano PROVINCIA DI TORINO Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica Via VERIFICA DI VULNERABILITA SISMICA ITC PASCAL Via Carducci, n. 4 - GIAVENO (TO) RELAZIONE PROVE SULLA STRUTTURA E SUI MATERIALI Prof. Alessandro De Stefano Politecnico di Torino Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica Corso Duca degli Abruzzi, 24 10129 Torino Italia tel: +39 011 564 4819 fax: +39 011 564 4899 e-mail: alessandro.destefano@polito.it url: www.polito.it/ricerca/dipartimenti/distr/
Verifica vulnerabilità sismica ISTITUTO PASCAL GIAVENO pag. 2 INDICE Introduzione...3 Metodologie di indagine, apparecchiature e certificazioni...3 Prove di pull-out...3 Prelievo di campioni cilindrici di calcestruzzo (UNI EN 12504 pt.1)...3 Prova di compressione su provini cilindrici di cls indurito (UNI EN 12390/3)...3 Certificazioni...3 Procedura di indagine...4 PROVE ISTITUTO PASCAL - GIAVENO...5 PROVE CON MARTINETTI PIATTI... 13 Rilievo magnetometrico e prove meccaniche sui ferri...17
Verifica vulnerabilità sismica ISTITUTO PASCAL GIAVENO pag. 3 Introduzione La presente relazione è stata redatta a seguito della campagna di indagine svolta presso l ISTITUTO PASCAL Via Carducci, n. 4 GIAVENO su incarico della Provincia di Torino. Oggetto dell indagine sono i corpi principali dello stabile, sul quale sono stati analizzati un numero campione di pilastri e travi in calcestruzzo armato, distribuiti sui vari livelli dell edificio e la caratterizzazione della tipologia di muratura secondo le richieste da normativa (punto 11.2.3.3 OPCM 3431/05) tenendo conto della ripetitività delle strutture. Le prove effettuate sono finalizzate alla valutazione della resistenza meccanica degli elementi strutturali al fine di conseguire una conoscenza Esaustiva ai sensi della OPCM 3274-3431 mediante prelievi di calcestruzzo ottenuti da carotaggio e metodologie indirette tramite prove di pull-out. Il numero dei punti oggetto di indagine e la loro localizzazione nell edificio è stata stabilità secondo l obiettivo di ottenere una adeguata distribuzione statistica dei risultati. Metodologie di indagine, apparecchiature e certificazioni Prove di pull-out Le prove sono state eseguite secondo la tmtodica indicata nella Norma UNI EN 10002-92. Prelievo di campioni cilindrici di calcestruzzo (UNI EN 12504 pt.1) Il prelievo di calcestruzzo allo stato indurito è stato eseguito con carotatrice equipaggiata con foretto a corona diamantata. Prova di compressione su provini cilindrici di cls indurito (UNI EN 12390/3) Le prove sono state eseguite mediante bilancia Dini Argeo TRB portata 6,5 kg, divisione in 0,1g (taratura 5364 del 13/04/05); bilancia Eurobil portata 8000g, divisione in 0,1g (taratura 5366 del 13/04/05); pressa Metrocom da 3000 kn (taratura 23475 del 08/11/04). Certificazioni Tutte le indagini in sito sono state eseguite direttamente o sotto la diretta supervisione di personale qualificato. Tutte le prove di laboratorio sono state svolte presso il Laboratorio di Prove sui Materiali del Politecnico di Torino, c.so Duca degli Abruzzi, 24 10129 Torino, Laboratorio Autorizzato dal Ministero dei Lavori Pubblici secondo D.M. 52655 del 24/11/2004.
Verifica vulnerabilità sismica ISTITUTO PASCAL GIAVENO pag. 4 Procedura di indagine Per ogni elemento strutturale o piazzola di indagine sono state investigate porzioni di superficie di circa 1 m² su ogni lato accessibile dell elemento in questione. I rinforzi metallici individuati sono stati evidenziati con tracciatura a gesso, quando possibile ne sono stati misurati i diametri.
Verifica vulnerabilità sismica ISTITUTO PASCAL GIAVENO pag. 5 PROVE ISTITUTO PASCAL - GIAVENO
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Verifica vulnerabilità sismica ISTITUTO PASCAL GIAVENO pag. 13 PROVE CON MARTINETTI PIATTI
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Verifica vulnerabilità sismica ISTITUTO PASCAL GIAVENO pag. 17 Rilievo magnetometrico e prove meccaniche sui ferri. Tenendo in conto che è stato recuperato il progetto originale e che le caratteristiche dell acciaio sono state chiarite, si è proceduto a prelevare esclusivamente campioni di cls verificando in opera e la disposizione ed il valore nominale dei diametri delle barre. Il rilievo magnetometrico dei rinforzi metallici ha permesso di definire la tipologia e il quantitativo di armatura su tutti i lati accessibili degli elementi investigati; in alcuni casi si è ricorso alla scopertura dei ferri per consentirne la misura esatta dei diametri e conseguentemente tarare per confronto il localizzatore di armature. Le armature utilizzate sono di tipo liscio e in tutti i casi in cui è stato possibile un confronto con le tavole originali di progetto è stata riscontrata una totale corrispondenza dei ferri in termini di dimensione e numero.
Verifica vulnerabilità sismica ISTITUTO PASCAL GIAVENO pag. 18 1.1 Resistenza meccanica del calcestruzzo considerazioni introduttive. Nell ambito della presente indagine le caratteristiche meccaniche del calcestruzzo sono state valutate mediante prove dirette (prelievo di campioni cilindrici e prova di compressione secondo UNI EN 12504 pt.1 e UNI EN 12390/3) e prove indirette non distruttive di estrazione di tasselli post-inseriti (UNI EN 12504-3/03). Il calcolo della resistenza meccanica del calcestruzzo è stata eseguita seguendo il protocollo proposto dal Prof. A. Masi [1], fatto proprio dalle recenti Linee guida per la valutazione della vulnerabilità sismica degli edifici strategici e rilevanti emanate dal Centro di Competenza Regionale su Rischio Sismico della Regione Basilicata. 1.2 Calcolo della resistenza a partire dai valori di compressione su carote Secondo quanto esposto nell appendice C del documento prima citato Indagini e metodi per la stima della resistenza del calcestruzzo in-situ i valori di resistenza fcar ottenuti sulle carote devono essere convertiti nelle corrispondenti resistenze cilindriche in situ fcis mediante la seguente relazione: f cis = Ch / D C dove: Ch/D = coefficiente correttivo di snellezza funzione di diametro e altezza della carota pari a 2/(1,5+D/h) Cdia = coefficiente correttivo per diametri diversi da 100mm (sempre pari a 1,043 nella presente indagine) Ca = coefficiente correttivo relativo alla presenza di armature incluse. Cd = coefficiente correttivo per il disturbo arrecato al campione nel corso del prelievo (nella presente indagine posto 1,20, valore consigliato per resistenze < 20 MPa). Le resistenze cilindriche in situ così ricavate sono successivamente convertite in resistenze cubiche Rc = 1/0,83 fcis e questi valori hanno costituito la base per la successiva taratura dei responsi provenienti dalle prove di pullout secondo quanto di seguito descritto. dia C a C d f car
Verifica vulnerabilità sismica ISTITUTO PASCAL GIAVENO pag. 19 1.2 Calcolo della resistenza a partire da prove non distruttive Il calcolo dei valori di resistenza meccanica a partire dai dati di prove non distruttive è stato basato sul metodo del coefficiente di influenza globale proposto da R. Giachetti [2]. Tale protocollo si basa sul calcolo in una prima fase di tutti i valori di resistenza cubica calcolati a partire dai dati dei controlli non distruttivi; a tal fine si può utilizzare una curva presente in bibliografia, specifica per la metodica in questione; nel caso presente si è fatto uso dell espressione proposta dagli Ing. Meneghetti per le prove di pullout: Rc po con F forza di estrazione rilevata in sito. = 0,092 F + 94,1 Supponendo poi di poter disporre di un numero n di elementi strutturali analizzati sia con la metodologia non distruttiva, sia mediante la prova di compressione sarà possibile calcolare i valori dell i-esimo coefficiente di influenza globale come: Φ i = Rc Rc provini po La media di tutti i valori F così determinati fornirà il fattore correttivo per cui bisognerà moltiplicare il valore Rcpo per ottenere la miglior stima dell effettiva resistenza meccanica dell elemento in questione. Si riportano di seguito le tabelle riassuntive con i dati ricavati dalle prove e il calcolo delle resistenze meccaniche svolto così come descritto.
Verifica vulnerabilità sismica ISTITUTO PASCAL GIAVENO pag. 20 Tabella 1 DATI CAMPIONAMENTI - PROVE DI COMPRESSIONE Piano Elemento Sigla elemento Data Prelievo Sigla provino h (mm) d (mm) M (g) MV (kg/m3) A (mm2) σr (kn) f car (N/mm2) Data prova Presenza armatura Planarità superficie di carico Note Interrato Pilastro1 P1 23/04/2007 PINTP1A 127,26 63,76 896 2.205 3.193 82,25 25,8 22/05/2007 NO sì Interrato Pilastro1 P1 23/04/2007 PINTP1B 125,01 63,78 891 2.231 3.195 55,63 17,4 22/05/2007 NO sì Interrato Pilastro2 P2 23/04/2007 PINTP2 126,45 63,59 895 2.229 3.176 70,15 22,1 22/05/2007 NO sì Terra Pilastro3 P3 23/04/2007 - - - - - - - - - - - (1) Palestra Pilastro4 P4 23/04/2007 PALP4 126,86 63,77 912 2.251 3.194 97,73 30,6 22/05/2007 NO sì Primo Pilastro5 P5 23/04/2007 P1P5 125,27 63,65 897 2.250 3.182 86,93 27,3 22/05/2007 NO sì Primo Pilastro6 P6 23/04/2007 LABSCP6 125,85 63,85 903 2.241 3.202 93,71 29,3 22/05/2007 NO sì Primo Pilastro7 P7 23/04/2007 - - - - - - - - - - - (2) Legenda h: altezza carota A: superficie carota d: diametro carota σr: tensione di rottura M: massa carota f car: carico di rottura carota MV: densità carota Note (1) Carota non prelevata per presenza ganci ancoraggio trave (2) Divisa da ripresa di getto
Verifica vulnerabilità sismica ISTITUTO PASCAL GIAVENO pag. 21 Tabella 2 DATI PROVE DI PULL-OUT Piano Elemento Sigla elemento Data prova Sistema di riferimento X (m) Y (m) pressione P1 (bar) pressione P2 (bar) pressione P3 pressione media Forza di estrazione (bar) (bar) (kn) Interrato Pilastro1 P1 23/04/2007 da p.p.f. 0,60 70 80 95 81,7 25,37 Interrato Pilastro2 P2 23/04/2007 da p.p.f. 0,70 145 160 135 146,7 46,60 Terra Pilastro3 P3 23/04/2007 da p.p.f. 0,70 95 90 80 88,3 27,52 Palestra Pilastro4 P4 23/04/2007 da p.p.f. 0,80 120 150 160 143,3 45,50 Primo Pilastro6 P6 23/04/2007 da p.p.f. 0,90 110 110 105 108,3 34,02 Interrato Trave1 T1 23/04/2007 da P1 3,00 trave ricoperta da pannelli prefabbricati Terra Trave2 T2 23/04/2007 da pilastro 1,80 90 110 95 98,3 30,77 Primo Trave 3 T3 23/04/2007 da pilastro 0,50 120 155 120 131,7 41,66 Primo Muro P3-P7 Muro 23/04/2007 da P3 0,60 0,60 100 120 125 115,0 36,20
Verifica vulnerabilità sismica ISTITUTO PASCAL GIAVENO pag. 22 Tabella 3 CALCOLO RESISTENZE Piano Elemento Sigla elemento f car (N/mm2) C h/d C dia C a C d f cis [N/mm2] Rc provini [N/mm2 Rc provini] Forza di estrazione (kn) Rc po [N/mm2] Φ v/s Rc po TAR [N/mm2] Rc elemento [N/mm2] Interrato Pilastro1 P1 25,8 0,999 1,043 1 1,06 28,5 34,3 25,37 32,6 1,054 26,6 34,3 Interrato Pilastro1 P1 17,4 0,995 1,043 1 1,06 19,2 23,1 25,37 32,6 0,709 26,6 23,1 Interrato Pilastro2 P2 22,1 0,999 1,044 1 1,06 24,4 29,4 46,60 52,1 0,564 42,5 29,4 Terra Pilastro3 P3 - - - - - - - 27,52 34,5-28,2 28,2 Palestra Pilastro4 P4 30,6 0,999 1,043 1 1,06 33,8 40,7 45,50 51,1 0,797 41,7 40,7 Primo Pilastro5 P5 27,3 0,996 1,044 1 1,06 30,1 36,3 - - - - 36,3 Primo Pilastro6 P6 29,3 0,996 1,043 1 1,06 32,2 38,9 34,02 40,5 0,959 33,1 38,9 Terra Trave2 T2 - - - - - - - 30,77 37,5-30,6 30,6 Primo Trave 3 T3 - - - - - - - 41,66 47,6-38,8 38,8 Primo Muro P3-P7 Muro - - - - - - - 36,20 42,5-34,7 34,7 Φ medio =0,817 Rc media=33,5 Legenda f car tensione rottura carota C d: coefficiente di disturbo Φ v/s: coefficiente di influenza globale C h/d: coefficiente di snellezza f cis: tensione di rottura cilindrica in sito Rc po TAR: tensione di rottura cubica in sito calcolata da pull-out (curva di bibliografia tarata su prove dirette) C dia: coefficiente diametro carota Rc provini: tensione di rottura cubica in sito Rc elemento: tensione di rottura cubica elemento da utilizzare nel calcolo C a: coefficiente presenza armature Rc po: tensione di rottura cubica in sito calcolata da pull-out (curva di bibliografia)