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#EDIFICISICURI : le indagini sperimentali per la conoscenza delle proprietà meccaniche di muratura e calcestruzzo nel contesto dello studio di vulnerabilità sismica

Gli elementi di conoscenza

Gli elementi di conoscenza necessari alla valutazione riguardano:

• Geometria dell’organismo strutturale

• Dettagli costruttivi

• Proprietà meccaniche dei materiali

Gli elementi di conoscenza possono provenire da:

• Analisi storico-critica mirante a ricostruire il processo di realizzazione e le successive modificazioni subite nel tempo dal manufatto, nonché gli eventi che lo hanno interessato.

• Documenti di progetto relativi alla realizzazione e alle successive modificazioni.

• Rilievo geometrico-strutturale riferito alla geometria complessiva dell’organismo nonché a quella degli elementi costruttivi, comprendendo i rapporti con le eventuali strutture in aderenza, alla qualità e allo stato di conservazione dei materiali e degli elementi costitutivi.

• Indagini sperimentali, da motivare, per tipo e quantità, in base al loro effettivo uso nelle verifiche, volte a completare il quadro informativo relativo alle proprietà meccaniche dei materiali.

La caratterizzazione degli edifici in MURATURA

Conoscenza della struttura

La scelta dei modelli con i quali eseguire le verifiche presuppone una conoscenza della costruzione, non solo geometrica ma tecnologico-costruttiva. In relazione alle fasi costruttive, alle trasformazioni, agli ammorsamenti, ai collegamenti e alle caratteristiche degli orizzontamenti è possibile individuare i possibili meccanismi locali da considerare nelle valutazione della sicurezza sismica. Anche il modello globale presuppone scelte che richiedono l’esecuzione di indagini diagnostiche, sia per una corretta definizione della geometria e dei vincoli, sia per l’assegnazione delle proprietà meccaniche dei materiali.

Gli elementi di conoscenza necessari alla valutazione sono:

Geometria dell’organismo strutturale

Dettagli costruttivi

Proprietà meccaniche dei materiali

Le fonti degli elementi di conoscenza

Tali elementi possono essere ottenuti in un edificio esistente in muratura attraverso le seguenti fonti:

Analisi storico-critica : è finalizzata alla comprensione dell’organismo inteso nella sua unità architettonica e strutturale, attraverso la conoscenza delle modifiche (ampliamenti, trasformazioni e/o alterazioni) avvenute nel tempo con particolare riferimento a quelle dipendenti da eventi sismici storici, anche ai fini di una corretta individuazione del sistema resistente e del suo stato di sollecitazione. La documentazione di progetto storica (documenti di archivio disponibili, fonti iconografiche, tavole di progetto storiche, schizzi, ecc.) è di prioritaria importanza per la conoscenza delle fasi costruttive e delle trasformazioni che il manufatto ha subito nel corso dei secoli. Particolare cura deve essere dedicata all’acquisizione della documentazione sui danneggiamenti subiti dal manufatto in occasione di eventi sismici precedenti e sui relativi interventi eseguiti.

Rilievo geometrico-strutturale:  Il rilievo geometrico-strutturale deve essere riferito sia alla geometria complessiva dell’organismo che a quella degli elementi costruttivi, comprendendo i rapporti con gli eventuali edifici in aderenza.

Rilievo materico-costruttivo: Il rilievo materico-costruttivo deve permettere di individuare completamente l’organismo resistente della fabbrica, tenendo anche presente la qualità e lo stato di conservazione dei materiali e degli elementi costitutivi.

Indagini sperimentali e saggi: La valutazione della sicurezza sismica di un manufatto esistente richiede accurati rilievi ed indagini diagnostiche, che tuttavia comportano un costo significativo, nell’ambito dell’importo complessivo della verifica, e un impatto invasivo sulla costruzione, specie nel caso di edifici storici. Peraltro la conoscenza non potrà mai essere completa, per la varietà dei materiali e delle soluzioni che possono incontrarsi in una costruzione in muratura, tipicamente non ingegnerizzata ma frutto di regole costruttive empiriche. E’ quindi necessario indirizzare le indagini sugli elementi che maggiormente influenzano la risposta, al fine di ridurre le incertezze della valutazione e al tempo stesso evitare indagini inutili o poco significative, specie se costose ed invasive. A tal fine è opportuno eseguire un’analisi di sensitività che consenta di scegliere il modello più idoneo ed individuare i parametri geometrici, meccanici e di vincolo dai quali dipende maggiormente la risposta.

Particolare attenzione deve essere prestata ai seguenti dettagli costruttivi:

  • tipologia degli orizzontamenti (tecnologia costruttiva, direzioni di orditura, stratigrafia della pavimentazione nel caso di volte, spessore in chiave e all’imposta, presenza di rinfianco o riempimento)
  • sistemi di collegamento verticali (scale), con particolare riferimento alla loro rigidezza nel piano;
  • tipologia della copertura (collegamenti, sistema spingente o non spingente);
  • presenza di eventuali nicchie, cavità, bucature tamponate nelle pareti; o qualità del collegamento tra le pareti verticali;
  • qualità del collegamento tra orizzontamenti e pareti ed eventuale presenza ed efficacia di cordoli di piano o di altri dispositivi di collegamento;
  • esistenza di architravi strutturalmente efficienti al di sopra delle aperture;
  • presenza di elementi strutturalmente efficienti atti ad eliminare le spinte eventualmente presenti;
  • presenza di elementi, anche non strutturali, ad elevata vulnerabilità;
  • presenza di catene e loro efficienza strutturale; o tipologia della muratura (a un paramento, a due o più paramenti, con o senza riempimento a sacco, con o senza collegamenti trasversali, etc.), e sue caratteristiche costruttive (eseguita in mattoni o in pietra, regolare, irregolare, etc.);
  • tipologia delle fondazioni.

La diagnostica semi-distruttiva per la definizione delle proprietà meccaniche della muratura

La caratterizzazione delle proprietà meccaniche deve essere investigata per almeno un pannello murario rappresentativo di ogni tipologia muraria. Una caratterizzazione affidabile delle proprietà meccaniche di resistenza e rigidezza è conseguibile in generale mediante prove sperimentali di carattere semi-distruttivo (a compressione, a taglio-compressione, a taglio-diagonale) che ne consentono una caratterizzazione diretta. Questa tipologia di indagine diagnostica viene realizzata ricorrendo all’uso dei Martinetti Piatti Singoli o Doppi.

L’uso sistematico di prove non distruttive o debolmente distruttive (prove sclerometriche, prove soniche, martinetto piatto doppio) è fondamentale per valutare l’effettiva omogeneità delle caratteristiche di una data tipologia muraria all’interno della costruzione.

La caratterizzazione degli edifici in CALCESTRUZZO ARMATO

Gli elementi di conoscenza

Come per la Muratura, gli elementi di conoscenza necessari alla valutazione riguardano:

• Geometria dell’organismo strutturale

• Dettagli costruttivi

• Proprietà meccaniche dei materiali

Le fonti degli elementi di conoscenza

Tali elementi di conoscenza sono ottenuti dalle seguenti fonti:

Analisi storico-critica: 

Documenti del progetto originale e di eventuali interventi successivi (disegni di carpenteria e armatura, certificati di collaudo).

• Rilievo geometrico-strutturale.

• Indagini sperimentali e saggi.

Il primo elemento da acquisire è la geometria dell’organismo strutturale. In assenza di una documentazione progettuale sufficiente allo scopo, è necessario preliminarmente effettuare un rilievo strutturale completo. Il passo successivo è l’esecuzione dell’analisi preliminare della struttura con particolare attenzione ai dettagli costruttivi più significativi nel contesto di uno studio di vulnerabilità

A valle di tale analisi viene redatto il piano delle indagini sperimentali e dei saggi miranti:

a) a verificare l’aderenza del costruito alla documentazione progettuale, ove disponibile, o a fornire dati sufficienti per eseguire una progettazione simulata delle armature secondo la norma vigente all’epoca della costruzione;

b) a caratterizzare le proprietà dei materiali componenti.

La
 valutazione 
della
 resistenza 
a 
compressione 
del 
calcestruzzo 
è
 di
 fondamentale 
importanza
 nella
 verifica 
sismica
 degli
 edifici
 esistenti
 in
 c.a
 secondo 
le 
più
 recenti
normative.
Essa
 può
 essere
 condotta 
con
 metodi
 distruttivi
 (carotaggio) 
e 
non
 distruttivi
 (sclerometro 
ed
 impulsi
 ultrasonici).
 Tali
 metodologie
 non
 distruttive,
 pur
 offrendo
 il
 vantaggio
 di
 essere
 poco
 invasive
 e
 facilmente
 estendibili
 ad
 un
 numero
 elevato
 di
 elementi,
 sono
 influenzate
 da
 numerosi
 fattori 
che 
possono 
condizionare 
l’esito 
delle
 prove.

Il
 metodo 
SonReb,
combinando
 il
 metodo
 dello
 sclerometro
 e
 quello
 degli
 ultrasuoni,
 permette
 di
 compensare
 i
 limiti
 ed
 i
 margini
 di
incertezza 
propri
 di 
ciascun
 metodo 
di
 prova
 considerato 
singolarmente.

Le 
attuali
 norme 
prevedono 
che 
le
 prove 
distruttive possono
 essere 
integrate 
da 
una
 serie
 di
 indagini
 non
 distruttive,
di
 documentata 
affidabilità,
 purché 
i
 risultati
 siano
 tarati
 sulla
 base
 di
 quelli
 ottenuti
 dalle
 prove
 distruttive.
 Indagini
 in‐situ
 limitate,
 accurate
 od
 esaustive,
 servono
 a
 definire
 il
 livello
 di
 conoscenza (LC)
 che
 il
 progettista
 adotterà
 ed 
in
 funzione 
del
 quale
 definirà 
il
 fattore 
di
 confidenza (FC)
 da
 assumere 
nelle
 analisi
 e
 verifiche.

La
 definizione
 della 
campagna 
di
indagini
 da
 condurre
 in‐situ 
è
 una
 fase 
di 
estrema
 importanza,
 infatti,
 il
 campione
 di
 calcestruzzo
 prelevato
 da
 un
 elemento
 strutturale
 può
 essere
 inteso
 come
 una
porzione
 di
 una 
popolazione 
di
 dimensioni
 infinite
 della
 quale
 si
 vuole
 definire 
le 
proprietà
 meccaniche. 
Non 
potendo 
condurre
 un
 numero 
illimitato 
di
 osservazioni
 sperimentali
 è 
necessario
 ottenere
 una
 popolazione 
costituita 
da 
un
 numero
 finito 
di 
dati 
le
 cui
 caratteristiche
 siano
 rappresentative
 statisticamente
 delle
 caratteristiche
 della
 popolazione 
in
 senso
 lato.

Data 
l’impossibilità
 di
 condurre
 un
 numero
 significativo
 di
 prove
 distruttive
 in‐situ,
 sia
 per
 ragioni
 economiche
 che
 di
 invasività
 sulla
 struttura,
 risulta
 utile
 estendere
 la
 campagna
 di
 indagini
 in‐situ
 mediante
 prove
 non
 distruttive
 su
 un
 numero
 maggiore 
di
elementi 
strutturali.

 

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