3b.3 martinetto piatto singolo - Benvenuto in ReLUIS · Quindi la configurazione geometrica della...

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Rete dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica Progetto esecutivo 2005-2007 Progetto di ricerca 1 Valutazione e riduzione della vulnerabilità di edifici in muratura Coordinatore: G. Magenes, S. Lagomarsino SubTask 3b.3 Misura in situ dello stato di sforzo mediante l’uso di martinetto piatto singolo Luigia Binda, Antonella Saisi, Giuliana Cardani U.R. Politecnico di Milano, Dipartimento di Ingegneria Strutturale, Piazza L. Da Vinci 32, 20133 Milano, e-mail: [email protected] C. Modena, M.R. Valluzzi, F. da Porto, F. Casarin, N. Mazzon, M. dalla Benetta U.R. Università degli Studi di Padova, Dipartimento di Costruzioni e Trasporti, via Marzolo, 9, 35131 Padova, e-mail: [email protected]

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Rete dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica

Progetto esecutivo 2005-2007

Progetto di ricerca 1 Valutazione e riduzione della vulnerabilitagrave di edif ici in muratura

Coordinatore G Magenes S Lagomarsino

SubTask 3b3

Misura in situ dello stato di sforzo mediante lrsquouso di martinetto piatto singolo

Luigia Binda Antonella Saisi Giuliana Cardani

UR Politecnico di Milano Dipartimento di Ingegneria Strutturale Piazza L Da Vinci 32 20133 Milano e-mail bindastrupolimiit

C Modena MR Valluzzi F da Porto F Casarin N Mazzon M dalla Benetta

UR Universitagrave degli Studi di Padova Dipartimento di Costruzioni e Trasporti via Marzolo 9 35131 Padova e-mail valluzzidicunipdit

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SPECIFICHE DI PROVA

Misura in situ dello stato di sforzo mediante lrsquouso di martinetto piatto

1 Definizione della tecnica di indagine Le seguenti prescrizioni specificano un metodo per determinare in sito lo stato di sforzo di compressione su una muratura esistente mediante la misura dello stato locale di deformazione Il metodo non egrave applicabile ad una muratura sottoposta a trazione Vengono date indicazioni sui principi della prova sulla preparazione della muratura sottoposta alla prova sul metodo di prova sul metodo di calcolo e i contenuti del rapporto finale 2 Principi della prova La tecnica di prova egrave basata sul rilascio delle tensioni in unrsquoarea relativamente piccola di muratura provocata da un taglio perpendicolare alla sua superficie esterna Il rilascio dello sforzo causa la chiusura del taglio e il valore di questo spostamento (livello di deformazione) puograve essere determinato mediante la misura della distanza tra due punti simmetrici posizionati sui due lati del taglio Nel taglio si inserisce un martinetto piatto nel quale viene gradualmente aumentata la pressione fincheacute la chiusura misurata a deformazione avvenuta si riduce a zero Quindi la configurazione geometrica della muratura ritorna nelle condizioni in cui era prima del taglio In queste condizioni la pressione nel martinetto egrave uguale allo stato di sforzo che esisteva nella muratura prima del taglio a meno di fattori di correzione che tengano in conto 1) le caratteristiche del martinetto 2) lrsquoinfluenza della particolare geometria del taglio 3) il rapporto tra lrsquoarea del martinetto e quella del taglio Se il campo degli sforzi prima del taglio era completamente uniforme cioegrave il materiale egrave omogeneo e non ci sono eccentricitagrave dei carichi allora questo sforzo egrave rappresentativo dello stato di compressone nella sezione della muratura Di solito lo sforzo egrave verticale e il taglio orizzontale si misura quindi una compressione verticale Se esiste una qualche disomogeneitagrave o eccentricitagrave lo sforzo potragrave solo rappresentare il valore medio del livello di sforzo nellrsquoarea del taglio 3 Simbologia adottata La simbologia adottata egrave la seguente fm = valore dello sforzo ripristinato km = egrave una costante adimensionale che rappresenta le proprietagrave geometriche e di rigidezza

del martinetto determinate nella Sez 5 ka = rapporto tra lrsquoarea misurata del martinetto e lrsquoarea media del taglio p = pressione richiesta per riportare la distanza tra le basi di misura alla distanza iniziale

a meno della tolleranza richiesta espressa in MPa o in Nmm2

4 Strumentazione di prova Ersquo richiesta la seguente strumentazione di prova 41 Attrezzatura per eseguire il taglio puograve essere un trapano a basso numero di giri in modo da tagliare materiali soffici come la malta nei giunti regolari o una sega semicircolare con eccentrico nel caso in cui il taglio venga eseguito in murature di pietra a giunti irregolari 42 Aspirapolvere spazzole ed altri utensili per pulire il taglio e rimuovere eventuali detriti 43 Martinetto piatto 431 Il martinetto piatto deve avere uno spessore tale da poter essere inserito nel taglio o in un giunto di malta ripulito Il martinetto piatto di metallo finora il piugrave usato egrave costituito da un

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foglio di lamiera piegato a tasca e saldato su tre lati che puograve essere gonfiato con olio o altri fluidi previsti dal produttore della strumentazione a pressione con un sistema di ingresso e uscita del fluido Il martinetto puograve avere varie forme compatibili con la muratura che deve essere provata In Figura 1 sono presentate le forme tipiche dei martinetti

Figura 1 Forme di martinetto piugrave diffuse

432 Per la determinazione dello stato di compressione la dimensione A deve essere uguale o maggiore della dimensione di un mattone di fascia ma non meno di 200mm La dimensione B deve essere uguale o maggiore della dimensione di una testa del mattone e comunque non inferiore a 75mm Se i martinetti hanno una parte circolare il raggio R di questa parte deve essere uguale a quello della sega circolare utilizzata per il taglio

433 Se il martinetto egrave di metallo (o anche non di metallo) deve essere in grado di sopportare una pressione interna pari alla massima pressione di operazione che puograve anche raggiungere i 6-69 MPa (rispettivamente secondo le racomandazioni RILEM [15] o ASTM [14] ) I martinetti di metallo devono essere fatti con lamiere aventi spessore costante compreso tra 06 mm a 12mm Con saldatura sul contorno e tubi di ingresso dellrsquoolio ed uscita di aria in eccesso

434 I martinetti piatti devono essere tutti calibrati come descritto nella Sez 5 per determinare le loro caratteristiche di corrispondenza pressione- carico applicato

435 Al martinetto piatto vanno aggiunti spessori in acciaio della stessa forma da inserire nel taglio sopra o sotto il martinetto stesso in modo da proteggere le superfici del martinetto da danni dovuti a vuoti o a superfici ruvide ed impedire un eccessivo rigonfiamento del martinetto 44 Sistema idraulico Ersquo richiesta una pompa idraulica elettrica o a mano con tubi di connessione flessibili e ad alta pressione che possano essere collegati con il sistema di ingresso del martinetto La pressione deve essere misurata con un manometro posto in uscita opportunamente calibrato in modo che abbia unrsquoaccuratezza dellrsquo1 rispetto ad una scala idraulica completa Il sistema idraulico deve essere capace di mantenere una pressione costante entro lrsquo1 dellrsquointera scala per almeno 5 min 45 Misura degli spostamenti- La misura degli spostamenti viene eseguita mediante un estensimetro meccanico removibile che misura la distanza tra punti fissati mediante basette applicate come mostra la Figura 2 Lo strumento utilizzato deve essere in grado di misurare spostamenti fino ad almeno 5mm Le misure degli spostamenti devono essere eseguite con una precisione pari ad almeno plusmn0005 della distanza misurata (o lo strumento deve avere una precisione millesimale)

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Figura 2 Configurazione di prova per la misura in situ dello stato di sforzo locale

46 Basi di misura ndash Per realizzare le basi di misura si devono usare piastrine di metallo Si attaccano rigidamente (usando un adesivo rigido) le piastrine alla muratura in numero di quattro sopra e sotto il taglio in modo da prevenire movimenti e garantire la accuratezza di misura richiesta Le piastrine devono avere una depressione conica al centro compatibile con le punte di fissaggio dello strumento di misura Gli angoli della depressione conica e delle punte dello strumento devono essere gli stessi 5 Calibrazione del martinetto Un martinetto piatto ha una propria rigidezza che si oppone allrsquoespansione quando il martinetto viene gonfiato essa egrave dovuta alla resistenza del metallo alla flessione in modo particolare al contorno ed allrsquoazione di diaframma nellrsquoacciaio quando si espande Perciograve la pressione del liquido nel martinetto egrave maggiore dello sforzo che il martinetto esercita sulla muratura Pertanto il martinetto deve essere calibrato per ottenere un fattore di conversione km che correli la pressione interna del fluido con lo sforzo applicato alla muratura Il martinetto deve essere calibrato in una macchina di prova di compressione della capacitagrave di almeno 450 kN Se la piastra della macchina non egrave sufficientemente grande si dispone una piastra di acciaio spessa 50mm sulla testa inferiore della macchina la dimensione della piastra deve essere tale da coprire il martinetto che saragrave calibrato Si appoggia il martinetto sulla piastra in modo che appoggi completamente compresi i bordi ed i due tubi di ingressouscita del martinetto Mettere una piastra dello spessore di 50mm sul martinetto e sugli spessori allineandola sulla piastra inferiore Posizionare lrsquoinsieme piastramartinettospessori sulla piastra inferiore della macchina in modo che il baricentro del martinetto sia posto entro 6mm sullrsquoasse di prova della macchina (Figura 3)

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Figura 3 Configurazione del sistema di calibrazione del martinetto

Muovere la testa della macchina fino a toccare la parte non mobile Applicare un pre-carico equivalente a 005 Nmm2 sufficiente a produrre il contatto completo tra la piastra portante e gli spessori La distanza tra le piastre deve essere mantenuta costante durante la procedura di calibrazione A questo punto fissare gli spostamenti della macchina se si esegue la calibrazione in controllo di spostamento Se questo non avviene attaccare strumenti di misura meccanici o elettrici in modo da essere certi che la distanza tra i piatti della macchina rimanga costante se si usa il controllo di carico Mettere in pressione e scaricare il martinetto per tre cicli con una pressione massima nel martinetto non oltre di 7 Nmm2 controllando che la compressione esercitata dalla macchina sul martinetto non superi 7 Nmm2 sullrsquoarea totale del martinetto Aumentare la pressione nel martinetto con un incremento di 05 Nmm2 (5 bar) fino a 7 Nmm2 mantenendo costante la distanza tra le piastre Ad ogni incremento memorizzare sia la pressione del martinetto sia la forza misurata dalla macchina Riportare in un diagramma (Figura 4) i valori della pressione esercitata nel martinetto in Nmm2 in ascissa e la forza misurata dalla macchina in N in ordinata Il coefficiente angolare della retta ottenuta rappresenta la costante del martinetto cioegrave il fattore di conversione o costante di rigidezza km

Ricalibrare il martinetto dopo averlo usato cinque volte o quando appare visibilmente deformato dopo lrsquouso

Figura 4 Esempi di curve di calibrazione di martinetti piatti di forma rettangolare

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6 Preparazione del taglio e della muratura da sottoporre a prova Il taglio puograve essere eseguito per la muratura di mattoni o per murature con giunti regolari in corrispondenza di un giunto di malta con un trapano a basso numero di giri ripulendo il giunto tagliato con la rimozione di tutta la malta e la polvere in modo che il martinetto sia direttamente a contatto con le superfici del taglio Nel caso di muratura in pietra irregolare il taglio si deve eseguire anche nella pietra in modo che sia perfettamente orizzontale (Figura 5) In tal caso lrsquoattrezzatura usata per il taglio saragrave una sega semicircolare con disco diamantato eccentrico (Figura 6) successivamente dovragrave essere ripulito il taglio In questo secondo caso il martinetto saragrave del tipo b) c) d) oppure e) di Figura 1 Si puograve utilizzare la stessa attrezzatura anche nel caso di muratura di mattoni in quanto il taglio saragrave meglio eseguito

Figura 5 Esempio di localizzazione del taglio in murature in pietra con tessitura irregolare

Figura 6 Strumentazione per il taglio della muratura

7 Procedura di prova La sequenza della prova avviene secondo i passi descritti in Figura 7

Figura 7 Sequenza di prova

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71 Scegliere una zona di muratura che sia sufficientemente rappresentativa e collocare la zona nella quale si vuole misurare lo stato di sforzo (di solito si sceglie la zona che si suppone maggiormente sollecitata anche dopo aver eseguito analisi e calcoli) Collocare i punti di misura e incollare le basette in metallo (v 46) dopo aver localizzato la posizione del taglio sopra e sotto il taglio stesso e in piugrave possibile equidistanti da esso Si raccomandano 4 punti di misura (Figura 8) La minima distanza L tra i punti di misura dovrebbe essere 03 volte la lunghezza A del martinetto la massima uguale a 06 volte A Il primo e lrsquoultimo punto di misura dovrebbero essere collocati ad una distanza dagli estremi del taglio pari a non meno di 08 volte A verso lrsquointerno

72 Quando la colla delle basette ha fatto presa si inizia a prendere la misura iniziale di riferimento delle distanze con lrsquoestensimetro removibile

73 Si esegue quindi il taglio cercando di non disturbare la muratura circostante

74 Dopo il taglio e la pulitura si prende la seconda misura nei quattro punti di riferimento e si calcola cosigrave per differenza il valore della chiusura del taglio

75 Contemporaneamente si calcola lrsquoarea A del taglio misurando la larghezza e la profonditagrave in vari punti (ogni 10-20mm)

76 Si inserisce il martinetto ed eventualmente si inseriscono anche gli spessori in modo da regolarizzare i vuoti e le irregolaritagrave interne

77 Si applica una prima pressione pari a circa la metagrave della pressione stimata per raggiungere il presunto valore di sforzo e poi si scarica

78 La pressione si applica da zero ad incrementi di circa 18 della pressione attesa oppure ad incrementi regolari pari a 05 bar e si memorizza la deformazione imposta dividendo lo spostamento misurato per la distanza L

79 Secondo ASTM [15] la prova si ferma quando lo spostamento misurato raggiunge il valore della distanza misurata prima del taglio con una tolleranza del 10 di differenza rispetto agli altri quattro punti di misura Poicheacute ci possono essere punti di misura dove la colla non ha aderito bene egrave lecito scartare una misura che sia molto diversa dalle altre tre A questo punto egrave registrato il valore della pressione (p) necessaria a ristabilire le condizioni geometriche esistenti prima del taglio Il tempo impiegato per raggiungere il valore dovrebbe essere uguale circa al tempo di esecuzione del taglio e della preparazione della prova dopo che le misure degli spostamenti erano stabili Questo significherebbe che le deformazioni viscose eventuali sono simmetriche e si sono equilibrate La Figura 7 mostra tutte le fasi della prova

710 Si possono anche ripetere i passi 8 e 9 dopo aver ridotto la pressione a zero in modo da controllare la pressione finale nel martinetto

711 Scaricare e rimuovere delicatamente il martinetto e chiudere il taglio con una malta appropriata che non si ritiri

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Figura 8 Geometria di prova

8 Calcolo dei risultati Il valore dello sforzo di compressione che presumibilmente esisteva nella muratura prima del taglio egrave ottenuto dalla relazione fm = p km ka dove fm = valore dello sforzo ripristinato km = egrave una costante adimensionale che rappresenta le proprietagrave geometriche e di rigidezza

del martinetto determinate nella Sez5 ka = rapporto tra lrsquoarea misurata del martinetto e lrsquoarea media del taglio p = pressione richiesta per riportare la distanza tra le basi di misura alla distanza iniziale a

meno della tolleranza richiesta espressa in MPa o in Nmm2

Le due costanti sono di solito minori di 1

9 Resoconto di prova

Il resoconto di prova deve contenere le seguenti informazioni

a) Riferimento allo standard b) una descrizione del sito dellrsquoedificio e della muratura insieme ad altre importanti

informazioni come le condizioni ambientali le caratteristiche dei mattoni o delle pietre e della malta la presenza di umiditagrave per risalita capillare

c) disegni e foto della tessitura muraria della posizione delle basi di misura e la data di costruzione della muratura se egrave nota

d) la data della prova e) il valore della pressione che ha portato allrsquoannullamento dello spostamento dopo il taglio f) i valori delle costanti di calibrazione del martinetto g) i valori dello stato di sforzo calcolato

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10 Bibliografia [1] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristics of brick masonry tested by means of

non-destructive in-situ testsrsquo Paper presented at the 6th International Brick Masonry Conference Rome 1982

[2] Sacchi Landriani G and Taliercio A lsquoNumerical analysis of the flat jack test on masonry wallsrsquo Journal of Theoretical and Applied Mechanics 5(3) (1986)

[3] Noland JL Atkinson RH and Schuller MP lsquoA review of the flat-jack method for nondestructive evaluationrsquo Proceedings of Non-destructive Evaluation of Civil Structures and Materials Colorado October 1990

[4] ASTM C1196-91 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit masonry - Estimated using flatjack measurementsrsquo

[5] RILEM Technical Recommendations for the Testing and Use of Construction Materials LUMD2 lsquoIn-situ stress tests based on the flat jackrsquo (E amp F Spon London 1994) 503-508

[6] Hughes TG and Pritchard R lsquoAn investigation of the significance of flatjack flexibility in the determination of insitu stressesrsquo Proc 10th Intl Brick-Block Mas Conf Vol 2 1994 569-578

[7] Building Research Establishment Digest 409 ndashlsquoMasonry and concrete structures Measuring in-situ strength and elasticitagrave using flat jacksrsquo (1995)

[8] de Vekey RC lsquoThin stainless steel flat-jacks calibration and trials for measurement of in-situ stress and elasticity of masonryrsquo Proc 7th Canadian Masonry Symposium Hamilton Vol 2 (1995) 1174-1183

[9] de Vekey RC lsquoMeasurement of horizontal compressive stress in masonry using flat jacksrsquo Acta Polytechnica 36 (2) (1996) 117-126

[10] de Vekey RC lsquoMeasurement of stress in Sandstone blockwork using flat jacksrsquo J of Brit Mas Soc 11 (2) (1997) 56-59 Presented at BMS meeting Stoke on Trent UK 111996 BRE PD 24896

[11] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[12] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

[13] Binda L Cantini L Cardani G Saisi A Tiraboschi C Use of Flat-Jack and Sonic Tests for the Qualification of Historic Masonry 10th Tenth North American Masonry Conference (10NAMC) St Louis Missouri 3-60607 Session 6C CD-ROM pp 791-803 2007

11 Normative e raccomandazioni [14] ASTM C1196-91 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry - Estimated using flatjack measurementsrsquo [15] RILEM Technical Recommendations for the Testing and Use of Construction Materials

LUMD2 lsquoIn-situ stress tests based on the flat jackrsquo (E amp F Spon London 1994) 503-508

12 Linee guida sullrsquointerpretazione dei risultati in vari casi

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Nel seguito verranno riportati alcuni commenti osservazioni e suggerimenti sulla metodologia di prova con particolare riferimento al caso delle murature deboli o con morfologie irregolari 121 Muratura irregolare Lrsquoattendibilitagrave nella determinazione di un valore della pressione di equilibrio egrave il requisito di prova fondamentale indipendentemente dalle particolaritagrave di ogni singola applicazione

Informazioni contrastanti riguardanti lrsquointerpretazione degli effetti di concentrazioni di sforzo eo deformazioni anelastiche oppure la presenza di un livello di sollecitazione molto basso (per esempio in edifici di uno o due piani) richiedono una componente significativa di giudizio soggettivo che puograve compromettere lrsquoattendibilitagrave dellrsquointera procedura [3] [5] [6]

A causa della disomogeneitagrave della muratura e allrsquooperazione stessa durante e dopo lrsquoesecuzione del taglio si possono verificare distribuzioni non costanti dello stato di sforzo Al termine della fase di taglio i valori di spostamento misurati nei punti di riferimento non sono costanti ma tendono ad essere maggiori al centro del taglio a causa della ridistribuzione dello stato di sforzo In Fig 9 sono schematizzate tre potenziali geometrie delle deformazioni assunte dai lembi del taglio

Ci saragrave quindi una concentrazione di sforzi di trazione al centro del taglio con possibilitagrave di fessurazioni o spostamenti rigidi nel caso di materiali deboli o giagrave compromessi mentre valori piugrave elevati di compressione saranno alle estremitagrave

In Fig 10 egrave rappresentato il legame tra sforzi e spostamenti in corrispondenza della mezzeria durante lo scarico ed il successivo ricarico Nel caso di fessurazione per inflessione del lembo di taglio superiore (Fig 9c) eo di conseguenti movimenti rigidi si ha una variazione nellrsquoandamento del legame sforzi-spostamenti indicato in Fig 11

Alle estremitagrave del taglio invece si incrementa lo stato di compressione dopo lrsquoesecuzione del taglio

In generale le misure fornite dalle quattro basi poste a cavallo del taglio non danno mai tutte lo stesso valore e non sempre il ripristino della distanza originaria avviene contemporaneamente sulle 4 basi come in Fig 12 cioegrave per lo stesso valore di sollecitazione applicato dal martinetto [5]

1 2 3 4 a

b

c

5 6

Figura 9 Deformazione dei lati del taglio [5]

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Figura 10 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico) e

della prova con ricostruzione dello stato di sforzo esistente

Figura 11 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico della

muratura) e della prova nel caso di formazione di cerniere o spostamenti rigidi

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122 Bassi valori di sforzo Nel caso di edifici ad uno o due piani lo stato di sforzo in generale egrave molto basso (da meno di 01 a 015 Nmm2)

In tal caso le imprecisioni di misura la sensibilitagrave della strumentazione e le problematiche insite nella modalitagrave di prova possono facilmente raggiungere lrsquoentitagrave dello stato di sforzo reale Ciograve implica che la prova puograve essere significativa solo se lo stato di sforzo misurato egrave rilevantemente minore della probabile capacitagrave portante dellrsquoelemento e minore del probabile intervallo di precisione della prova

123 Murature a piugrave paramenti Si deve sottolineare che i risultati della prova con martinetto piatto in caso di murature a piugrave paramenti sono solo relativi al paramento esterno dove viene localizzata la prova Pertanto non si hanno informazioni sulla distribuzione negli strati piugrave interni a meno di eseguire la prova in profonditagrave con lo smontaggio degli strati esterni

124 Murature soggette a carichi eccentrici Possono essere eseguite prove con i martinetti piatti singoli su due facce opposte e corrispondenti della muratura Se i valori misurati sono significativamente diversi puograve essere calcolata la distribuzione dello sforzo dovuto a carichi eccentrici

Dopo il taglio se la distanza tra i punti di riferimento dovesse aumentare puograve essere ragionevolmente supposto uno stato di sforzo locale di trazione in tal caso egrave opportuno ripristinare al piugrave presto la continuitagrave muraria La presenza di fessure o movimenti delle pietre dovrebbe comunque sconsigliare preventivamente lrsquoesecuzione delle prove in tali localizzazioni

Una tecnica di misura dellrsquoeccentricitagrave agendo solo da un lato della muratura egrave riportato in [4]

125 Riferimenti bibliografici [1] ASTM C 1196-92 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry estimated usingflat-jack measurementsrsquo American Society for Testing andMaterials West Conshohocken 1997

[2] Ronca P lsquoNew developments on the mechanicalinterpretation of the in-situ flat jack testrsquo National CongresslsquoLa Meccanica delle Murature tra Teoria e Progettorsquo University of Messina Italy 1820 Sept 1996 135-143

[3] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristic of brick masonry tested by means of in-situ testsrsquo 6th IBMaC Rome Italy 1982

[4] de Vekey RC lsquoMeasurement of load eccentricity using flat jacksrsquo Proc Brit Mas Soc (9) (Proc 6th IMC) Vol 1 (2002) 79-85

[5] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[6] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

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SPECIFICHE DI PROVA

Misura in situ dello stato di sforzo mediante lrsquouso di martinetto piatto

1 Definizione della tecnica di indagine Le seguenti prescrizioni specificano un metodo per determinare in sito lo stato di sforzo di compressione su una muratura esistente mediante la misura dello stato locale di deformazione Il metodo non egrave applicabile ad una muratura sottoposta a trazione Vengono date indicazioni sui principi della prova sulla preparazione della muratura sottoposta alla prova sul metodo di prova sul metodo di calcolo e i contenuti del rapporto finale 2 Principi della prova La tecnica di prova egrave basata sul rilascio delle tensioni in unrsquoarea relativamente piccola di muratura provocata da un taglio perpendicolare alla sua superficie esterna Il rilascio dello sforzo causa la chiusura del taglio e il valore di questo spostamento (livello di deformazione) puograve essere determinato mediante la misura della distanza tra due punti simmetrici posizionati sui due lati del taglio Nel taglio si inserisce un martinetto piatto nel quale viene gradualmente aumentata la pressione fincheacute la chiusura misurata a deformazione avvenuta si riduce a zero Quindi la configurazione geometrica della muratura ritorna nelle condizioni in cui era prima del taglio In queste condizioni la pressione nel martinetto egrave uguale allo stato di sforzo che esisteva nella muratura prima del taglio a meno di fattori di correzione che tengano in conto 1) le caratteristiche del martinetto 2) lrsquoinfluenza della particolare geometria del taglio 3) il rapporto tra lrsquoarea del martinetto e quella del taglio Se il campo degli sforzi prima del taglio era completamente uniforme cioegrave il materiale egrave omogeneo e non ci sono eccentricitagrave dei carichi allora questo sforzo egrave rappresentativo dello stato di compressone nella sezione della muratura Di solito lo sforzo egrave verticale e il taglio orizzontale si misura quindi una compressione verticale Se esiste una qualche disomogeneitagrave o eccentricitagrave lo sforzo potragrave solo rappresentare il valore medio del livello di sforzo nellrsquoarea del taglio 3 Simbologia adottata La simbologia adottata egrave la seguente fm = valore dello sforzo ripristinato km = egrave una costante adimensionale che rappresenta le proprietagrave geometriche e di rigidezza

del martinetto determinate nella Sez 5 ka = rapporto tra lrsquoarea misurata del martinetto e lrsquoarea media del taglio p = pressione richiesta per riportare la distanza tra le basi di misura alla distanza iniziale

a meno della tolleranza richiesta espressa in MPa o in Nmm2

4 Strumentazione di prova Ersquo richiesta la seguente strumentazione di prova 41 Attrezzatura per eseguire il taglio puograve essere un trapano a basso numero di giri in modo da tagliare materiali soffici come la malta nei giunti regolari o una sega semicircolare con eccentrico nel caso in cui il taglio venga eseguito in murature di pietra a giunti irregolari 42 Aspirapolvere spazzole ed altri utensili per pulire il taglio e rimuovere eventuali detriti 43 Martinetto piatto 431 Il martinetto piatto deve avere uno spessore tale da poter essere inserito nel taglio o in un giunto di malta ripulito Il martinetto piatto di metallo finora il piugrave usato egrave costituito da un

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foglio di lamiera piegato a tasca e saldato su tre lati che puograve essere gonfiato con olio o altri fluidi previsti dal produttore della strumentazione a pressione con un sistema di ingresso e uscita del fluido Il martinetto puograve avere varie forme compatibili con la muratura che deve essere provata In Figura 1 sono presentate le forme tipiche dei martinetti

Figura 1 Forme di martinetto piugrave diffuse

432 Per la determinazione dello stato di compressione la dimensione A deve essere uguale o maggiore della dimensione di un mattone di fascia ma non meno di 200mm La dimensione B deve essere uguale o maggiore della dimensione di una testa del mattone e comunque non inferiore a 75mm Se i martinetti hanno una parte circolare il raggio R di questa parte deve essere uguale a quello della sega circolare utilizzata per il taglio

433 Se il martinetto egrave di metallo (o anche non di metallo) deve essere in grado di sopportare una pressione interna pari alla massima pressione di operazione che puograve anche raggiungere i 6-69 MPa (rispettivamente secondo le racomandazioni RILEM [15] o ASTM [14] ) I martinetti di metallo devono essere fatti con lamiere aventi spessore costante compreso tra 06 mm a 12mm Con saldatura sul contorno e tubi di ingresso dellrsquoolio ed uscita di aria in eccesso

434 I martinetti piatti devono essere tutti calibrati come descritto nella Sez 5 per determinare le loro caratteristiche di corrispondenza pressione- carico applicato

435 Al martinetto piatto vanno aggiunti spessori in acciaio della stessa forma da inserire nel taglio sopra o sotto il martinetto stesso in modo da proteggere le superfici del martinetto da danni dovuti a vuoti o a superfici ruvide ed impedire un eccessivo rigonfiamento del martinetto 44 Sistema idraulico Ersquo richiesta una pompa idraulica elettrica o a mano con tubi di connessione flessibili e ad alta pressione che possano essere collegati con il sistema di ingresso del martinetto La pressione deve essere misurata con un manometro posto in uscita opportunamente calibrato in modo che abbia unrsquoaccuratezza dellrsquo1 rispetto ad una scala idraulica completa Il sistema idraulico deve essere capace di mantenere una pressione costante entro lrsquo1 dellrsquointera scala per almeno 5 min 45 Misura degli spostamenti- La misura degli spostamenti viene eseguita mediante un estensimetro meccanico removibile che misura la distanza tra punti fissati mediante basette applicate come mostra la Figura 2 Lo strumento utilizzato deve essere in grado di misurare spostamenti fino ad almeno 5mm Le misure degli spostamenti devono essere eseguite con una precisione pari ad almeno plusmn0005 della distanza misurata (o lo strumento deve avere una precisione millesimale)

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Figura 2 Configurazione di prova per la misura in situ dello stato di sforzo locale

46 Basi di misura ndash Per realizzare le basi di misura si devono usare piastrine di metallo Si attaccano rigidamente (usando un adesivo rigido) le piastrine alla muratura in numero di quattro sopra e sotto il taglio in modo da prevenire movimenti e garantire la accuratezza di misura richiesta Le piastrine devono avere una depressione conica al centro compatibile con le punte di fissaggio dello strumento di misura Gli angoli della depressione conica e delle punte dello strumento devono essere gli stessi 5 Calibrazione del martinetto Un martinetto piatto ha una propria rigidezza che si oppone allrsquoespansione quando il martinetto viene gonfiato essa egrave dovuta alla resistenza del metallo alla flessione in modo particolare al contorno ed allrsquoazione di diaframma nellrsquoacciaio quando si espande Perciograve la pressione del liquido nel martinetto egrave maggiore dello sforzo che il martinetto esercita sulla muratura Pertanto il martinetto deve essere calibrato per ottenere un fattore di conversione km che correli la pressione interna del fluido con lo sforzo applicato alla muratura Il martinetto deve essere calibrato in una macchina di prova di compressione della capacitagrave di almeno 450 kN Se la piastra della macchina non egrave sufficientemente grande si dispone una piastra di acciaio spessa 50mm sulla testa inferiore della macchina la dimensione della piastra deve essere tale da coprire il martinetto che saragrave calibrato Si appoggia il martinetto sulla piastra in modo che appoggi completamente compresi i bordi ed i due tubi di ingressouscita del martinetto Mettere una piastra dello spessore di 50mm sul martinetto e sugli spessori allineandola sulla piastra inferiore Posizionare lrsquoinsieme piastramartinettospessori sulla piastra inferiore della macchina in modo che il baricentro del martinetto sia posto entro 6mm sullrsquoasse di prova della macchina (Figura 3)

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Figura 3 Configurazione del sistema di calibrazione del martinetto

Muovere la testa della macchina fino a toccare la parte non mobile Applicare un pre-carico equivalente a 005 Nmm2 sufficiente a produrre il contatto completo tra la piastra portante e gli spessori La distanza tra le piastre deve essere mantenuta costante durante la procedura di calibrazione A questo punto fissare gli spostamenti della macchina se si esegue la calibrazione in controllo di spostamento Se questo non avviene attaccare strumenti di misura meccanici o elettrici in modo da essere certi che la distanza tra i piatti della macchina rimanga costante se si usa il controllo di carico Mettere in pressione e scaricare il martinetto per tre cicli con una pressione massima nel martinetto non oltre di 7 Nmm2 controllando che la compressione esercitata dalla macchina sul martinetto non superi 7 Nmm2 sullrsquoarea totale del martinetto Aumentare la pressione nel martinetto con un incremento di 05 Nmm2 (5 bar) fino a 7 Nmm2 mantenendo costante la distanza tra le piastre Ad ogni incremento memorizzare sia la pressione del martinetto sia la forza misurata dalla macchina Riportare in un diagramma (Figura 4) i valori della pressione esercitata nel martinetto in Nmm2 in ascissa e la forza misurata dalla macchina in N in ordinata Il coefficiente angolare della retta ottenuta rappresenta la costante del martinetto cioegrave il fattore di conversione o costante di rigidezza km

Ricalibrare il martinetto dopo averlo usato cinque volte o quando appare visibilmente deformato dopo lrsquouso

Figura 4 Esempi di curve di calibrazione di martinetti piatti di forma rettangolare

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6 Preparazione del taglio e della muratura da sottoporre a prova Il taglio puograve essere eseguito per la muratura di mattoni o per murature con giunti regolari in corrispondenza di un giunto di malta con un trapano a basso numero di giri ripulendo il giunto tagliato con la rimozione di tutta la malta e la polvere in modo che il martinetto sia direttamente a contatto con le superfici del taglio Nel caso di muratura in pietra irregolare il taglio si deve eseguire anche nella pietra in modo che sia perfettamente orizzontale (Figura 5) In tal caso lrsquoattrezzatura usata per il taglio saragrave una sega semicircolare con disco diamantato eccentrico (Figura 6) successivamente dovragrave essere ripulito il taglio In questo secondo caso il martinetto saragrave del tipo b) c) d) oppure e) di Figura 1 Si puograve utilizzare la stessa attrezzatura anche nel caso di muratura di mattoni in quanto il taglio saragrave meglio eseguito

Figura 5 Esempio di localizzazione del taglio in murature in pietra con tessitura irregolare

Figura 6 Strumentazione per il taglio della muratura

7 Procedura di prova La sequenza della prova avviene secondo i passi descritti in Figura 7

Figura 7 Sequenza di prova

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71 Scegliere una zona di muratura che sia sufficientemente rappresentativa e collocare la zona nella quale si vuole misurare lo stato di sforzo (di solito si sceglie la zona che si suppone maggiormente sollecitata anche dopo aver eseguito analisi e calcoli) Collocare i punti di misura e incollare le basette in metallo (v 46) dopo aver localizzato la posizione del taglio sopra e sotto il taglio stesso e in piugrave possibile equidistanti da esso Si raccomandano 4 punti di misura (Figura 8) La minima distanza L tra i punti di misura dovrebbe essere 03 volte la lunghezza A del martinetto la massima uguale a 06 volte A Il primo e lrsquoultimo punto di misura dovrebbero essere collocati ad una distanza dagli estremi del taglio pari a non meno di 08 volte A verso lrsquointerno

72 Quando la colla delle basette ha fatto presa si inizia a prendere la misura iniziale di riferimento delle distanze con lrsquoestensimetro removibile

73 Si esegue quindi il taglio cercando di non disturbare la muratura circostante

74 Dopo il taglio e la pulitura si prende la seconda misura nei quattro punti di riferimento e si calcola cosigrave per differenza il valore della chiusura del taglio

75 Contemporaneamente si calcola lrsquoarea A del taglio misurando la larghezza e la profonditagrave in vari punti (ogni 10-20mm)

76 Si inserisce il martinetto ed eventualmente si inseriscono anche gli spessori in modo da regolarizzare i vuoti e le irregolaritagrave interne

77 Si applica una prima pressione pari a circa la metagrave della pressione stimata per raggiungere il presunto valore di sforzo e poi si scarica

78 La pressione si applica da zero ad incrementi di circa 18 della pressione attesa oppure ad incrementi regolari pari a 05 bar e si memorizza la deformazione imposta dividendo lo spostamento misurato per la distanza L

79 Secondo ASTM [15] la prova si ferma quando lo spostamento misurato raggiunge il valore della distanza misurata prima del taglio con una tolleranza del 10 di differenza rispetto agli altri quattro punti di misura Poicheacute ci possono essere punti di misura dove la colla non ha aderito bene egrave lecito scartare una misura che sia molto diversa dalle altre tre A questo punto egrave registrato il valore della pressione (p) necessaria a ristabilire le condizioni geometriche esistenti prima del taglio Il tempo impiegato per raggiungere il valore dovrebbe essere uguale circa al tempo di esecuzione del taglio e della preparazione della prova dopo che le misure degli spostamenti erano stabili Questo significherebbe che le deformazioni viscose eventuali sono simmetriche e si sono equilibrate La Figura 7 mostra tutte le fasi della prova

710 Si possono anche ripetere i passi 8 e 9 dopo aver ridotto la pressione a zero in modo da controllare la pressione finale nel martinetto

711 Scaricare e rimuovere delicatamente il martinetto e chiudere il taglio con una malta appropriata che non si ritiri

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Figura 8 Geometria di prova

8 Calcolo dei risultati Il valore dello sforzo di compressione che presumibilmente esisteva nella muratura prima del taglio egrave ottenuto dalla relazione fm = p km ka dove fm = valore dello sforzo ripristinato km = egrave una costante adimensionale che rappresenta le proprietagrave geometriche e di rigidezza

del martinetto determinate nella Sez5 ka = rapporto tra lrsquoarea misurata del martinetto e lrsquoarea media del taglio p = pressione richiesta per riportare la distanza tra le basi di misura alla distanza iniziale a

meno della tolleranza richiesta espressa in MPa o in Nmm2

Le due costanti sono di solito minori di 1

9 Resoconto di prova

Il resoconto di prova deve contenere le seguenti informazioni

a) Riferimento allo standard b) una descrizione del sito dellrsquoedificio e della muratura insieme ad altre importanti

informazioni come le condizioni ambientali le caratteristiche dei mattoni o delle pietre e della malta la presenza di umiditagrave per risalita capillare

c) disegni e foto della tessitura muraria della posizione delle basi di misura e la data di costruzione della muratura se egrave nota

d) la data della prova e) il valore della pressione che ha portato allrsquoannullamento dello spostamento dopo il taglio f) i valori delle costanti di calibrazione del martinetto g) i valori dello stato di sforzo calcolato

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10 Bibliografia [1] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristics of brick masonry tested by means of

non-destructive in-situ testsrsquo Paper presented at the 6th International Brick Masonry Conference Rome 1982

[2] Sacchi Landriani G and Taliercio A lsquoNumerical analysis of the flat jack test on masonry wallsrsquo Journal of Theoretical and Applied Mechanics 5(3) (1986)

[3] Noland JL Atkinson RH and Schuller MP lsquoA review of the flat-jack method for nondestructive evaluationrsquo Proceedings of Non-destructive Evaluation of Civil Structures and Materials Colorado October 1990

[4] ASTM C1196-91 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit masonry - Estimated using flatjack measurementsrsquo

[5] RILEM Technical Recommendations for the Testing and Use of Construction Materials LUMD2 lsquoIn-situ stress tests based on the flat jackrsquo (E amp F Spon London 1994) 503-508

[6] Hughes TG and Pritchard R lsquoAn investigation of the significance of flatjack flexibility in the determination of insitu stressesrsquo Proc 10th Intl Brick-Block Mas Conf Vol 2 1994 569-578

[7] Building Research Establishment Digest 409 ndashlsquoMasonry and concrete structures Measuring in-situ strength and elasticitagrave using flat jacksrsquo (1995)

[8] de Vekey RC lsquoThin stainless steel flat-jacks calibration and trials for measurement of in-situ stress and elasticity of masonryrsquo Proc 7th Canadian Masonry Symposium Hamilton Vol 2 (1995) 1174-1183

[9] de Vekey RC lsquoMeasurement of horizontal compressive stress in masonry using flat jacksrsquo Acta Polytechnica 36 (2) (1996) 117-126

[10] de Vekey RC lsquoMeasurement of stress in Sandstone blockwork using flat jacksrsquo J of Brit Mas Soc 11 (2) (1997) 56-59 Presented at BMS meeting Stoke on Trent UK 111996 BRE PD 24896

[11] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[12] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

[13] Binda L Cantini L Cardani G Saisi A Tiraboschi C Use of Flat-Jack and Sonic Tests for the Qualification of Historic Masonry 10th Tenth North American Masonry Conference (10NAMC) St Louis Missouri 3-60607 Session 6C CD-ROM pp 791-803 2007

11 Normative e raccomandazioni [14] ASTM C1196-91 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry - Estimated using flatjack measurementsrsquo [15] RILEM Technical Recommendations for the Testing and Use of Construction Materials

LUMD2 lsquoIn-situ stress tests based on the flat jackrsquo (E amp F Spon London 1994) 503-508

12 Linee guida sullrsquointerpretazione dei risultati in vari casi

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Nel seguito verranno riportati alcuni commenti osservazioni e suggerimenti sulla metodologia di prova con particolare riferimento al caso delle murature deboli o con morfologie irregolari 121 Muratura irregolare Lrsquoattendibilitagrave nella determinazione di un valore della pressione di equilibrio egrave il requisito di prova fondamentale indipendentemente dalle particolaritagrave di ogni singola applicazione

Informazioni contrastanti riguardanti lrsquointerpretazione degli effetti di concentrazioni di sforzo eo deformazioni anelastiche oppure la presenza di un livello di sollecitazione molto basso (per esempio in edifici di uno o due piani) richiedono una componente significativa di giudizio soggettivo che puograve compromettere lrsquoattendibilitagrave dellrsquointera procedura [3] [5] [6]

A causa della disomogeneitagrave della muratura e allrsquooperazione stessa durante e dopo lrsquoesecuzione del taglio si possono verificare distribuzioni non costanti dello stato di sforzo Al termine della fase di taglio i valori di spostamento misurati nei punti di riferimento non sono costanti ma tendono ad essere maggiori al centro del taglio a causa della ridistribuzione dello stato di sforzo In Fig 9 sono schematizzate tre potenziali geometrie delle deformazioni assunte dai lembi del taglio

Ci saragrave quindi una concentrazione di sforzi di trazione al centro del taglio con possibilitagrave di fessurazioni o spostamenti rigidi nel caso di materiali deboli o giagrave compromessi mentre valori piugrave elevati di compressione saranno alle estremitagrave

In Fig 10 egrave rappresentato il legame tra sforzi e spostamenti in corrispondenza della mezzeria durante lo scarico ed il successivo ricarico Nel caso di fessurazione per inflessione del lembo di taglio superiore (Fig 9c) eo di conseguenti movimenti rigidi si ha una variazione nellrsquoandamento del legame sforzi-spostamenti indicato in Fig 11

Alle estremitagrave del taglio invece si incrementa lo stato di compressione dopo lrsquoesecuzione del taglio

In generale le misure fornite dalle quattro basi poste a cavallo del taglio non danno mai tutte lo stesso valore e non sempre il ripristino della distanza originaria avviene contemporaneamente sulle 4 basi come in Fig 12 cioegrave per lo stesso valore di sollecitazione applicato dal martinetto [5]

1 2 3 4 a

b

c

5 6

Figura 9 Deformazione dei lati del taglio [5]

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Figura 10 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico) e

della prova con ricostruzione dello stato di sforzo esistente

Figura 11 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico della

muratura) e della prova nel caso di formazione di cerniere o spostamenti rigidi

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122 Bassi valori di sforzo Nel caso di edifici ad uno o due piani lo stato di sforzo in generale egrave molto basso (da meno di 01 a 015 Nmm2)

In tal caso le imprecisioni di misura la sensibilitagrave della strumentazione e le problematiche insite nella modalitagrave di prova possono facilmente raggiungere lrsquoentitagrave dello stato di sforzo reale Ciograve implica che la prova puograve essere significativa solo se lo stato di sforzo misurato egrave rilevantemente minore della probabile capacitagrave portante dellrsquoelemento e minore del probabile intervallo di precisione della prova

123 Murature a piugrave paramenti Si deve sottolineare che i risultati della prova con martinetto piatto in caso di murature a piugrave paramenti sono solo relativi al paramento esterno dove viene localizzata la prova Pertanto non si hanno informazioni sulla distribuzione negli strati piugrave interni a meno di eseguire la prova in profonditagrave con lo smontaggio degli strati esterni

124 Murature soggette a carichi eccentrici Possono essere eseguite prove con i martinetti piatti singoli su due facce opposte e corrispondenti della muratura Se i valori misurati sono significativamente diversi puograve essere calcolata la distribuzione dello sforzo dovuto a carichi eccentrici

Dopo il taglio se la distanza tra i punti di riferimento dovesse aumentare puograve essere ragionevolmente supposto uno stato di sforzo locale di trazione in tal caso egrave opportuno ripristinare al piugrave presto la continuitagrave muraria La presenza di fessure o movimenti delle pietre dovrebbe comunque sconsigliare preventivamente lrsquoesecuzione delle prove in tali localizzazioni

Una tecnica di misura dellrsquoeccentricitagrave agendo solo da un lato della muratura egrave riportato in [4]

125 Riferimenti bibliografici [1] ASTM C 1196-92 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry estimated usingflat-jack measurementsrsquo American Society for Testing andMaterials West Conshohocken 1997

[2] Ronca P lsquoNew developments on the mechanicalinterpretation of the in-situ flat jack testrsquo National CongresslsquoLa Meccanica delle Murature tra Teoria e Progettorsquo University of Messina Italy 1820 Sept 1996 135-143

[3] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristic of brick masonry tested by means of in-situ testsrsquo 6th IBMaC Rome Italy 1982

[4] de Vekey RC lsquoMeasurement of load eccentricity using flat jacksrsquo Proc Brit Mas Soc (9) (Proc 6th IMC) Vol 1 (2002) 79-85

[5] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[6] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

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foglio di lamiera piegato a tasca e saldato su tre lati che puograve essere gonfiato con olio o altri fluidi previsti dal produttore della strumentazione a pressione con un sistema di ingresso e uscita del fluido Il martinetto puograve avere varie forme compatibili con la muratura che deve essere provata In Figura 1 sono presentate le forme tipiche dei martinetti

Figura 1 Forme di martinetto piugrave diffuse

432 Per la determinazione dello stato di compressione la dimensione A deve essere uguale o maggiore della dimensione di un mattone di fascia ma non meno di 200mm La dimensione B deve essere uguale o maggiore della dimensione di una testa del mattone e comunque non inferiore a 75mm Se i martinetti hanno una parte circolare il raggio R di questa parte deve essere uguale a quello della sega circolare utilizzata per il taglio

433 Se il martinetto egrave di metallo (o anche non di metallo) deve essere in grado di sopportare una pressione interna pari alla massima pressione di operazione che puograve anche raggiungere i 6-69 MPa (rispettivamente secondo le racomandazioni RILEM [15] o ASTM [14] ) I martinetti di metallo devono essere fatti con lamiere aventi spessore costante compreso tra 06 mm a 12mm Con saldatura sul contorno e tubi di ingresso dellrsquoolio ed uscita di aria in eccesso

434 I martinetti piatti devono essere tutti calibrati come descritto nella Sez 5 per determinare le loro caratteristiche di corrispondenza pressione- carico applicato

435 Al martinetto piatto vanno aggiunti spessori in acciaio della stessa forma da inserire nel taglio sopra o sotto il martinetto stesso in modo da proteggere le superfici del martinetto da danni dovuti a vuoti o a superfici ruvide ed impedire un eccessivo rigonfiamento del martinetto 44 Sistema idraulico Ersquo richiesta una pompa idraulica elettrica o a mano con tubi di connessione flessibili e ad alta pressione che possano essere collegati con il sistema di ingresso del martinetto La pressione deve essere misurata con un manometro posto in uscita opportunamente calibrato in modo che abbia unrsquoaccuratezza dellrsquo1 rispetto ad una scala idraulica completa Il sistema idraulico deve essere capace di mantenere una pressione costante entro lrsquo1 dellrsquointera scala per almeno 5 min 45 Misura degli spostamenti- La misura degli spostamenti viene eseguita mediante un estensimetro meccanico removibile che misura la distanza tra punti fissati mediante basette applicate come mostra la Figura 2 Lo strumento utilizzato deve essere in grado di misurare spostamenti fino ad almeno 5mm Le misure degli spostamenti devono essere eseguite con una precisione pari ad almeno plusmn0005 della distanza misurata (o lo strumento deve avere una precisione millesimale)

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Figura 2 Configurazione di prova per la misura in situ dello stato di sforzo locale

46 Basi di misura ndash Per realizzare le basi di misura si devono usare piastrine di metallo Si attaccano rigidamente (usando un adesivo rigido) le piastrine alla muratura in numero di quattro sopra e sotto il taglio in modo da prevenire movimenti e garantire la accuratezza di misura richiesta Le piastrine devono avere una depressione conica al centro compatibile con le punte di fissaggio dello strumento di misura Gli angoli della depressione conica e delle punte dello strumento devono essere gli stessi 5 Calibrazione del martinetto Un martinetto piatto ha una propria rigidezza che si oppone allrsquoespansione quando il martinetto viene gonfiato essa egrave dovuta alla resistenza del metallo alla flessione in modo particolare al contorno ed allrsquoazione di diaframma nellrsquoacciaio quando si espande Perciograve la pressione del liquido nel martinetto egrave maggiore dello sforzo che il martinetto esercita sulla muratura Pertanto il martinetto deve essere calibrato per ottenere un fattore di conversione km che correli la pressione interna del fluido con lo sforzo applicato alla muratura Il martinetto deve essere calibrato in una macchina di prova di compressione della capacitagrave di almeno 450 kN Se la piastra della macchina non egrave sufficientemente grande si dispone una piastra di acciaio spessa 50mm sulla testa inferiore della macchina la dimensione della piastra deve essere tale da coprire il martinetto che saragrave calibrato Si appoggia il martinetto sulla piastra in modo che appoggi completamente compresi i bordi ed i due tubi di ingressouscita del martinetto Mettere una piastra dello spessore di 50mm sul martinetto e sugli spessori allineandola sulla piastra inferiore Posizionare lrsquoinsieme piastramartinettospessori sulla piastra inferiore della macchina in modo che il baricentro del martinetto sia posto entro 6mm sullrsquoasse di prova della macchina (Figura 3)

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Figura 3 Configurazione del sistema di calibrazione del martinetto

Muovere la testa della macchina fino a toccare la parte non mobile Applicare un pre-carico equivalente a 005 Nmm2 sufficiente a produrre il contatto completo tra la piastra portante e gli spessori La distanza tra le piastre deve essere mantenuta costante durante la procedura di calibrazione A questo punto fissare gli spostamenti della macchina se si esegue la calibrazione in controllo di spostamento Se questo non avviene attaccare strumenti di misura meccanici o elettrici in modo da essere certi che la distanza tra i piatti della macchina rimanga costante se si usa il controllo di carico Mettere in pressione e scaricare il martinetto per tre cicli con una pressione massima nel martinetto non oltre di 7 Nmm2 controllando che la compressione esercitata dalla macchina sul martinetto non superi 7 Nmm2 sullrsquoarea totale del martinetto Aumentare la pressione nel martinetto con un incremento di 05 Nmm2 (5 bar) fino a 7 Nmm2 mantenendo costante la distanza tra le piastre Ad ogni incremento memorizzare sia la pressione del martinetto sia la forza misurata dalla macchina Riportare in un diagramma (Figura 4) i valori della pressione esercitata nel martinetto in Nmm2 in ascissa e la forza misurata dalla macchina in N in ordinata Il coefficiente angolare della retta ottenuta rappresenta la costante del martinetto cioegrave il fattore di conversione o costante di rigidezza km

Ricalibrare il martinetto dopo averlo usato cinque volte o quando appare visibilmente deformato dopo lrsquouso

Figura 4 Esempi di curve di calibrazione di martinetti piatti di forma rettangolare

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6 Preparazione del taglio e della muratura da sottoporre a prova Il taglio puograve essere eseguito per la muratura di mattoni o per murature con giunti regolari in corrispondenza di un giunto di malta con un trapano a basso numero di giri ripulendo il giunto tagliato con la rimozione di tutta la malta e la polvere in modo che il martinetto sia direttamente a contatto con le superfici del taglio Nel caso di muratura in pietra irregolare il taglio si deve eseguire anche nella pietra in modo che sia perfettamente orizzontale (Figura 5) In tal caso lrsquoattrezzatura usata per il taglio saragrave una sega semicircolare con disco diamantato eccentrico (Figura 6) successivamente dovragrave essere ripulito il taglio In questo secondo caso il martinetto saragrave del tipo b) c) d) oppure e) di Figura 1 Si puograve utilizzare la stessa attrezzatura anche nel caso di muratura di mattoni in quanto il taglio saragrave meglio eseguito

Figura 5 Esempio di localizzazione del taglio in murature in pietra con tessitura irregolare

Figura 6 Strumentazione per il taglio della muratura

7 Procedura di prova La sequenza della prova avviene secondo i passi descritti in Figura 7

Figura 7 Sequenza di prova

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7

71 Scegliere una zona di muratura che sia sufficientemente rappresentativa e collocare la zona nella quale si vuole misurare lo stato di sforzo (di solito si sceglie la zona che si suppone maggiormente sollecitata anche dopo aver eseguito analisi e calcoli) Collocare i punti di misura e incollare le basette in metallo (v 46) dopo aver localizzato la posizione del taglio sopra e sotto il taglio stesso e in piugrave possibile equidistanti da esso Si raccomandano 4 punti di misura (Figura 8) La minima distanza L tra i punti di misura dovrebbe essere 03 volte la lunghezza A del martinetto la massima uguale a 06 volte A Il primo e lrsquoultimo punto di misura dovrebbero essere collocati ad una distanza dagli estremi del taglio pari a non meno di 08 volte A verso lrsquointerno

72 Quando la colla delle basette ha fatto presa si inizia a prendere la misura iniziale di riferimento delle distanze con lrsquoestensimetro removibile

73 Si esegue quindi il taglio cercando di non disturbare la muratura circostante

74 Dopo il taglio e la pulitura si prende la seconda misura nei quattro punti di riferimento e si calcola cosigrave per differenza il valore della chiusura del taglio

75 Contemporaneamente si calcola lrsquoarea A del taglio misurando la larghezza e la profonditagrave in vari punti (ogni 10-20mm)

76 Si inserisce il martinetto ed eventualmente si inseriscono anche gli spessori in modo da regolarizzare i vuoti e le irregolaritagrave interne

77 Si applica una prima pressione pari a circa la metagrave della pressione stimata per raggiungere il presunto valore di sforzo e poi si scarica

78 La pressione si applica da zero ad incrementi di circa 18 della pressione attesa oppure ad incrementi regolari pari a 05 bar e si memorizza la deformazione imposta dividendo lo spostamento misurato per la distanza L

79 Secondo ASTM [15] la prova si ferma quando lo spostamento misurato raggiunge il valore della distanza misurata prima del taglio con una tolleranza del 10 di differenza rispetto agli altri quattro punti di misura Poicheacute ci possono essere punti di misura dove la colla non ha aderito bene egrave lecito scartare una misura che sia molto diversa dalle altre tre A questo punto egrave registrato il valore della pressione (p) necessaria a ristabilire le condizioni geometriche esistenti prima del taglio Il tempo impiegato per raggiungere il valore dovrebbe essere uguale circa al tempo di esecuzione del taglio e della preparazione della prova dopo che le misure degli spostamenti erano stabili Questo significherebbe che le deformazioni viscose eventuali sono simmetriche e si sono equilibrate La Figura 7 mostra tutte le fasi della prova

710 Si possono anche ripetere i passi 8 e 9 dopo aver ridotto la pressione a zero in modo da controllare la pressione finale nel martinetto

711 Scaricare e rimuovere delicatamente il martinetto e chiudere il taglio con una malta appropriata che non si ritiri

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Figura 8 Geometria di prova

8 Calcolo dei risultati Il valore dello sforzo di compressione che presumibilmente esisteva nella muratura prima del taglio egrave ottenuto dalla relazione fm = p km ka dove fm = valore dello sforzo ripristinato km = egrave una costante adimensionale che rappresenta le proprietagrave geometriche e di rigidezza

del martinetto determinate nella Sez5 ka = rapporto tra lrsquoarea misurata del martinetto e lrsquoarea media del taglio p = pressione richiesta per riportare la distanza tra le basi di misura alla distanza iniziale a

meno della tolleranza richiesta espressa in MPa o in Nmm2

Le due costanti sono di solito minori di 1

9 Resoconto di prova

Il resoconto di prova deve contenere le seguenti informazioni

a) Riferimento allo standard b) una descrizione del sito dellrsquoedificio e della muratura insieme ad altre importanti

informazioni come le condizioni ambientali le caratteristiche dei mattoni o delle pietre e della malta la presenza di umiditagrave per risalita capillare

c) disegni e foto della tessitura muraria della posizione delle basi di misura e la data di costruzione della muratura se egrave nota

d) la data della prova e) il valore della pressione che ha portato allrsquoannullamento dello spostamento dopo il taglio f) i valori delle costanti di calibrazione del martinetto g) i valori dello stato di sforzo calcolato

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10 Bibliografia [1] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristics of brick masonry tested by means of

non-destructive in-situ testsrsquo Paper presented at the 6th International Brick Masonry Conference Rome 1982

[2] Sacchi Landriani G and Taliercio A lsquoNumerical analysis of the flat jack test on masonry wallsrsquo Journal of Theoretical and Applied Mechanics 5(3) (1986)

[3] Noland JL Atkinson RH and Schuller MP lsquoA review of the flat-jack method for nondestructive evaluationrsquo Proceedings of Non-destructive Evaluation of Civil Structures and Materials Colorado October 1990

[4] ASTM C1196-91 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit masonry - Estimated using flatjack measurementsrsquo

[5] RILEM Technical Recommendations for the Testing and Use of Construction Materials LUMD2 lsquoIn-situ stress tests based on the flat jackrsquo (E amp F Spon London 1994) 503-508

[6] Hughes TG and Pritchard R lsquoAn investigation of the significance of flatjack flexibility in the determination of insitu stressesrsquo Proc 10th Intl Brick-Block Mas Conf Vol 2 1994 569-578

[7] Building Research Establishment Digest 409 ndashlsquoMasonry and concrete structures Measuring in-situ strength and elasticitagrave using flat jacksrsquo (1995)

[8] de Vekey RC lsquoThin stainless steel flat-jacks calibration and trials for measurement of in-situ stress and elasticity of masonryrsquo Proc 7th Canadian Masonry Symposium Hamilton Vol 2 (1995) 1174-1183

[9] de Vekey RC lsquoMeasurement of horizontal compressive stress in masonry using flat jacksrsquo Acta Polytechnica 36 (2) (1996) 117-126

[10] de Vekey RC lsquoMeasurement of stress in Sandstone blockwork using flat jacksrsquo J of Brit Mas Soc 11 (2) (1997) 56-59 Presented at BMS meeting Stoke on Trent UK 111996 BRE PD 24896

[11] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[12] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

[13] Binda L Cantini L Cardani G Saisi A Tiraboschi C Use of Flat-Jack and Sonic Tests for the Qualification of Historic Masonry 10th Tenth North American Masonry Conference (10NAMC) St Louis Missouri 3-60607 Session 6C CD-ROM pp 791-803 2007

11 Normative e raccomandazioni [14] ASTM C1196-91 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry - Estimated using flatjack measurementsrsquo [15] RILEM Technical Recommendations for the Testing and Use of Construction Materials

LUMD2 lsquoIn-situ stress tests based on the flat jackrsquo (E amp F Spon London 1994) 503-508

12 Linee guida sullrsquointerpretazione dei risultati in vari casi

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10

Nel seguito verranno riportati alcuni commenti osservazioni e suggerimenti sulla metodologia di prova con particolare riferimento al caso delle murature deboli o con morfologie irregolari 121 Muratura irregolare Lrsquoattendibilitagrave nella determinazione di un valore della pressione di equilibrio egrave il requisito di prova fondamentale indipendentemente dalle particolaritagrave di ogni singola applicazione

Informazioni contrastanti riguardanti lrsquointerpretazione degli effetti di concentrazioni di sforzo eo deformazioni anelastiche oppure la presenza di un livello di sollecitazione molto basso (per esempio in edifici di uno o due piani) richiedono una componente significativa di giudizio soggettivo che puograve compromettere lrsquoattendibilitagrave dellrsquointera procedura [3] [5] [6]

A causa della disomogeneitagrave della muratura e allrsquooperazione stessa durante e dopo lrsquoesecuzione del taglio si possono verificare distribuzioni non costanti dello stato di sforzo Al termine della fase di taglio i valori di spostamento misurati nei punti di riferimento non sono costanti ma tendono ad essere maggiori al centro del taglio a causa della ridistribuzione dello stato di sforzo In Fig 9 sono schematizzate tre potenziali geometrie delle deformazioni assunte dai lembi del taglio

Ci saragrave quindi una concentrazione di sforzi di trazione al centro del taglio con possibilitagrave di fessurazioni o spostamenti rigidi nel caso di materiali deboli o giagrave compromessi mentre valori piugrave elevati di compressione saranno alle estremitagrave

In Fig 10 egrave rappresentato il legame tra sforzi e spostamenti in corrispondenza della mezzeria durante lo scarico ed il successivo ricarico Nel caso di fessurazione per inflessione del lembo di taglio superiore (Fig 9c) eo di conseguenti movimenti rigidi si ha una variazione nellrsquoandamento del legame sforzi-spostamenti indicato in Fig 11

Alle estremitagrave del taglio invece si incrementa lo stato di compressione dopo lrsquoesecuzione del taglio

In generale le misure fornite dalle quattro basi poste a cavallo del taglio non danno mai tutte lo stesso valore e non sempre il ripristino della distanza originaria avviene contemporaneamente sulle 4 basi come in Fig 12 cioegrave per lo stesso valore di sollecitazione applicato dal martinetto [5]

1 2 3 4 a

b

c

5 6

Figura 9 Deformazione dei lati del taglio [5]

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11

Figura 10 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico) e

della prova con ricostruzione dello stato di sforzo esistente

Figura 11 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico della

muratura) e della prova nel caso di formazione di cerniere o spostamenti rigidi

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12

122 Bassi valori di sforzo Nel caso di edifici ad uno o due piani lo stato di sforzo in generale egrave molto basso (da meno di 01 a 015 Nmm2)

In tal caso le imprecisioni di misura la sensibilitagrave della strumentazione e le problematiche insite nella modalitagrave di prova possono facilmente raggiungere lrsquoentitagrave dello stato di sforzo reale Ciograve implica che la prova puograve essere significativa solo se lo stato di sforzo misurato egrave rilevantemente minore della probabile capacitagrave portante dellrsquoelemento e minore del probabile intervallo di precisione della prova

123 Murature a piugrave paramenti Si deve sottolineare che i risultati della prova con martinetto piatto in caso di murature a piugrave paramenti sono solo relativi al paramento esterno dove viene localizzata la prova Pertanto non si hanno informazioni sulla distribuzione negli strati piugrave interni a meno di eseguire la prova in profonditagrave con lo smontaggio degli strati esterni

124 Murature soggette a carichi eccentrici Possono essere eseguite prove con i martinetti piatti singoli su due facce opposte e corrispondenti della muratura Se i valori misurati sono significativamente diversi puograve essere calcolata la distribuzione dello sforzo dovuto a carichi eccentrici

Dopo il taglio se la distanza tra i punti di riferimento dovesse aumentare puograve essere ragionevolmente supposto uno stato di sforzo locale di trazione in tal caso egrave opportuno ripristinare al piugrave presto la continuitagrave muraria La presenza di fessure o movimenti delle pietre dovrebbe comunque sconsigliare preventivamente lrsquoesecuzione delle prove in tali localizzazioni

Una tecnica di misura dellrsquoeccentricitagrave agendo solo da un lato della muratura egrave riportato in [4]

125 Riferimenti bibliografici [1] ASTM C 1196-92 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry estimated usingflat-jack measurementsrsquo American Society for Testing andMaterials West Conshohocken 1997

[2] Ronca P lsquoNew developments on the mechanicalinterpretation of the in-situ flat jack testrsquo National CongresslsquoLa Meccanica delle Murature tra Teoria e Progettorsquo University of Messina Italy 1820 Sept 1996 135-143

[3] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristic of brick masonry tested by means of in-situ testsrsquo 6th IBMaC Rome Italy 1982

[4] de Vekey RC lsquoMeasurement of load eccentricity using flat jacksrsquo Proc Brit Mas Soc (9) (Proc 6th IMC) Vol 1 (2002) 79-85

[5] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[6] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

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4

Figura 2 Configurazione di prova per la misura in situ dello stato di sforzo locale

46 Basi di misura ndash Per realizzare le basi di misura si devono usare piastrine di metallo Si attaccano rigidamente (usando un adesivo rigido) le piastrine alla muratura in numero di quattro sopra e sotto il taglio in modo da prevenire movimenti e garantire la accuratezza di misura richiesta Le piastrine devono avere una depressione conica al centro compatibile con le punte di fissaggio dello strumento di misura Gli angoli della depressione conica e delle punte dello strumento devono essere gli stessi 5 Calibrazione del martinetto Un martinetto piatto ha una propria rigidezza che si oppone allrsquoespansione quando il martinetto viene gonfiato essa egrave dovuta alla resistenza del metallo alla flessione in modo particolare al contorno ed allrsquoazione di diaframma nellrsquoacciaio quando si espande Perciograve la pressione del liquido nel martinetto egrave maggiore dello sforzo che il martinetto esercita sulla muratura Pertanto il martinetto deve essere calibrato per ottenere un fattore di conversione km che correli la pressione interna del fluido con lo sforzo applicato alla muratura Il martinetto deve essere calibrato in una macchina di prova di compressione della capacitagrave di almeno 450 kN Se la piastra della macchina non egrave sufficientemente grande si dispone una piastra di acciaio spessa 50mm sulla testa inferiore della macchina la dimensione della piastra deve essere tale da coprire il martinetto che saragrave calibrato Si appoggia il martinetto sulla piastra in modo che appoggi completamente compresi i bordi ed i due tubi di ingressouscita del martinetto Mettere una piastra dello spessore di 50mm sul martinetto e sugli spessori allineandola sulla piastra inferiore Posizionare lrsquoinsieme piastramartinettospessori sulla piastra inferiore della macchina in modo che il baricentro del martinetto sia posto entro 6mm sullrsquoasse di prova della macchina (Figura 3)

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Figura 3 Configurazione del sistema di calibrazione del martinetto

Muovere la testa della macchina fino a toccare la parte non mobile Applicare un pre-carico equivalente a 005 Nmm2 sufficiente a produrre il contatto completo tra la piastra portante e gli spessori La distanza tra le piastre deve essere mantenuta costante durante la procedura di calibrazione A questo punto fissare gli spostamenti della macchina se si esegue la calibrazione in controllo di spostamento Se questo non avviene attaccare strumenti di misura meccanici o elettrici in modo da essere certi che la distanza tra i piatti della macchina rimanga costante se si usa il controllo di carico Mettere in pressione e scaricare il martinetto per tre cicli con una pressione massima nel martinetto non oltre di 7 Nmm2 controllando che la compressione esercitata dalla macchina sul martinetto non superi 7 Nmm2 sullrsquoarea totale del martinetto Aumentare la pressione nel martinetto con un incremento di 05 Nmm2 (5 bar) fino a 7 Nmm2 mantenendo costante la distanza tra le piastre Ad ogni incremento memorizzare sia la pressione del martinetto sia la forza misurata dalla macchina Riportare in un diagramma (Figura 4) i valori della pressione esercitata nel martinetto in Nmm2 in ascissa e la forza misurata dalla macchina in N in ordinata Il coefficiente angolare della retta ottenuta rappresenta la costante del martinetto cioegrave il fattore di conversione o costante di rigidezza km

Ricalibrare il martinetto dopo averlo usato cinque volte o quando appare visibilmente deformato dopo lrsquouso

Figura 4 Esempi di curve di calibrazione di martinetti piatti di forma rettangolare

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6

6 Preparazione del taglio e della muratura da sottoporre a prova Il taglio puograve essere eseguito per la muratura di mattoni o per murature con giunti regolari in corrispondenza di un giunto di malta con un trapano a basso numero di giri ripulendo il giunto tagliato con la rimozione di tutta la malta e la polvere in modo che il martinetto sia direttamente a contatto con le superfici del taglio Nel caso di muratura in pietra irregolare il taglio si deve eseguire anche nella pietra in modo che sia perfettamente orizzontale (Figura 5) In tal caso lrsquoattrezzatura usata per il taglio saragrave una sega semicircolare con disco diamantato eccentrico (Figura 6) successivamente dovragrave essere ripulito il taglio In questo secondo caso il martinetto saragrave del tipo b) c) d) oppure e) di Figura 1 Si puograve utilizzare la stessa attrezzatura anche nel caso di muratura di mattoni in quanto il taglio saragrave meglio eseguito

Figura 5 Esempio di localizzazione del taglio in murature in pietra con tessitura irregolare

Figura 6 Strumentazione per il taglio della muratura

7 Procedura di prova La sequenza della prova avviene secondo i passi descritti in Figura 7

Figura 7 Sequenza di prova

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7

71 Scegliere una zona di muratura che sia sufficientemente rappresentativa e collocare la zona nella quale si vuole misurare lo stato di sforzo (di solito si sceglie la zona che si suppone maggiormente sollecitata anche dopo aver eseguito analisi e calcoli) Collocare i punti di misura e incollare le basette in metallo (v 46) dopo aver localizzato la posizione del taglio sopra e sotto il taglio stesso e in piugrave possibile equidistanti da esso Si raccomandano 4 punti di misura (Figura 8) La minima distanza L tra i punti di misura dovrebbe essere 03 volte la lunghezza A del martinetto la massima uguale a 06 volte A Il primo e lrsquoultimo punto di misura dovrebbero essere collocati ad una distanza dagli estremi del taglio pari a non meno di 08 volte A verso lrsquointerno

72 Quando la colla delle basette ha fatto presa si inizia a prendere la misura iniziale di riferimento delle distanze con lrsquoestensimetro removibile

73 Si esegue quindi il taglio cercando di non disturbare la muratura circostante

74 Dopo il taglio e la pulitura si prende la seconda misura nei quattro punti di riferimento e si calcola cosigrave per differenza il valore della chiusura del taglio

75 Contemporaneamente si calcola lrsquoarea A del taglio misurando la larghezza e la profonditagrave in vari punti (ogni 10-20mm)

76 Si inserisce il martinetto ed eventualmente si inseriscono anche gli spessori in modo da regolarizzare i vuoti e le irregolaritagrave interne

77 Si applica una prima pressione pari a circa la metagrave della pressione stimata per raggiungere il presunto valore di sforzo e poi si scarica

78 La pressione si applica da zero ad incrementi di circa 18 della pressione attesa oppure ad incrementi regolari pari a 05 bar e si memorizza la deformazione imposta dividendo lo spostamento misurato per la distanza L

79 Secondo ASTM [15] la prova si ferma quando lo spostamento misurato raggiunge il valore della distanza misurata prima del taglio con una tolleranza del 10 di differenza rispetto agli altri quattro punti di misura Poicheacute ci possono essere punti di misura dove la colla non ha aderito bene egrave lecito scartare una misura che sia molto diversa dalle altre tre A questo punto egrave registrato il valore della pressione (p) necessaria a ristabilire le condizioni geometriche esistenti prima del taglio Il tempo impiegato per raggiungere il valore dovrebbe essere uguale circa al tempo di esecuzione del taglio e della preparazione della prova dopo che le misure degli spostamenti erano stabili Questo significherebbe che le deformazioni viscose eventuali sono simmetriche e si sono equilibrate La Figura 7 mostra tutte le fasi della prova

710 Si possono anche ripetere i passi 8 e 9 dopo aver ridotto la pressione a zero in modo da controllare la pressione finale nel martinetto

711 Scaricare e rimuovere delicatamente il martinetto e chiudere il taglio con una malta appropriata che non si ritiri

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8

Figura 8 Geometria di prova

8 Calcolo dei risultati Il valore dello sforzo di compressione che presumibilmente esisteva nella muratura prima del taglio egrave ottenuto dalla relazione fm = p km ka dove fm = valore dello sforzo ripristinato km = egrave una costante adimensionale che rappresenta le proprietagrave geometriche e di rigidezza

del martinetto determinate nella Sez5 ka = rapporto tra lrsquoarea misurata del martinetto e lrsquoarea media del taglio p = pressione richiesta per riportare la distanza tra le basi di misura alla distanza iniziale a

meno della tolleranza richiesta espressa in MPa o in Nmm2

Le due costanti sono di solito minori di 1

9 Resoconto di prova

Il resoconto di prova deve contenere le seguenti informazioni

a) Riferimento allo standard b) una descrizione del sito dellrsquoedificio e della muratura insieme ad altre importanti

informazioni come le condizioni ambientali le caratteristiche dei mattoni o delle pietre e della malta la presenza di umiditagrave per risalita capillare

c) disegni e foto della tessitura muraria della posizione delle basi di misura e la data di costruzione della muratura se egrave nota

d) la data della prova e) il valore della pressione che ha portato allrsquoannullamento dello spostamento dopo il taglio f) i valori delle costanti di calibrazione del martinetto g) i valori dello stato di sforzo calcolato

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9

10 Bibliografia [1] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristics of brick masonry tested by means of

non-destructive in-situ testsrsquo Paper presented at the 6th International Brick Masonry Conference Rome 1982

[2] Sacchi Landriani G and Taliercio A lsquoNumerical analysis of the flat jack test on masonry wallsrsquo Journal of Theoretical and Applied Mechanics 5(3) (1986)

[3] Noland JL Atkinson RH and Schuller MP lsquoA review of the flat-jack method for nondestructive evaluationrsquo Proceedings of Non-destructive Evaluation of Civil Structures and Materials Colorado October 1990

[4] ASTM C1196-91 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit masonry - Estimated using flatjack measurementsrsquo

[5] RILEM Technical Recommendations for the Testing and Use of Construction Materials LUMD2 lsquoIn-situ stress tests based on the flat jackrsquo (E amp F Spon London 1994) 503-508

[6] Hughes TG and Pritchard R lsquoAn investigation of the significance of flatjack flexibility in the determination of insitu stressesrsquo Proc 10th Intl Brick-Block Mas Conf Vol 2 1994 569-578

[7] Building Research Establishment Digest 409 ndashlsquoMasonry and concrete structures Measuring in-situ strength and elasticitagrave using flat jacksrsquo (1995)

[8] de Vekey RC lsquoThin stainless steel flat-jacks calibration and trials for measurement of in-situ stress and elasticity of masonryrsquo Proc 7th Canadian Masonry Symposium Hamilton Vol 2 (1995) 1174-1183

[9] de Vekey RC lsquoMeasurement of horizontal compressive stress in masonry using flat jacksrsquo Acta Polytechnica 36 (2) (1996) 117-126

[10] de Vekey RC lsquoMeasurement of stress in Sandstone blockwork using flat jacksrsquo J of Brit Mas Soc 11 (2) (1997) 56-59 Presented at BMS meeting Stoke on Trent UK 111996 BRE PD 24896

[11] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[12] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

[13] Binda L Cantini L Cardani G Saisi A Tiraboschi C Use of Flat-Jack and Sonic Tests for the Qualification of Historic Masonry 10th Tenth North American Masonry Conference (10NAMC) St Louis Missouri 3-60607 Session 6C CD-ROM pp 791-803 2007

11 Normative e raccomandazioni [14] ASTM C1196-91 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry - Estimated using flatjack measurementsrsquo [15] RILEM Technical Recommendations for the Testing and Use of Construction Materials

LUMD2 lsquoIn-situ stress tests based on the flat jackrsquo (E amp F Spon London 1994) 503-508

12 Linee guida sullrsquointerpretazione dei risultati in vari casi

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10

Nel seguito verranno riportati alcuni commenti osservazioni e suggerimenti sulla metodologia di prova con particolare riferimento al caso delle murature deboli o con morfologie irregolari 121 Muratura irregolare Lrsquoattendibilitagrave nella determinazione di un valore della pressione di equilibrio egrave il requisito di prova fondamentale indipendentemente dalle particolaritagrave di ogni singola applicazione

Informazioni contrastanti riguardanti lrsquointerpretazione degli effetti di concentrazioni di sforzo eo deformazioni anelastiche oppure la presenza di un livello di sollecitazione molto basso (per esempio in edifici di uno o due piani) richiedono una componente significativa di giudizio soggettivo che puograve compromettere lrsquoattendibilitagrave dellrsquointera procedura [3] [5] [6]

A causa della disomogeneitagrave della muratura e allrsquooperazione stessa durante e dopo lrsquoesecuzione del taglio si possono verificare distribuzioni non costanti dello stato di sforzo Al termine della fase di taglio i valori di spostamento misurati nei punti di riferimento non sono costanti ma tendono ad essere maggiori al centro del taglio a causa della ridistribuzione dello stato di sforzo In Fig 9 sono schematizzate tre potenziali geometrie delle deformazioni assunte dai lembi del taglio

Ci saragrave quindi una concentrazione di sforzi di trazione al centro del taglio con possibilitagrave di fessurazioni o spostamenti rigidi nel caso di materiali deboli o giagrave compromessi mentre valori piugrave elevati di compressione saranno alle estremitagrave

In Fig 10 egrave rappresentato il legame tra sforzi e spostamenti in corrispondenza della mezzeria durante lo scarico ed il successivo ricarico Nel caso di fessurazione per inflessione del lembo di taglio superiore (Fig 9c) eo di conseguenti movimenti rigidi si ha una variazione nellrsquoandamento del legame sforzi-spostamenti indicato in Fig 11

Alle estremitagrave del taglio invece si incrementa lo stato di compressione dopo lrsquoesecuzione del taglio

In generale le misure fornite dalle quattro basi poste a cavallo del taglio non danno mai tutte lo stesso valore e non sempre il ripristino della distanza originaria avviene contemporaneamente sulle 4 basi come in Fig 12 cioegrave per lo stesso valore di sollecitazione applicato dal martinetto [5]

1 2 3 4 a

b

c

5 6

Figura 9 Deformazione dei lati del taglio [5]

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Figura 10 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico) e

della prova con ricostruzione dello stato di sforzo esistente

Figura 11 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico della

muratura) e della prova nel caso di formazione di cerniere o spostamenti rigidi

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122 Bassi valori di sforzo Nel caso di edifici ad uno o due piani lo stato di sforzo in generale egrave molto basso (da meno di 01 a 015 Nmm2)

In tal caso le imprecisioni di misura la sensibilitagrave della strumentazione e le problematiche insite nella modalitagrave di prova possono facilmente raggiungere lrsquoentitagrave dello stato di sforzo reale Ciograve implica che la prova puograve essere significativa solo se lo stato di sforzo misurato egrave rilevantemente minore della probabile capacitagrave portante dellrsquoelemento e minore del probabile intervallo di precisione della prova

123 Murature a piugrave paramenti Si deve sottolineare che i risultati della prova con martinetto piatto in caso di murature a piugrave paramenti sono solo relativi al paramento esterno dove viene localizzata la prova Pertanto non si hanno informazioni sulla distribuzione negli strati piugrave interni a meno di eseguire la prova in profonditagrave con lo smontaggio degli strati esterni

124 Murature soggette a carichi eccentrici Possono essere eseguite prove con i martinetti piatti singoli su due facce opposte e corrispondenti della muratura Se i valori misurati sono significativamente diversi puograve essere calcolata la distribuzione dello sforzo dovuto a carichi eccentrici

Dopo il taglio se la distanza tra i punti di riferimento dovesse aumentare puograve essere ragionevolmente supposto uno stato di sforzo locale di trazione in tal caso egrave opportuno ripristinare al piugrave presto la continuitagrave muraria La presenza di fessure o movimenti delle pietre dovrebbe comunque sconsigliare preventivamente lrsquoesecuzione delle prove in tali localizzazioni

Una tecnica di misura dellrsquoeccentricitagrave agendo solo da un lato della muratura egrave riportato in [4]

125 Riferimenti bibliografici [1] ASTM C 1196-92 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry estimated usingflat-jack measurementsrsquo American Society for Testing andMaterials West Conshohocken 1997

[2] Ronca P lsquoNew developments on the mechanicalinterpretation of the in-situ flat jack testrsquo National CongresslsquoLa Meccanica delle Murature tra Teoria e Progettorsquo University of Messina Italy 1820 Sept 1996 135-143

[3] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristic of brick masonry tested by means of in-situ testsrsquo 6th IBMaC Rome Italy 1982

[4] de Vekey RC lsquoMeasurement of load eccentricity using flat jacksrsquo Proc Brit Mas Soc (9) (Proc 6th IMC) Vol 1 (2002) 79-85

[5] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[6] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

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Figura 3 Configurazione del sistema di calibrazione del martinetto

Muovere la testa della macchina fino a toccare la parte non mobile Applicare un pre-carico equivalente a 005 Nmm2 sufficiente a produrre il contatto completo tra la piastra portante e gli spessori La distanza tra le piastre deve essere mantenuta costante durante la procedura di calibrazione A questo punto fissare gli spostamenti della macchina se si esegue la calibrazione in controllo di spostamento Se questo non avviene attaccare strumenti di misura meccanici o elettrici in modo da essere certi che la distanza tra i piatti della macchina rimanga costante se si usa il controllo di carico Mettere in pressione e scaricare il martinetto per tre cicli con una pressione massima nel martinetto non oltre di 7 Nmm2 controllando che la compressione esercitata dalla macchina sul martinetto non superi 7 Nmm2 sullrsquoarea totale del martinetto Aumentare la pressione nel martinetto con un incremento di 05 Nmm2 (5 bar) fino a 7 Nmm2 mantenendo costante la distanza tra le piastre Ad ogni incremento memorizzare sia la pressione del martinetto sia la forza misurata dalla macchina Riportare in un diagramma (Figura 4) i valori della pressione esercitata nel martinetto in Nmm2 in ascissa e la forza misurata dalla macchina in N in ordinata Il coefficiente angolare della retta ottenuta rappresenta la costante del martinetto cioegrave il fattore di conversione o costante di rigidezza km

Ricalibrare il martinetto dopo averlo usato cinque volte o quando appare visibilmente deformato dopo lrsquouso

Figura 4 Esempi di curve di calibrazione di martinetti piatti di forma rettangolare

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6 Preparazione del taglio e della muratura da sottoporre a prova Il taglio puograve essere eseguito per la muratura di mattoni o per murature con giunti regolari in corrispondenza di un giunto di malta con un trapano a basso numero di giri ripulendo il giunto tagliato con la rimozione di tutta la malta e la polvere in modo che il martinetto sia direttamente a contatto con le superfici del taglio Nel caso di muratura in pietra irregolare il taglio si deve eseguire anche nella pietra in modo che sia perfettamente orizzontale (Figura 5) In tal caso lrsquoattrezzatura usata per il taglio saragrave una sega semicircolare con disco diamantato eccentrico (Figura 6) successivamente dovragrave essere ripulito il taglio In questo secondo caso il martinetto saragrave del tipo b) c) d) oppure e) di Figura 1 Si puograve utilizzare la stessa attrezzatura anche nel caso di muratura di mattoni in quanto il taglio saragrave meglio eseguito

Figura 5 Esempio di localizzazione del taglio in murature in pietra con tessitura irregolare

Figura 6 Strumentazione per il taglio della muratura

7 Procedura di prova La sequenza della prova avviene secondo i passi descritti in Figura 7

Figura 7 Sequenza di prova

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71 Scegliere una zona di muratura che sia sufficientemente rappresentativa e collocare la zona nella quale si vuole misurare lo stato di sforzo (di solito si sceglie la zona che si suppone maggiormente sollecitata anche dopo aver eseguito analisi e calcoli) Collocare i punti di misura e incollare le basette in metallo (v 46) dopo aver localizzato la posizione del taglio sopra e sotto il taglio stesso e in piugrave possibile equidistanti da esso Si raccomandano 4 punti di misura (Figura 8) La minima distanza L tra i punti di misura dovrebbe essere 03 volte la lunghezza A del martinetto la massima uguale a 06 volte A Il primo e lrsquoultimo punto di misura dovrebbero essere collocati ad una distanza dagli estremi del taglio pari a non meno di 08 volte A verso lrsquointerno

72 Quando la colla delle basette ha fatto presa si inizia a prendere la misura iniziale di riferimento delle distanze con lrsquoestensimetro removibile

73 Si esegue quindi il taglio cercando di non disturbare la muratura circostante

74 Dopo il taglio e la pulitura si prende la seconda misura nei quattro punti di riferimento e si calcola cosigrave per differenza il valore della chiusura del taglio

75 Contemporaneamente si calcola lrsquoarea A del taglio misurando la larghezza e la profonditagrave in vari punti (ogni 10-20mm)

76 Si inserisce il martinetto ed eventualmente si inseriscono anche gli spessori in modo da regolarizzare i vuoti e le irregolaritagrave interne

77 Si applica una prima pressione pari a circa la metagrave della pressione stimata per raggiungere il presunto valore di sforzo e poi si scarica

78 La pressione si applica da zero ad incrementi di circa 18 della pressione attesa oppure ad incrementi regolari pari a 05 bar e si memorizza la deformazione imposta dividendo lo spostamento misurato per la distanza L

79 Secondo ASTM [15] la prova si ferma quando lo spostamento misurato raggiunge il valore della distanza misurata prima del taglio con una tolleranza del 10 di differenza rispetto agli altri quattro punti di misura Poicheacute ci possono essere punti di misura dove la colla non ha aderito bene egrave lecito scartare una misura che sia molto diversa dalle altre tre A questo punto egrave registrato il valore della pressione (p) necessaria a ristabilire le condizioni geometriche esistenti prima del taglio Il tempo impiegato per raggiungere il valore dovrebbe essere uguale circa al tempo di esecuzione del taglio e della preparazione della prova dopo che le misure degli spostamenti erano stabili Questo significherebbe che le deformazioni viscose eventuali sono simmetriche e si sono equilibrate La Figura 7 mostra tutte le fasi della prova

710 Si possono anche ripetere i passi 8 e 9 dopo aver ridotto la pressione a zero in modo da controllare la pressione finale nel martinetto

711 Scaricare e rimuovere delicatamente il martinetto e chiudere il taglio con una malta appropriata che non si ritiri

PROGETTO RELUIS ndash LINEA DI RICERCA 1 ndash SUB TASK 3B3 UNITAgrave DI RICERCA DI M ILANO E PADOVA

8

Figura 8 Geometria di prova

8 Calcolo dei risultati Il valore dello sforzo di compressione che presumibilmente esisteva nella muratura prima del taglio egrave ottenuto dalla relazione fm = p km ka dove fm = valore dello sforzo ripristinato km = egrave una costante adimensionale che rappresenta le proprietagrave geometriche e di rigidezza

del martinetto determinate nella Sez5 ka = rapporto tra lrsquoarea misurata del martinetto e lrsquoarea media del taglio p = pressione richiesta per riportare la distanza tra le basi di misura alla distanza iniziale a

meno della tolleranza richiesta espressa in MPa o in Nmm2

Le due costanti sono di solito minori di 1

9 Resoconto di prova

Il resoconto di prova deve contenere le seguenti informazioni

a) Riferimento allo standard b) una descrizione del sito dellrsquoedificio e della muratura insieme ad altre importanti

informazioni come le condizioni ambientali le caratteristiche dei mattoni o delle pietre e della malta la presenza di umiditagrave per risalita capillare

c) disegni e foto della tessitura muraria della posizione delle basi di misura e la data di costruzione della muratura se egrave nota

d) la data della prova e) il valore della pressione che ha portato allrsquoannullamento dello spostamento dopo il taglio f) i valori delle costanti di calibrazione del martinetto g) i valori dello stato di sforzo calcolato

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10 Bibliografia [1] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristics of brick masonry tested by means of

non-destructive in-situ testsrsquo Paper presented at the 6th International Brick Masonry Conference Rome 1982

[2] Sacchi Landriani G and Taliercio A lsquoNumerical analysis of the flat jack test on masonry wallsrsquo Journal of Theoretical and Applied Mechanics 5(3) (1986)

[3] Noland JL Atkinson RH and Schuller MP lsquoA review of the flat-jack method for nondestructive evaluationrsquo Proceedings of Non-destructive Evaluation of Civil Structures and Materials Colorado October 1990

[4] ASTM C1196-91 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit masonry - Estimated using flatjack measurementsrsquo

[5] RILEM Technical Recommendations for the Testing and Use of Construction Materials LUMD2 lsquoIn-situ stress tests based on the flat jackrsquo (E amp F Spon London 1994) 503-508

[6] Hughes TG and Pritchard R lsquoAn investigation of the significance of flatjack flexibility in the determination of insitu stressesrsquo Proc 10th Intl Brick-Block Mas Conf Vol 2 1994 569-578

[7] Building Research Establishment Digest 409 ndashlsquoMasonry and concrete structures Measuring in-situ strength and elasticitagrave using flat jacksrsquo (1995)

[8] de Vekey RC lsquoThin stainless steel flat-jacks calibration and trials for measurement of in-situ stress and elasticity of masonryrsquo Proc 7th Canadian Masonry Symposium Hamilton Vol 2 (1995) 1174-1183

[9] de Vekey RC lsquoMeasurement of horizontal compressive stress in masonry using flat jacksrsquo Acta Polytechnica 36 (2) (1996) 117-126

[10] de Vekey RC lsquoMeasurement of stress in Sandstone blockwork using flat jacksrsquo J of Brit Mas Soc 11 (2) (1997) 56-59 Presented at BMS meeting Stoke on Trent UK 111996 BRE PD 24896

[11] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[12] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

[13] Binda L Cantini L Cardani G Saisi A Tiraboschi C Use of Flat-Jack and Sonic Tests for the Qualification of Historic Masonry 10th Tenth North American Masonry Conference (10NAMC) St Louis Missouri 3-60607 Session 6C CD-ROM pp 791-803 2007

11 Normative e raccomandazioni [14] ASTM C1196-91 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry - Estimated using flatjack measurementsrsquo [15] RILEM Technical Recommendations for the Testing and Use of Construction Materials

LUMD2 lsquoIn-situ stress tests based on the flat jackrsquo (E amp F Spon London 1994) 503-508

12 Linee guida sullrsquointerpretazione dei risultati in vari casi

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10

Nel seguito verranno riportati alcuni commenti osservazioni e suggerimenti sulla metodologia di prova con particolare riferimento al caso delle murature deboli o con morfologie irregolari 121 Muratura irregolare Lrsquoattendibilitagrave nella determinazione di un valore della pressione di equilibrio egrave il requisito di prova fondamentale indipendentemente dalle particolaritagrave di ogni singola applicazione

Informazioni contrastanti riguardanti lrsquointerpretazione degli effetti di concentrazioni di sforzo eo deformazioni anelastiche oppure la presenza di un livello di sollecitazione molto basso (per esempio in edifici di uno o due piani) richiedono una componente significativa di giudizio soggettivo che puograve compromettere lrsquoattendibilitagrave dellrsquointera procedura [3] [5] [6]

A causa della disomogeneitagrave della muratura e allrsquooperazione stessa durante e dopo lrsquoesecuzione del taglio si possono verificare distribuzioni non costanti dello stato di sforzo Al termine della fase di taglio i valori di spostamento misurati nei punti di riferimento non sono costanti ma tendono ad essere maggiori al centro del taglio a causa della ridistribuzione dello stato di sforzo In Fig 9 sono schematizzate tre potenziali geometrie delle deformazioni assunte dai lembi del taglio

Ci saragrave quindi una concentrazione di sforzi di trazione al centro del taglio con possibilitagrave di fessurazioni o spostamenti rigidi nel caso di materiali deboli o giagrave compromessi mentre valori piugrave elevati di compressione saranno alle estremitagrave

In Fig 10 egrave rappresentato il legame tra sforzi e spostamenti in corrispondenza della mezzeria durante lo scarico ed il successivo ricarico Nel caso di fessurazione per inflessione del lembo di taglio superiore (Fig 9c) eo di conseguenti movimenti rigidi si ha una variazione nellrsquoandamento del legame sforzi-spostamenti indicato in Fig 11

Alle estremitagrave del taglio invece si incrementa lo stato di compressione dopo lrsquoesecuzione del taglio

In generale le misure fornite dalle quattro basi poste a cavallo del taglio non danno mai tutte lo stesso valore e non sempre il ripristino della distanza originaria avviene contemporaneamente sulle 4 basi come in Fig 12 cioegrave per lo stesso valore di sollecitazione applicato dal martinetto [5]

1 2 3 4 a

b

c

5 6

Figura 9 Deformazione dei lati del taglio [5]

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11

Figura 10 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico) e

della prova con ricostruzione dello stato di sforzo esistente

Figura 11 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico della

muratura) e della prova nel caso di formazione di cerniere o spostamenti rigidi

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12

122 Bassi valori di sforzo Nel caso di edifici ad uno o due piani lo stato di sforzo in generale egrave molto basso (da meno di 01 a 015 Nmm2)

In tal caso le imprecisioni di misura la sensibilitagrave della strumentazione e le problematiche insite nella modalitagrave di prova possono facilmente raggiungere lrsquoentitagrave dello stato di sforzo reale Ciograve implica che la prova puograve essere significativa solo se lo stato di sforzo misurato egrave rilevantemente minore della probabile capacitagrave portante dellrsquoelemento e minore del probabile intervallo di precisione della prova

123 Murature a piugrave paramenti Si deve sottolineare che i risultati della prova con martinetto piatto in caso di murature a piugrave paramenti sono solo relativi al paramento esterno dove viene localizzata la prova Pertanto non si hanno informazioni sulla distribuzione negli strati piugrave interni a meno di eseguire la prova in profonditagrave con lo smontaggio degli strati esterni

124 Murature soggette a carichi eccentrici Possono essere eseguite prove con i martinetti piatti singoli su due facce opposte e corrispondenti della muratura Se i valori misurati sono significativamente diversi puograve essere calcolata la distribuzione dello sforzo dovuto a carichi eccentrici

Dopo il taglio se la distanza tra i punti di riferimento dovesse aumentare puograve essere ragionevolmente supposto uno stato di sforzo locale di trazione in tal caso egrave opportuno ripristinare al piugrave presto la continuitagrave muraria La presenza di fessure o movimenti delle pietre dovrebbe comunque sconsigliare preventivamente lrsquoesecuzione delle prove in tali localizzazioni

Una tecnica di misura dellrsquoeccentricitagrave agendo solo da un lato della muratura egrave riportato in [4]

125 Riferimenti bibliografici [1] ASTM C 1196-92 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry estimated usingflat-jack measurementsrsquo American Society for Testing andMaterials West Conshohocken 1997

[2] Ronca P lsquoNew developments on the mechanicalinterpretation of the in-situ flat jack testrsquo National CongresslsquoLa Meccanica delle Murature tra Teoria e Progettorsquo University of Messina Italy 1820 Sept 1996 135-143

[3] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristic of brick masonry tested by means of in-situ testsrsquo 6th IBMaC Rome Italy 1982

[4] de Vekey RC lsquoMeasurement of load eccentricity using flat jacksrsquo Proc Brit Mas Soc (9) (Proc 6th IMC) Vol 1 (2002) 79-85

[5] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[6] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

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6

6 Preparazione del taglio e della muratura da sottoporre a prova Il taglio puograve essere eseguito per la muratura di mattoni o per murature con giunti regolari in corrispondenza di un giunto di malta con un trapano a basso numero di giri ripulendo il giunto tagliato con la rimozione di tutta la malta e la polvere in modo che il martinetto sia direttamente a contatto con le superfici del taglio Nel caso di muratura in pietra irregolare il taglio si deve eseguire anche nella pietra in modo che sia perfettamente orizzontale (Figura 5) In tal caso lrsquoattrezzatura usata per il taglio saragrave una sega semicircolare con disco diamantato eccentrico (Figura 6) successivamente dovragrave essere ripulito il taglio In questo secondo caso il martinetto saragrave del tipo b) c) d) oppure e) di Figura 1 Si puograve utilizzare la stessa attrezzatura anche nel caso di muratura di mattoni in quanto il taglio saragrave meglio eseguito

Figura 5 Esempio di localizzazione del taglio in murature in pietra con tessitura irregolare

Figura 6 Strumentazione per il taglio della muratura

7 Procedura di prova La sequenza della prova avviene secondo i passi descritti in Figura 7

Figura 7 Sequenza di prova

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71 Scegliere una zona di muratura che sia sufficientemente rappresentativa e collocare la zona nella quale si vuole misurare lo stato di sforzo (di solito si sceglie la zona che si suppone maggiormente sollecitata anche dopo aver eseguito analisi e calcoli) Collocare i punti di misura e incollare le basette in metallo (v 46) dopo aver localizzato la posizione del taglio sopra e sotto il taglio stesso e in piugrave possibile equidistanti da esso Si raccomandano 4 punti di misura (Figura 8) La minima distanza L tra i punti di misura dovrebbe essere 03 volte la lunghezza A del martinetto la massima uguale a 06 volte A Il primo e lrsquoultimo punto di misura dovrebbero essere collocati ad una distanza dagli estremi del taglio pari a non meno di 08 volte A verso lrsquointerno

72 Quando la colla delle basette ha fatto presa si inizia a prendere la misura iniziale di riferimento delle distanze con lrsquoestensimetro removibile

73 Si esegue quindi il taglio cercando di non disturbare la muratura circostante

74 Dopo il taglio e la pulitura si prende la seconda misura nei quattro punti di riferimento e si calcola cosigrave per differenza il valore della chiusura del taglio

75 Contemporaneamente si calcola lrsquoarea A del taglio misurando la larghezza e la profonditagrave in vari punti (ogni 10-20mm)

76 Si inserisce il martinetto ed eventualmente si inseriscono anche gli spessori in modo da regolarizzare i vuoti e le irregolaritagrave interne

77 Si applica una prima pressione pari a circa la metagrave della pressione stimata per raggiungere il presunto valore di sforzo e poi si scarica

78 La pressione si applica da zero ad incrementi di circa 18 della pressione attesa oppure ad incrementi regolari pari a 05 bar e si memorizza la deformazione imposta dividendo lo spostamento misurato per la distanza L

79 Secondo ASTM [15] la prova si ferma quando lo spostamento misurato raggiunge il valore della distanza misurata prima del taglio con una tolleranza del 10 di differenza rispetto agli altri quattro punti di misura Poicheacute ci possono essere punti di misura dove la colla non ha aderito bene egrave lecito scartare una misura che sia molto diversa dalle altre tre A questo punto egrave registrato il valore della pressione (p) necessaria a ristabilire le condizioni geometriche esistenti prima del taglio Il tempo impiegato per raggiungere il valore dovrebbe essere uguale circa al tempo di esecuzione del taglio e della preparazione della prova dopo che le misure degli spostamenti erano stabili Questo significherebbe che le deformazioni viscose eventuali sono simmetriche e si sono equilibrate La Figura 7 mostra tutte le fasi della prova

710 Si possono anche ripetere i passi 8 e 9 dopo aver ridotto la pressione a zero in modo da controllare la pressione finale nel martinetto

711 Scaricare e rimuovere delicatamente il martinetto e chiudere il taglio con una malta appropriata che non si ritiri

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Figura 8 Geometria di prova

8 Calcolo dei risultati Il valore dello sforzo di compressione che presumibilmente esisteva nella muratura prima del taglio egrave ottenuto dalla relazione fm = p km ka dove fm = valore dello sforzo ripristinato km = egrave una costante adimensionale che rappresenta le proprietagrave geometriche e di rigidezza

del martinetto determinate nella Sez5 ka = rapporto tra lrsquoarea misurata del martinetto e lrsquoarea media del taglio p = pressione richiesta per riportare la distanza tra le basi di misura alla distanza iniziale a

meno della tolleranza richiesta espressa in MPa o in Nmm2

Le due costanti sono di solito minori di 1

9 Resoconto di prova

Il resoconto di prova deve contenere le seguenti informazioni

a) Riferimento allo standard b) una descrizione del sito dellrsquoedificio e della muratura insieme ad altre importanti

informazioni come le condizioni ambientali le caratteristiche dei mattoni o delle pietre e della malta la presenza di umiditagrave per risalita capillare

c) disegni e foto della tessitura muraria della posizione delle basi di misura e la data di costruzione della muratura se egrave nota

d) la data della prova e) il valore della pressione che ha portato allrsquoannullamento dello spostamento dopo il taglio f) i valori delle costanti di calibrazione del martinetto g) i valori dello stato di sforzo calcolato

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10 Bibliografia [1] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristics of brick masonry tested by means of

non-destructive in-situ testsrsquo Paper presented at the 6th International Brick Masonry Conference Rome 1982

[2] Sacchi Landriani G and Taliercio A lsquoNumerical analysis of the flat jack test on masonry wallsrsquo Journal of Theoretical and Applied Mechanics 5(3) (1986)

[3] Noland JL Atkinson RH and Schuller MP lsquoA review of the flat-jack method for nondestructive evaluationrsquo Proceedings of Non-destructive Evaluation of Civil Structures and Materials Colorado October 1990

[4] ASTM C1196-91 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit masonry - Estimated using flatjack measurementsrsquo

[5] RILEM Technical Recommendations for the Testing and Use of Construction Materials LUMD2 lsquoIn-situ stress tests based on the flat jackrsquo (E amp F Spon London 1994) 503-508

[6] Hughes TG and Pritchard R lsquoAn investigation of the significance of flatjack flexibility in the determination of insitu stressesrsquo Proc 10th Intl Brick-Block Mas Conf Vol 2 1994 569-578

[7] Building Research Establishment Digest 409 ndashlsquoMasonry and concrete structures Measuring in-situ strength and elasticitagrave using flat jacksrsquo (1995)

[8] de Vekey RC lsquoThin stainless steel flat-jacks calibration and trials for measurement of in-situ stress and elasticity of masonryrsquo Proc 7th Canadian Masonry Symposium Hamilton Vol 2 (1995) 1174-1183

[9] de Vekey RC lsquoMeasurement of horizontal compressive stress in masonry using flat jacksrsquo Acta Polytechnica 36 (2) (1996) 117-126

[10] de Vekey RC lsquoMeasurement of stress in Sandstone blockwork using flat jacksrsquo J of Brit Mas Soc 11 (2) (1997) 56-59 Presented at BMS meeting Stoke on Trent UK 111996 BRE PD 24896

[11] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[12] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

[13] Binda L Cantini L Cardani G Saisi A Tiraboschi C Use of Flat-Jack and Sonic Tests for the Qualification of Historic Masonry 10th Tenth North American Masonry Conference (10NAMC) St Louis Missouri 3-60607 Session 6C CD-ROM pp 791-803 2007

11 Normative e raccomandazioni [14] ASTM C1196-91 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry - Estimated using flatjack measurementsrsquo [15] RILEM Technical Recommendations for the Testing and Use of Construction Materials

LUMD2 lsquoIn-situ stress tests based on the flat jackrsquo (E amp F Spon London 1994) 503-508

12 Linee guida sullrsquointerpretazione dei risultati in vari casi

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Nel seguito verranno riportati alcuni commenti osservazioni e suggerimenti sulla metodologia di prova con particolare riferimento al caso delle murature deboli o con morfologie irregolari 121 Muratura irregolare Lrsquoattendibilitagrave nella determinazione di un valore della pressione di equilibrio egrave il requisito di prova fondamentale indipendentemente dalle particolaritagrave di ogni singola applicazione

Informazioni contrastanti riguardanti lrsquointerpretazione degli effetti di concentrazioni di sforzo eo deformazioni anelastiche oppure la presenza di un livello di sollecitazione molto basso (per esempio in edifici di uno o due piani) richiedono una componente significativa di giudizio soggettivo che puograve compromettere lrsquoattendibilitagrave dellrsquointera procedura [3] [5] [6]

A causa della disomogeneitagrave della muratura e allrsquooperazione stessa durante e dopo lrsquoesecuzione del taglio si possono verificare distribuzioni non costanti dello stato di sforzo Al termine della fase di taglio i valori di spostamento misurati nei punti di riferimento non sono costanti ma tendono ad essere maggiori al centro del taglio a causa della ridistribuzione dello stato di sforzo In Fig 9 sono schematizzate tre potenziali geometrie delle deformazioni assunte dai lembi del taglio

Ci saragrave quindi una concentrazione di sforzi di trazione al centro del taglio con possibilitagrave di fessurazioni o spostamenti rigidi nel caso di materiali deboli o giagrave compromessi mentre valori piugrave elevati di compressione saranno alle estremitagrave

In Fig 10 egrave rappresentato il legame tra sforzi e spostamenti in corrispondenza della mezzeria durante lo scarico ed il successivo ricarico Nel caso di fessurazione per inflessione del lembo di taglio superiore (Fig 9c) eo di conseguenti movimenti rigidi si ha una variazione nellrsquoandamento del legame sforzi-spostamenti indicato in Fig 11

Alle estremitagrave del taglio invece si incrementa lo stato di compressione dopo lrsquoesecuzione del taglio

In generale le misure fornite dalle quattro basi poste a cavallo del taglio non danno mai tutte lo stesso valore e non sempre il ripristino della distanza originaria avviene contemporaneamente sulle 4 basi come in Fig 12 cioegrave per lo stesso valore di sollecitazione applicato dal martinetto [5]

1 2 3 4 a

b

c

5 6

Figura 9 Deformazione dei lati del taglio [5]

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Figura 10 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico) e

della prova con ricostruzione dello stato di sforzo esistente

Figura 11 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico della

muratura) e della prova nel caso di formazione di cerniere o spostamenti rigidi

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122 Bassi valori di sforzo Nel caso di edifici ad uno o due piani lo stato di sforzo in generale egrave molto basso (da meno di 01 a 015 Nmm2)

In tal caso le imprecisioni di misura la sensibilitagrave della strumentazione e le problematiche insite nella modalitagrave di prova possono facilmente raggiungere lrsquoentitagrave dello stato di sforzo reale Ciograve implica che la prova puograve essere significativa solo se lo stato di sforzo misurato egrave rilevantemente minore della probabile capacitagrave portante dellrsquoelemento e minore del probabile intervallo di precisione della prova

123 Murature a piugrave paramenti Si deve sottolineare che i risultati della prova con martinetto piatto in caso di murature a piugrave paramenti sono solo relativi al paramento esterno dove viene localizzata la prova Pertanto non si hanno informazioni sulla distribuzione negli strati piugrave interni a meno di eseguire la prova in profonditagrave con lo smontaggio degli strati esterni

124 Murature soggette a carichi eccentrici Possono essere eseguite prove con i martinetti piatti singoli su due facce opposte e corrispondenti della muratura Se i valori misurati sono significativamente diversi puograve essere calcolata la distribuzione dello sforzo dovuto a carichi eccentrici

Dopo il taglio se la distanza tra i punti di riferimento dovesse aumentare puograve essere ragionevolmente supposto uno stato di sforzo locale di trazione in tal caso egrave opportuno ripristinare al piugrave presto la continuitagrave muraria La presenza di fessure o movimenti delle pietre dovrebbe comunque sconsigliare preventivamente lrsquoesecuzione delle prove in tali localizzazioni

Una tecnica di misura dellrsquoeccentricitagrave agendo solo da un lato della muratura egrave riportato in [4]

125 Riferimenti bibliografici [1] ASTM C 1196-92 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry estimated usingflat-jack measurementsrsquo American Society for Testing andMaterials West Conshohocken 1997

[2] Ronca P lsquoNew developments on the mechanicalinterpretation of the in-situ flat jack testrsquo National CongresslsquoLa Meccanica delle Murature tra Teoria e Progettorsquo University of Messina Italy 1820 Sept 1996 135-143

[3] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristic of brick masonry tested by means of in-situ testsrsquo 6th IBMaC Rome Italy 1982

[4] de Vekey RC lsquoMeasurement of load eccentricity using flat jacksrsquo Proc Brit Mas Soc (9) (Proc 6th IMC) Vol 1 (2002) 79-85

[5] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[6] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

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71 Scegliere una zona di muratura che sia sufficientemente rappresentativa e collocare la zona nella quale si vuole misurare lo stato di sforzo (di solito si sceglie la zona che si suppone maggiormente sollecitata anche dopo aver eseguito analisi e calcoli) Collocare i punti di misura e incollare le basette in metallo (v 46) dopo aver localizzato la posizione del taglio sopra e sotto il taglio stesso e in piugrave possibile equidistanti da esso Si raccomandano 4 punti di misura (Figura 8) La minima distanza L tra i punti di misura dovrebbe essere 03 volte la lunghezza A del martinetto la massima uguale a 06 volte A Il primo e lrsquoultimo punto di misura dovrebbero essere collocati ad una distanza dagli estremi del taglio pari a non meno di 08 volte A verso lrsquointerno

72 Quando la colla delle basette ha fatto presa si inizia a prendere la misura iniziale di riferimento delle distanze con lrsquoestensimetro removibile

73 Si esegue quindi il taglio cercando di non disturbare la muratura circostante

74 Dopo il taglio e la pulitura si prende la seconda misura nei quattro punti di riferimento e si calcola cosigrave per differenza il valore della chiusura del taglio

75 Contemporaneamente si calcola lrsquoarea A del taglio misurando la larghezza e la profonditagrave in vari punti (ogni 10-20mm)

76 Si inserisce il martinetto ed eventualmente si inseriscono anche gli spessori in modo da regolarizzare i vuoti e le irregolaritagrave interne

77 Si applica una prima pressione pari a circa la metagrave della pressione stimata per raggiungere il presunto valore di sforzo e poi si scarica

78 La pressione si applica da zero ad incrementi di circa 18 della pressione attesa oppure ad incrementi regolari pari a 05 bar e si memorizza la deformazione imposta dividendo lo spostamento misurato per la distanza L

79 Secondo ASTM [15] la prova si ferma quando lo spostamento misurato raggiunge il valore della distanza misurata prima del taglio con una tolleranza del 10 di differenza rispetto agli altri quattro punti di misura Poicheacute ci possono essere punti di misura dove la colla non ha aderito bene egrave lecito scartare una misura che sia molto diversa dalle altre tre A questo punto egrave registrato il valore della pressione (p) necessaria a ristabilire le condizioni geometriche esistenti prima del taglio Il tempo impiegato per raggiungere il valore dovrebbe essere uguale circa al tempo di esecuzione del taglio e della preparazione della prova dopo che le misure degli spostamenti erano stabili Questo significherebbe che le deformazioni viscose eventuali sono simmetriche e si sono equilibrate La Figura 7 mostra tutte le fasi della prova

710 Si possono anche ripetere i passi 8 e 9 dopo aver ridotto la pressione a zero in modo da controllare la pressione finale nel martinetto

711 Scaricare e rimuovere delicatamente il martinetto e chiudere il taglio con una malta appropriata che non si ritiri

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Figura 8 Geometria di prova

8 Calcolo dei risultati Il valore dello sforzo di compressione che presumibilmente esisteva nella muratura prima del taglio egrave ottenuto dalla relazione fm = p km ka dove fm = valore dello sforzo ripristinato km = egrave una costante adimensionale che rappresenta le proprietagrave geometriche e di rigidezza

del martinetto determinate nella Sez5 ka = rapporto tra lrsquoarea misurata del martinetto e lrsquoarea media del taglio p = pressione richiesta per riportare la distanza tra le basi di misura alla distanza iniziale a

meno della tolleranza richiesta espressa in MPa o in Nmm2

Le due costanti sono di solito minori di 1

9 Resoconto di prova

Il resoconto di prova deve contenere le seguenti informazioni

a) Riferimento allo standard b) una descrizione del sito dellrsquoedificio e della muratura insieme ad altre importanti

informazioni come le condizioni ambientali le caratteristiche dei mattoni o delle pietre e della malta la presenza di umiditagrave per risalita capillare

c) disegni e foto della tessitura muraria della posizione delle basi di misura e la data di costruzione della muratura se egrave nota

d) la data della prova e) il valore della pressione che ha portato allrsquoannullamento dello spostamento dopo il taglio f) i valori delle costanti di calibrazione del martinetto g) i valori dello stato di sforzo calcolato

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10 Bibliografia [1] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristics of brick masonry tested by means of

non-destructive in-situ testsrsquo Paper presented at the 6th International Brick Masonry Conference Rome 1982

[2] Sacchi Landriani G and Taliercio A lsquoNumerical analysis of the flat jack test on masonry wallsrsquo Journal of Theoretical and Applied Mechanics 5(3) (1986)

[3] Noland JL Atkinson RH and Schuller MP lsquoA review of the flat-jack method for nondestructive evaluationrsquo Proceedings of Non-destructive Evaluation of Civil Structures and Materials Colorado October 1990

[4] ASTM C1196-91 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit masonry - Estimated using flatjack measurementsrsquo

[5] RILEM Technical Recommendations for the Testing and Use of Construction Materials LUMD2 lsquoIn-situ stress tests based on the flat jackrsquo (E amp F Spon London 1994) 503-508

[6] Hughes TG and Pritchard R lsquoAn investigation of the significance of flatjack flexibility in the determination of insitu stressesrsquo Proc 10th Intl Brick-Block Mas Conf Vol 2 1994 569-578

[7] Building Research Establishment Digest 409 ndashlsquoMasonry and concrete structures Measuring in-situ strength and elasticitagrave using flat jacksrsquo (1995)

[8] de Vekey RC lsquoThin stainless steel flat-jacks calibration and trials for measurement of in-situ stress and elasticity of masonryrsquo Proc 7th Canadian Masonry Symposium Hamilton Vol 2 (1995) 1174-1183

[9] de Vekey RC lsquoMeasurement of horizontal compressive stress in masonry using flat jacksrsquo Acta Polytechnica 36 (2) (1996) 117-126

[10] de Vekey RC lsquoMeasurement of stress in Sandstone blockwork using flat jacksrsquo J of Brit Mas Soc 11 (2) (1997) 56-59 Presented at BMS meeting Stoke on Trent UK 111996 BRE PD 24896

[11] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[12] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

[13] Binda L Cantini L Cardani G Saisi A Tiraboschi C Use of Flat-Jack and Sonic Tests for the Qualification of Historic Masonry 10th Tenth North American Masonry Conference (10NAMC) St Louis Missouri 3-60607 Session 6C CD-ROM pp 791-803 2007

11 Normative e raccomandazioni [14] ASTM C1196-91 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry - Estimated using flatjack measurementsrsquo [15] RILEM Technical Recommendations for the Testing and Use of Construction Materials

LUMD2 lsquoIn-situ stress tests based on the flat jackrsquo (E amp F Spon London 1994) 503-508

12 Linee guida sullrsquointerpretazione dei risultati in vari casi

PROGETTO RELUIS ndash LINEA DI RICERCA 1 ndash SUB TASK 3B3 UNITAgrave DI RICERCA DI M ILANO E PADOVA

10

Nel seguito verranno riportati alcuni commenti osservazioni e suggerimenti sulla metodologia di prova con particolare riferimento al caso delle murature deboli o con morfologie irregolari 121 Muratura irregolare Lrsquoattendibilitagrave nella determinazione di un valore della pressione di equilibrio egrave il requisito di prova fondamentale indipendentemente dalle particolaritagrave di ogni singola applicazione

Informazioni contrastanti riguardanti lrsquointerpretazione degli effetti di concentrazioni di sforzo eo deformazioni anelastiche oppure la presenza di un livello di sollecitazione molto basso (per esempio in edifici di uno o due piani) richiedono una componente significativa di giudizio soggettivo che puograve compromettere lrsquoattendibilitagrave dellrsquointera procedura [3] [5] [6]

A causa della disomogeneitagrave della muratura e allrsquooperazione stessa durante e dopo lrsquoesecuzione del taglio si possono verificare distribuzioni non costanti dello stato di sforzo Al termine della fase di taglio i valori di spostamento misurati nei punti di riferimento non sono costanti ma tendono ad essere maggiori al centro del taglio a causa della ridistribuzione dello stato di sforzo In Fig 9 sono schematizzate tre potenziali geometrie delle deformazioni assunte dai lembi del taglio

Ci saragrave quindi una concentrazione di sforzi di trazione al centro del taglio con possibilitagrave di fessurazioni o spostamenti rigidi nel caso di materiali deboli o giagrave compromessi mentre valori piugrave elevati di compressione saranno alle estremitagrave

In Fig 10 egrave rappresentato il legame tra sforzi e spostamenti in corrispondenza della mezzeria durante lo scarico ed il successivo ricarico Nel caso di fessurazione per inflessione del lembo di taglio superiore (Fig 9c) eo di conseguenti movimenti rigidi si ha una variazione nellrsquoandamento del legame sforzi-spostamenti indicato in Fig 11

Alle estremitagrave del taglio invece si incrementa lo stato di compressione dopo lrsquoesecuzione del taglio

In generale le misure fornite dalle quattro basi poste a cavallo del taglio non danno mai tutte lo stesso valore e non sempre il ripristino della distanza originaria avviene contemporaneamente sulle 4 basi come in Fig 12 cioegrave per lo stesso valore di sollecitazione applicato dal martinetto [5]

1 2 3 4 a

b

c

5 6

Figura 9 Deformazione dei lati del taglio [5]

PROGETTO RELUIS ndash LINEA DI RICERCA 1 ndash SUB TASK 3B3 UNITAgrave DI RICERCA DI M ILANO E PADOVA

11

Figura 10 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico) e

della prova con ricostruzione dello stato di sforzo esistente

Figura 11 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico della

muratura) e della prova nel caso di formazione di cerniere o spostamenti rigidi

PROGETTO RELUIS ndash LINEA DI RICERCA 1 ndash SUB TASK 3B3 UNITAgrave DI RICERCA DI M ILANO E PADOVA

12

122 Bassi valori di sforzo Nel caso di edifici ad uno o due piani lo stato di sforzo in generale egrave molto basso (da meno di 01 a 015 Nmm2)

In tal caso le imprecisioni di misura la sensibilitagrave della strumentazione e le problematiche insite nella modalitagrave di prova possono facilmente raggiungere lrsquoentitagrave dello stato di sforzo reale Ciograve implica che la prova puograve essere significativa solo se lo stato di sforzo misurato egrave rilevantemente minore della probabile capacitagrave portante dellrsquoelemento e minore del probabile intervallo di precisione della prova

123 Murature a piugrave paramenti Si deve sottolineare che i risultati della prova con martinetto piatto in caso di murature a piugrave paramenti sono solo relativi al paramento esterno dove viene localizzata la prova Pertanto non si hanno informazioni sulla distribuzione negli strati piugrave interni a meno di eseguire la prova in profonditagrave con lo smontaggio degli strati esterni

124 Murature soggette a carichi eccentrici Possono essere eseguite prove con i martinetti piatti singoli su due facce opposte e corrispondenti della muratura Se i valori misurati sono significativamente diversi puograve essere calcolata la distribuzione dello sforzo dovuto a carichi eccentrici

Dopo il taglio se la distanza tra i punti di riferimento dovesse aumentare puograve essere ragionevolmente supposto uno stato di sforzo locale di trazione in tal caso egrave opportuno ripristinare al piugrave presto la continuitagrave muraria La presenza di fessure o movimenti delle pietre dovrebbe comunque sconsigliare preventivamente lrsquoesecuzione delle prove in tali localizzazioni

Una tecnica di misura dellrsquoeccentricitagrave agendo solo da un lato della muratura egrave riportato in [4]

125 Riferimenti bibliografici [1] ASTM C 1196-92 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry estimated usingflat-jack measurementsrsquo American Society for Testing andMaterials West Conshohocken 1997

[2] Ronca P lsquoNew developments on the mechanicalinterpretation of the in-situ flat jack testrsquo National CongresslsquoLa Meccanica delle Murature tra Teoria e Progettorsquo University of Messina Italy 1820 Sept 1996 135-143

[3] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristic of brick masonry tested by means of in-situ testsrsquo 6th IBMaC Rome Italy 1982

[4] de Vekey RC lsquoMeasurement of load eccentricity using flat jacksrsquo Proc Brit Mas Soc (9) (Proc 6th IMC) Vol 1 (2002) 79-85

[5] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[6] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

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8

Figura 8 Geometria di prova

8 Calcolo dei risultati Il valore dello sforzo di compressione che presumibilmente esisteva nella muratura prima del taglio egrave ottenuto dalla relazione fm = p km ka dove fm = valore dello sforzo ripristinato km = egrave una costante adimensionale che rappresenta le proprietagrave geometriche e di rigidezza

del martinetto determinate nella Sez5 ka = rapporto tra lrsquoarea misurata del martinetto e lrsquoarea media del taglio p = pressione richiesta per riportare la distanza tra le basi di misura alla distanza iniziale a

meno della tolleranza richiesta espressa in MPa o in Nmm2

Le due costanti sono di solito minori di 1

9 Resoconto di prova

Il resoconto di prova deve contenere le seguenti informazioni

a) Riferimento allo standard b) una descrizione del sito dellrsquoedificio e della muratura insieme ad altre importanti

informazioni come le condizioni ambientali le caratteristiche dei mattoni o delle pietre e della malta la presenza di umiditagrave per risalita capillare

c) disegni e foto della tessitura muraria della posizione delle basi di misura e la data di costruzione della muratura se egrave nota

d) la data della prova e) il valore della pressione che ha portato allrsquoannullamento dello spostamento dopo il taglio f) i valori delle costanti di calibrazione del martinetto g) i valori dello stato di sforzo calcolato

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9

10 Bibliografia [1] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristics of brick masonry tested by means of

non-destructive in-situ testsrsquo Paper presented at the 6th International Brick Masonry Conference Rome 1982

[2] Sacchi Landriani G and Taliercio A lsquoNumerical analysis of the flat jack test on masonry wallsrsquo Journal of Theoretical and Applied Mechanics 5(3) (1986)

[3] Noland JL Atkinson RH and Schuller MP lsquoA review of the flat-jack method for nondestructive evaluationrsquo Proceedings of Non-destructive Evaluation of Civil Structures and Materials Colorado October 1990

[4] ASTM C1196-91 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit masonry - Estimated using flatjack measurementsrsquo

[5] RILEM Technical Recommendations for the Testing and Use of Construction Materials LUMD2 lsquoIn-situ stress tests based on the flat jackrsquo (E amp F Spon London 1994) 503-508

[6] Hughes TG and Pritchard R lsquoAn investigation of the significance of flatjack flexibility in the determination of insitu stressesrsquo Proc 10th Intl Brick-Block Mas Conf Vol 2 1994 569-578

[7] Building Research Establishment Digest 409 ndashlsquoMasonry and concrete structures Measuring in-situ strength and elasticitagrave using flat jacksrsquo (1995)

[8] de Vekey RC lsquoThin stainless steel flat-jacks calibration and trials for measurement of in-situ stress and elasticity of masonryrsquo Proc 7th Canadian Masonry Symposium Hamilton Vol 2 (1995) 1174-1183

[9] de Vekey RC lsquoMeasurement of horizontal compressive stress in masonry using flat jacksrsquo Acta Polytechnica 36 (2) (1996) 117-126

[10] de Vekey RC lsquoMeasurement of stress in Sandstone blockwork using flat jacksrsquo J of Brit Mas Soc 11 (2) (1997) 56-59 Presented at BMS meeting Stoke on Trent UK 111996 BRE PD 24896

[11] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[12] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

[13] Binda L Cantini L Cardani G Saisi A Tiraboschi C Use of Flat-Jack and Sonic Tests for the Qualification of Historic Masonry 10th Tenth North American Masonry Conference (10NAMC) St Louis Missouri 3-60607 Session 6C CD-ROM pp 791-803 2007

11 Normative e raccomandazioni [14] ASTM C1196-91 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry - Estimated using flatjack measurementsrsquo [15] RILEM Technical Recommendations for the Testing and Use of Construction Materials

LUMD2 lsquoIn-situ stress tests based on the flat jackrsquo (E amp F Spon London 1994) 503-508

12 Linee guida sullrsquointerpretazione dei risultati in vari casi

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10

Nel seguito verranno riportati alcuni commenti osservazioni e suggerimenti sulla metodologia di prova con particolare riferimento al caso delle murature deboli o con morfologie irregolari 121 Muratura irregolare Lrsquoattendibilitagrave nella determinazione di un valore della pressione di equilibrio egrave il requisito di prova fondamentale indipendentemente dalle particolaritagrave di ogni singola applicazione

Informazioni contrastanti riguardanti lrsquointerpretazione degli effetti di concentrazioni di sforzo eo deformazioni anelastiche oppure la presenza di un livello di sollecitazione molto basso (per esempio in edifici di uno o due piani) richiedono una componente significativa di giudizio soggettivo che puograve compromettere lrsquoattendibilitagrave dellrsquointera procedura [3] [5] [6]

A causa della disomogeneitagrave della muratura e allrsquooperazione stessa durante e dopo lrsquoesecuzione del taglio si possono verificare distribuzioni non costanti dello stato di sforzo Al termine della fase di taglio i valori di spostamento misurati nei punti di riferimento non sono costanti ma tendono ad essere maggiori al centro del taglio a causa della ridistribuzione dello stato di sforzo In Fig 9 sono schematizzate tre potenziali geometrie delle deformazioni assunte dai lembi del taglio

Ci saragrave quindi una concentrazione di sforzi di trazione al centro del taglio con possibilitagrave di fessurazioni o spostamenti rigidi nel caso di materiali deboli o giagrave compromessi mentre valori piugrave elevati di compressione saranno alle estremitagrave

In Fig 10 egrave rappresentato il legame tra sforzi e spostamenti in corrispondenza della mezzeria durante lo scarico ed il successivo ricarico Nel caso di fessurazione per inflessione del lembo di taglio superiore (Fig 9c) eo di conseguenti movimenti rigidi si ha una variazione nellrsquoandamento del legame sforzi-spostamenti indicato in Fig 11

Alle estremitagrave del taglio invece si incrementa lo stato di compressione dopo lrsquoesecuzione del taglio

In generale le misure fornite dalle quattro basi poste a cavallo del taglio non danno mai tutte lo stesso valore e non sempre il ripristino della distanza originaria avviene contemporaneamente sulle 4 basi come in Fig 12 cioegrave per lo stesso valore di sollecitazione applicato dal martinetto [5]

1 2 3 4 a

b

c

5 6

Figura 9 Deformazione dei lati del taglio [5]

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11

Figura 10 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico) e

della prova con ricostruzione dello stato di sforzo esistente

Figura 11 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico della

muratura) e della prova nel caso di formazione di cerniere o spostamenti rigidi

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12

122 Bassi valori di sforzo Nel caso di edifici ad uno o due piani lo stato di sforzo in generale egrave molto basso (da meno di 01 a 015 Nmm2)

In tal caso le imprecisioni di misura la sensibilitagrave della strumentazione e le problematiche insite nella modalitagrave di prova possono facilmente raggiungere lrsquoentitagrave dello stato di sforzo reale Ciograve implica che la prova puograve essere significativa solo se lo stato di sforzo misurato egrave rilevantemente minore della probabile capacitagrave portante dellrsquoelemento e minore del probabile intervallo di precisione della prova

123 Murature a piugrave paramenti Si deve sottolineare che i risultati della prova con martinetto piatto in caso di murature a piugrave paramenti sono solo relativi al paramento esterno dove viene localizzata la prova Pertanto non si hanno informazioni sulla distribuzione negli strati piugrave interni a meno di eseguire la prova in profonditagrave con lo smontaggio degli strati esterni

124 Murature soggette a carichi eccentrici Possono essere eseguite prove con i martinetti piatti singoli su due facce opposte e corrispondenti della muratura Se i valori misurati sono significativamente diversi puograve essere calcolata la distribuzione dello sforzo dovuto a carichi eccentrici

Dopo il taglio se la distanza tra i punti di riferimento dovesse aumentare puograve essere ragionevolmente supposto uno stato di sforzo locale di trazione in tal caso egrave opportuno ripristinare al piugrave presto la continuitagrave muraria La presenza di fessure o movimenti delle pietre dovrebbe comunque sconsigliare preventivamente lrsquoesecuzione delle prove in tali localizzazioni

Una tecnica di misura dellrsquoeccentricitagrave agendo solo da un lato della muratura egrave riportato in [4]

125 Riferimenti bibliografici [1] ASTM C 1196-92 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry estimated usingflat-jack measurementsrsquo American Society for Testing andMaterials West Conshohocken 1997

[2] Ronca P lsquoNew developments on the mechanicalinterpretation of the in-situ flat jack testrsquo National CongresslsquoLa Meccanica delle Murature tra Teoria e Progettorsquo University of Messina Italy 1820 Sept 1996 135-143

[3] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristic of brick masonry tested by means of in-situ testsrsquo 6th IBMaC Rome Italy 1982

[4] de Vekey RC lsquoMeasurement of load eccentricity using flat jacksrsquo Proc Brit Mas Soc (9) (Proc 6th IMC) Vol 1 (2002) 79-85

[5] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[6] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

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10 Bibliografia [1] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristics of brick masonry tested by means of

non-destructive in-situ testsrsquo Paper presented at the 6th International Brick Masonry Conference Rome 1982

[2] Sacchi Landriani G and Taliercio A lsquoNumerical analysis of the flat jack test on masonry wallsrsquo Journal of Theoretical and Applied Mechanics 5(3) (1986)

[3] Noland JL Atkinson RH and Schuller MP lsquoA review of the flat-jack method for nondestructive evaluationrsquo Proceedings of Non-destructive Evaluation of Civil Structures and Materials Colorado October 1990

[4] ASTM C1196-91 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit masonry - Estimated using flatjack measurementsrsquo

[5] RILEM Technical Recommendations for the Testing and Use of Construction Materials LUMD2 lsquoIn-situ stress tests based on the flat jackrsquo (E amp F Spon London 1994) 503-508

[6] Hughes TG and Pritchard R lsquoAn investigation of the significance of flatjack flexibility in the determination of insitu stressesrsquo Proc 10th Intl Brick-Block Mas Conf Vol 2 1994 569-578

[7] Building Research Establishment Digest 409 ndashlsquoMasonry and concrete structures Measuring in-situ strength and elasticitagrave using flat jacksrsquo (1995)

[8] de Vekey RC lsquoThin stainless steel flat-jacks calibration and trials for measurement of in-situ stress and elasticity of masonryrsquo Proc 7th Canadian Masonry Symposium Hamilton Vol 2 (1995) 1174-1183

[9] de Vekey RC lsquoMeasurement of horizontal compressive stress in masonry using flat jacksrsquo Acta Polytechnica 36 (2) (1996) 117-126

[10] de Vekey RC lsquoMeasurement of stress in Sandstone blockwork using flat jacksrsquo J of Brit Mas Soc 11 (2) (1997) 56-59 Presented at BMS meeting Stoke on Trent UK 111996 BRE PD 24896

[11] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[12] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

[13] Binda L Cantini L Cardani G Saisi A Tiraboschi C Use of Flat-Jack and Sonic Tests for the Qualification of Historic Masonry 10th Tenth North American Masonry Conference (10NAMC) St Louis Missouri 3-60607 Session 6C CD-ROM pp 791-803 2007

11 Normative e raccomandazioni [14] ASTM C1196-91 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry - Estimated using flatjack measurementsrsquo [15] RILEM Technical Recommendations for the Testing and Use of Construction Materials

LUMD2 lsquoIn-situ stress tests based on the flat jackrsquo (E amp F Spon London 1994) 503-508

12 Linee guida sullrsquointerpretazione dei risultati in vari casi

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10

Nel seguito verranno riportati alcuni commenti osservazioni e suggerimenti sulla metodologia di prova con particolare riferimento al caso delle murature deboli o con morfologie irregolari 121 Muratura irregolare Lrsquoattendibilitagrave nella determinazione di un valore della pressione di equilibrio egrave il requisito di prova fondamentale indipendentemente dalle particolaritagrave di ogni singola applicazione

Informazioni contrastanti riguardanti lrsquointerpretazione degli effetti di concentrazioni di sforzo eo deformazioni anelastiche oppure la presenza di un livello di sollecitazione molto basso (per esempio in edifici di uno o due piani) richiedono una componente significativa di giudizio soggettivo che puograve compromettere lrsquoattendibilitagrave dellrsquointera procedura [3] [5] [6]

A causa della disomogeneitagrave della muratura e allrsquooperazione stessa durante e dopo lrsquoesecuzione del taglio si possono verificare distribuzioni non costanti dello stato di sforzo Al termine della fase di taglio i valori di spostamento misurati nei punti di riferimento non sono costanti ma tendono ad essere maggiori al centro del taglio a causa della ridistribuzione dello stato di sforzo In Fig 9 sono schematizzate tre potenziali geometrie delle deformazioni assunte dai lembi del taglio

Ci saragrave quindi una concentrazione di sforzi di trazione al centro del taglio con possibilitagrave di fessurazioni o spostamenti rigidi nel caso di materiali deboli o giagrave compromessi mentre valori piugrave elevati di compressione saranno alle estremitagrave

In Fig 10 egrave rappresentato il legame tra sforzi e spostamenti in corrispondenza della mezzeria durante lo scarico ed il successivo ricarico Nel caso di fessurazione per inflessione del lembo di taglio superiore (Fig 9c) eo di conseguenti movimenti rigidi si ha una variazione nellrsquoandamento del legame sforzi-spostamenti indicato in Fig 11

Alle estremitagrave del taglio invece si incrementa lo stato di compressione dopo lrsquoesecuzione del taglio

In generale le misure fornite dalle quattro basi poste a cavallo del taglio non danno mai tutte lo stesso valore e non sempre il ripristino della distanza originaria avviene contemporaneamente sulle 4 basi come in Fig 12 cioegrave per lo stesso valore di sollecitazione applicato dal martinetto [5]

1 2 3 4 a

b

c

5 6

Figura 9 Deformazione dei lati del taglio [5]

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11

Figura 10 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico) e

della prova con ricostruzione dello stato di sforzo esistente

Figura 11 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico della

muratura) e della prova nel caso di formazione di cerniere o spostamenti rigidi

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122 Bassi valori di sforzo Nel caso di edifici ad uno o due piani lo stato di sforzo in generale egrave molto basso (da meno di 01 a 015 Nmm2)

In tal caso le imprecisioni di misura la sensibilitagrave della strumentazione e le problematiche insite nella modalitagrave di prova possono facilmente raggiungere lrsquoentitagrave dello stato di sforzo reale Ciograve implica che la prova puograve essere significativa solo se lo stato di sforzo misurato egrave rilevantemente minore della probabile capacitagrave portante dellrsquoelemento e minore del probabile intervallo di precisione della prova

123 Murature a piugrave paramenti Si deve sottolineare che i risultati della prova con martinetto piatto in caso di murature a piugrave paramenti sono solo relativi al paramento esterno dove viene localizzata la prova Pertanto non si hanno informazioni sulla distribuzione negli strati piugrave interni a meno di eseguire la prova in profonditagrave con lo smontaggio degli strati esterni

124 Murature soggette a carichi eccentrici Possono essere eseguite prove con i martinetti piatti singoli su due facce opposte e corrispondenti della muratura Se i valori misurati sono significativamente diversi puograve essere calcolata la distribuzione dello sforzo dovuto a carichi eccentrici

Dopo il taglio se la distanza tra i punti di riferimento dovesse aumentare puograve essere ragionevolmente supposto uno stato di sforzo locale di trazione in tal caso egrave opportuno ripristinare al piugrave presto la continuitagrave muraria La presenza di fessure o movimenti delle pietre dovrebbe comunque sconsigliare preventivamente lrsquoesecuzione delle prove in tali localizzazioni

Una tecnica di misura dellrsquoeccentricitagrave agendo solo da un lato della muratura egrave riportato in [4]

125 Riferimenti bibliografici [1] ASTM C 1196-92 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry estimated usingflat-jack measurementsrsquo American Society for Testing andMaterials West Conshohocken 1997

[2] Ronca P lsquoNew developments on the mechanicalinterpretation of the in-situ flat jack testrsquo National CongresslsquoLa Meccanica delle Murature tra Teoria e Progettorsquo University of Messina Italy 1820 Sept 1996 135-143

[3] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristic of brick masonry tested by means of in-situ testsrsquo 6th IBMaC Rome Italy 1982

[4] de Vekey RC lsquoMeasurement of load eccentricity using flat jacksrsquo Proc Brit Mas Soc (9) (Proc 6th IMC) Vol 1 (2002) 79-85

[5] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[6] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

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10

Nel seguito verranno riportati alcuni commenti osservazioni e suggerimenti sulla metodologia di prova con particolare riferimento al caso delle murature deboli o con morfologie irregolari 121 Muratura irregolare Lrsquoattendibilitagrave nella determinazione di un valore della pressione di equilibrio egrave il requisito di prova fondamentale indipendentemente dalle particolaritagrave di ogni singola applicazione

Informazioni contrastanti riguardanti lrsquointerpretazione degli effetti di concentrazioni di sforzo eo deformazioni anelastiche oppure la presenza di un livello di sollecitazione molto basso (per esempio in edifici di uno o due piani) richiedono una componente significativa di giudizio soggettivo che puograve compromettere lrsquoattendibilitagrave dellrsquointera procedura [3] [5] [6]

A causa della disomogeneitagrave della muratura e allrsquooperazione stessa durante e dopo lrsquoesecuzione del taglio si possono verificare distribuzioni non costanti dello stato di sforzo Al termine della fase di taglio i valori di spostamento misurati nei punti di riferimento non sono costanti ma tendono ad essere maggiori al centro del taglio a causa della ridistribuzione dello stato di sforzo In Fig 9 sono schematizzate tre potenziali geometrie delle deformazioni assunte dai lembi del taglio

Ci saragrave quindi una concentrazione di sforzi di trazione al centro del taglio con possibilitagrave di fessurazioni o spostamenti rigidi nel caso di materiali deboli o giagrave compromessi mentre valori piugrave elevati di compressione saranno alle estremitagrave

In Fig 10 egrave rappresentato il legame tra sforzi e spostamenti in corrispondenza della mezzeria durante lo scarico ed il successivo ricarico Nel caso di fessurazione per inflessione del lembo di taglio superiore (Fig 9c) eo di conseguenti movimenti rigidi si ha una variazione nellrsquoandamento del legame sforzi-spostamenti indicato in Fig 11

Alle estremitagrave del taglio invece si incrementa lo stato di compressione dopo lrsquoesecuzione del taglio

In generale le misure fornite dalle quattro basi poste a cavallo del taglio non danno mai tutte lo stesso valore e non sempre il ripristino della distanza originaria avviene contemporaneamente sulle 4 basi come in Fig 12 cioegrave per lo stesso valore di sollecitazione applicato dal martinetto [5]

1 2 3 4 a

b

c

5 6

Figura 9 Deformazione dei lati del taglio [5]

PROGETTO RELUIS ndash LINEA DI RICERCA 1 ndash SUB TASK 3B3 UNITAgrave DI RICERCA DI M ILANO E PADOVA

11

Figura 10 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico) e

della prova con ricostruzione dello stato di sforzo esistente

Figura 11 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico della

muratura) e della prova nel caso di formazione di cerniere o spostamenti rigidi

PROGETTO RELUIS ndash LINEA DI RICERCA 1 ndash SUB TASK 3B3 UNITAgrave DI RICERCA DI M ILANO E PADOVA

12

122 Bassi valori di sforzo Nel caso di edifici ad uno o due piani lo stato di sforzo in generale egrave molto basso (da meno di 01 a 015 Nmm2)

In tal caso le imprecisioni di misura la sensibilitagrave della strumentazione e le problematiche insite nella modalitagrave di prova possono facilmente raggiungere lrsquoentitagrave dello stato di sforzo reale Ciograve implica che la prova puograve essere significativa solo se lo stato di sforzo misurato egrave rilevantemente minore della probabile capacitagrave portante dellrsquoelemento e minore del probabile intervallo di precisione della prova

123 Murature a piugrave paramenti Si deve sottolineare che i risultati della prova con martinetto piatto in caso di murature a piugrave paramenti sono solo relativi al paramento esterno dove viene localizzata la prova Pertanto non si hanno informazioni sulla distribuzione negli strati piugrave interni a meno di eseguire la prova in profonditagrave con lo smontaggio degli strati esterni

124 Murature soggette a carichi eccentrici Possono essere eseguite prove con i martinetti piatti singoli su due facce opposte e corrispondenti della muratura Se i valori misurati sono significativamente diversi puograve essere calcolata la distribuzione dello sforzo dovuto a carichi eccentrici

Dopo il taglio se la distanza tra i punti di riferimento dovesse aumentare puograve essere ragionevolmente supposto uno stato di sforzo locale di trazione in tal caso egrave opportuno ripristinare al piugrave presto la continuitagrave muraria La presenza di fessure o movimenti delle pietre dovrebbe comunque sconsigliare preventivamente lrsquoesecuzione delle prove in tali localizzazioni

Una tecnica di misura dellrsquoeccentricitagrave agendo solo da un lato della muratura egrave riportato in [4]

125 Riferimenti bibliografici [1] ASTM C 1196-92 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry estimated usingflat-jack measurementsrsquo American Society for Testing andMaterials West Conshohocken 1997

[2] Ronca P lsquoNew developments on the mechanicalinterpretation of the in-situ flat jack testrsquo National CongresslsquoLa Meccanica delle Murature tra Teoria e Progettorsquo University of Messina Italy 1820 Sept 1996 135-143

[3] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristic of brick masonry tested by means of in-situ testsrsquo 6th IBMaC Rome Italy 1982

[4] de Vekey RC lsquoMeasurement of load eccentricity using flat jacksrsquo Proc Brit Mas Soc (9) (Proc 6th IMC) Vol 1 (2002) 79-85

[5] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[6] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

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Figura 10 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico) e

della prova con ricostruzione dello stato di sforzo esistente

Figura 11 Andamento del legame sforzo-spostamento allrsquoesecuzione del taglio (scarico della

muratura) e della prova nel caso di formazione di cerniere o spostamenti rigidi

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122 Bassi valori di sforzo Nel caso di edifici ad uno o due piani lo stato di sforzo in generale egrave molto basso (da meno di 01 a 015 Nmm2)

In tal caso le imprecisioni di misura la sensibilitagrave della strumentazione e le problematiche insite nella modalitagrave di prova possono facilmente raggiungere lrsquoentitagrave dello stato di sforzo reale Ciograve implica che la prova puograve essere significativa solo se lo stato di sforzo misurato egrave rilevantemente minore della probabile capacitagrave portante dellrsquoelemento e minore del probabile intervallo di precisione della prova

123 Murature a piugrave paramenti Si deve sottolineare che i risultati della prova con martinetto piatto in caso di murature a piugrave paramenti sono solo relativi al paramento esterno dove viene localizzata la prova Pertanto non si hanno informazioni sulla distribuzione negli strati piugrave interni a meno di eseguire la prova in profonditagrave con lo smontaggio degli strati esterni

124 Murature soggette a carichi eccentrici Possono essere eseguite prove con i martinetti piatti singoli su due facce opposte e corrispondenti della muratura Se i valori misurati sono significativamente diversi puograve essere calcolata la distribuzione dello sforzo dovuto a carichi eccentrici

Dopo il taglio se la distanza tra i punti di riferimento dovesse aumentare puograve essere ragionevolmente supposto uno stato di sforzo locale di trazione in tal caso egrave opportuno ripristinare al piugrave presto la continuitagrave muraria La presenza di fessure o movimenti delle pietre dovrebbe comunque sconsigliare preventivamente lrsquoesecuzione delle prove in tali localizzazioni

Una tecnica di misura dellrsquoeccentricitagrave agendo solo da un lato della muratura egrave riportato in [4]

125 Riferimenti bibliografici [1] ASTM C 1196-92 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry estimated usingflat-jack measurementsrsquo American Society for Testing andMaterials West Conshohocken 1997

[2] Ronca P lsquoNew developments on the mechanicalinterpretation of the in-situ flat jack testrsquo National CongresslsquoLa Meccanica delle Murature tra Teoria e Progettorsquo University of Messina Italy 1820 Sept 1996 135-143

[3] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristic of brick masonry tested by means of in-situ testsrsquo 6th IBMaC Rome Italy 1982

[4] de Vekey RC lsquoMeasurement of load eccentricity using flat jacksrsquo Proc Brit Mas Soc (9) (Proc 6th IMC) Vol 1 (2002) 79-85

[5] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[6] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003

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122 Bassi valori di sforzo Nel caso di edifici ad uno o due piani lo stato di sforzo in generale egrave molto basso (da meno di 01 a 015 Nmm2)

In tal caso le imprecisioni di misura la sensibilitagrave della strumentazione e le problematiche insite nella modalitagrave di prova possono facilmente raggiungere lrsquoentitagrave dello stato di sforzo reale Ciograve implica che la prova puograve essere significativa solo se lo stato di sforzo misurato egrave rilevantemente minore della probabile capacitagrave portante dellrsquoelemento e minore del probabile intervallo di precisione della prova

123 Murature a piugrave paramenti Si deve sottolineare che i risultati della prova con martinetto piatto in caso di murature a piugrave paramenti sono solo relativi al paramento esterno dove viene localizzata la prova Pertanto non si hanno informazioni sulla distribuzione negli strati piugrave interni a meno di eseguire la prova in profonditagrave con lo smontaggio degli strati esterni

124 Murature soggette a carichi eccentrici Possono essere eseguite prove con i martinetti piatti singoli su due facce opposte e corrispondenti della muratura Se i valori misurati sono significativamente diversi puograve essere calcolata la distribuzione dello sforzo dovuto a carichi eccentrici

Dopo il taglio se la distanza tra i punti di riferimento dovesse aumentare puograve essere ragionevolmente supposto uno stato di sforzo locale di trazione in tal caso egrave opportuno ripristinare al piugrave presto la continuitagrave muraria La presenza di fessure o movimenti delle pietre dovrebbe comunque sconsigliare preventivamente lrsquoesecuzione delle prove in tali localizzazioni

Una tecnica di misura dellrsquoeccentricitagrave agendo solo da un lato della muratura egrave riportato in [4]

125 Riferimenti bibliografici [1] ASTM C 1196-92 lsquoStandard test method for in-situ compressive stress within solid unit

masonry estimated usingflat-jack measurementsrsquo American Society for Testing andMaterials West Conshohocken 1997

[2] Ronca P lsquoNew developments on the mechanicalinterpretation of the in-situ flat jack testrsquo National CongresslsquoLa Meccanica delle Murature tra Teoria e Progettorsquo University of Messina Italy 1820 Sept 1996 135-143

[3] Rossi PP lsquoAnalysis of mechanical characteristic of brick masonry tested by means of in-situ testsrsquo 6th IBMaC Rome Italy 1982

[4] de Vekey RC lsquoMeasurement of load eccentricity using flat jacksrsquo Proc Brit Mas Soc (9) (Proc 6th IMC) Vol 1 (2002) 79-85

[5] Binda L Tiraboschi C lsquoFlat-Jack Test as a Slightly Destructive Technique for the Diagnosis of Brick and Stone Masonry Structuresrsquo Int Journal for Restoration of Buildings and Monuments Int Zeitschrift fur Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege Zurich pp 449-472 1999

[6] Binda L Tiraboschi C Flat-Jack method applied to historic masonries Proc Int RILEM Workshop On Site Control and Non-Destructive Evaluation of Masonry Structures 13-14112001 Mantova Italy Binda L de Vekey RC (Eds) pp 179-190 2003