Corso di Riabilitazione Strutturaleold 3.2_Edifici...Per ogni tipo di elemento “primario”...

Corso di

Riabilitazione Strutturale

POTENZA, a.a. 2018– 2019

La valutazione di edifici in c.a.Il processo di conoscenza della

struttura (3)

PhD Marco VONAScuola di Ingegneria - Università di Basilicata

[email protected]

http://oldwww.unibas.it/utenti/vona/

Come impostare la campagna di indagini?Quale livello di estensione e completezza considerare?

SIVerifiche soddisfacenti

VERIFICHE IN-SITU LIMITATE

DEFINIZIONE DEI DETTAGLI COSTRUTTIVI

INDIVIDUAZIONE DEI DETTAGLI COSTRUTTIVI

DISPONIBILITÀDisegni costruttivi

originali VERIFICHE IN-SITU ESTESE O ESAUSTIVEdei dettagli costruttivi

PROGETTO SIMULATO

VERIFICHE IN-SITU LIMITATE dei dettagli costruttivi

NO

SI Verifiche NON soddisfacenti

dei dettagli costruttivi

Verifiche locali di resistenza

PROGETTO SIMULATO:

serve, in mancanza dei disegni costruttivi originali, a definire laquantità e la disposizione dell’armatura in tutti gli elementi confunzione strutturale. Va eseguito sulla base delle norme tecnichein vigore e della pratica costruttiva caratteristica all’epocadella costruzione


VERIFICHE IN-SITU LIMITATE:

servono per verificare la corrispondenza tra le armatureeffettivamente presenti e quelle riportate nei disegnicostruttivi, oppure ottenute mediante il progetto simulato.Richiedono che i controlli vengano effettuati su almeno il 15%degli elementi strutturali primari per ciascuna tipologia dielemento

VERIFICHE IN-SITU ESTESE:

servono quando non sono disponibili i disegni costruttivi originalicome alternativa al progetto simulato seguito da verifichelimitate, oppure quando i disegni costruttivi originali sonoincompleti. Richiedono che i controlli vengano effettuati sualmeno il 35% degli elementi strutturali primari


VERIFICHE IN-SITU ESAUSTIVE:

servono quando non sono disponibili i disegni costruttivi originalie si desidera un livello di conoscenza accurata (LC3). Richiedonoche i controlli vengano effettuati su almeno il 50% degli elementistrutturali primari

Tabella C8A.1.3a – Definizione orientativa dei livelli di rilievo eprove per edifici in c.a.


Circolare 2 febbraio 2009, n. 617Istruzioni per l’applicazione delle “Nuove norme tecniche per lecostruzioni” di cui al D.M. 14 gennaio 2008

Table 3.2: Recommended minimum requirements for differentlevels of inspection and testing


Eurocode 8 - Design of structures for earthquake resistance – Part 3:Assessment and retrofitting of buildingsprEN 1998-3, June 2004, Brussels

Corso di


PROGETTO SIMULATO

POTENZA, a.a. 2018 – 2019

PROGETTO SIMULATO

METODI DI INDAGINE DISTRUTTIVI

E NON DISTRUTTIVI

Dott. Marco VONAScuola di Ingegneria - Università di Basilicata

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LA CAMPAGNA DI RILIEVO

Elementi principali da rilevare

1. Stato generale di manutenzione e conservazione

2. Caratteristiche del calcestruzzo

3. Condizioni di degrado e/o danno degli elementi strutturali

4. Distacco dei pannelli di tamponatura dalla maglia strutturale4. Distacco dei pannelli di tamponatura dalla maglia strutturale

5. Interazione tra struttura ed impiantistica

6. Presenza ed entità di interventi di riparazione e qualità del loro

collegamento alla struttura esistente

7. Presenza di dissesti nel terreno di fondazione e/o delle zone

circostanti

SAGGI E PROVE: Dimensioni e Dettagli Costruttivi

Elementi da caratterizzare

1. pilastri: passo e diametro delle staffe, quantità e disposizione dellearmature longitudinali

2. travi: passo e diametro delle staffe, quantità e disposizione dellelongitudinali

La scelta del livello di conoscenza a cui si decide di operareguida l’ESTENSIONE di saggi e prove

armature longitudinali

3. solai: orditura, interasse, armature principali

4. tamponature: tipo e caratteristiche degli elementi utilizzati (lateriziforati, pieni, blocchi in cls, ecc.), spessore, numerostrati, intercapedine

5. fondazioni: tipologia, piano di posa

Quali e quanti elementi sottoporre a saggi e prove?

Quali e quanti elementi sottoporre a saggi e prove?

È opportuno suddividere tutti gli elementi in gruppitipologicamente simili in virtù di:

• posizione nel sistema strutturale• ruolo nel sistema strutturale

SAGGI E PROVE: Dimensioni e Dettagli Costruttivi

• carico presunto in funzione dell’area di influenza, ecc.

I risultati di prove e sondaggi condotti soltanto per alcuni elementi si possono estendere a quelli simili

ENTITÀ DEL CAMPIONAMENTO: rilievo dei dettagli

Per ogni tipo di elemento “primario” (trave, pilastro…)

VERIFICHE LIMITATE

La quantità e disposizione dell’armatura è verificata per almeno il 15% degli elementi

VERIFICHE ESTESE


VERIFICHE La quantità e disposizione dell’armatura è

Le verifiche in-situ saranno effettuate su un’opportunapercentuale degli elementi strutturali primari per ciascuntipologia di elemento privilegiando gli elementi che svolgono unruolo più critico nella struttura (pilastri)

ESAUSTIVE verificata per almeno il 50% degli elementi

ENTITÀ DEL CAMPIONAMENTO: rilievo dei dettagli

Per ogni tipo di elemento “primario” (trave, pilastro…)

VERIFICHE LIMITATE


VERIFICHE ESTESE


VERIFICHE La quantità e disposizione dell’armatura è

Le percentuali di elementi da verificare hanno valore indicativo edebbono essere adattati ai singoli casi

Per il raggiungimento delle percentuali di elementi da indagare siterrà conto delle eventuali situazioni ripetitive, che consentano diestendere i controlli effettuati su alcuni elementi strutturali facentiparte di una serie con caratteristiche di ripetibilità, per ugualegeometria e ruolo nello schema strutturale.

ESAUSTIVE verificata per almeno il 50% degli elementi

SAGGI E PROVE: CRITERI DI SELEZIONE

Pilastri

Indagare almeno uno in posizione centrale ed uno in posizioneesterna per ogni tipologia (forma e dimensione) sia per gliallineamenti di pilastri esterni che per quelli interni

Travi

Studiare almeno una esterna ed una interna per ogni tipologia(forma e dimensione) su cui gravano i carichi dei solai, una su cuigrava solo il carico delle tamponature, una trave di collegamento,ecc..


Solai

Definire con accuratezza i vari campi con le relativedimensioni, direzioni di orditura, presenza di più campate e sbalzi. Loschema di calcolo (trave singola o trave continua), e le conseguentidimensioni e quantitativi di armature, potrebbero variare in virtù di talicaratteristiche


INDIVIDUAZIONE DELLE ARMATURE

• La posizione delle armature e la stima del loro diametro, lospessore del copriferro, possono essere ricavate da indaginidirette, ossia mettendo a nudo le armature in alcune partidegli elementi strutturali rimuovendo il copriferro presente

• In alternativa, o preferibilmente a loro integrazione, possonoessere adoperati metodi non distruttivi basati ad es. su

• Per alcuni dettagli importanti quali ad esempio la chiusuradelle staffe all’interno del nucleo di calcestruzzo o lalunghezza di sovrapposizione delle barre longitudinali, ènecessario in genere ricorrere ad indagine diretta

adoperatirilevazioni con apparecchi elettromagnetici (pacometro)

Negli elementi strutturali sui quali saranno effettuate le indaginisui materiali, le armature individuate (posizione delle barrelongitudinali e delle staffe) saranno evidenziate allo scopo diguidare la localizzazione dei carotaggi


PROVE IN SITU NON DISTRUTTIVE: GEORADAR

Le tecniche radar si applicano in base al principio che un flusso dienergia elettromagnetica sia alterato dagli oggetti incontrati sulsuo percorso e che tale alterazione possa essere rilevata attraversodegli echi di ritorno

INDAGINE CON TECNICA RADAR

Si esegue l’irradiazione dell’elemento con impulsi di energiaelettromagnetica a brevissima durata (qualche nanosecondo) edelevata cadenza di emissione (decine di kHz)

I segnali sono riprodotti sul monitor del sistema memorizzaticome immagine della sezione indagata

L’irraggiamento viene effettuato tramite un’antenna (trasmittente)trascinata a velocità costante lungo la linea di prospezione

Una seconda antenna (ricevitore) rileva gli impulsi riflessi dallesuperfici di discontinuità tra materiali a differente costantedielettrica


attrezzatura per le indagini georadar

operazioni di rilievo

Quantità di armatura risultanti dalle indagini

Saggio in testa al pilastroSaggio nella mezzeria

del pilastro


4Ø16 - CORRENTI +

2Ø16 - MONCONI4Ø16 - CORRENTI

saggioQuantità di armatura risultanti dalle indagini


georadarInd. pacometriche

saggioQuantità di armatura risultanti dalle indagini


Prog. Simulato +

ind. pacometriche

georadar

Corso di


PROPRIETÀ DEI MATERIALI

POTENZA, a.a. 2018 – 2019

PROPRIETÀ DEI MATERIALI

METODI DI INDAGINE DISTRUTTIVI

E NON DISTRUTTIVI

Dott. Marco VONAScuola di Ingegneria - Università di Basilicata

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CALCESTRUZZO

la misura delle caratteristiche meccaniche si ottiene medianteestrazione di campioni ed esecuzione di prove di compressionefino a rottura

VALUTAZIONE DELLE PROPRIETÀ DEI MATERIALI

ACCIAIO

La misura delle caratteristiche meccaniche si ottiene medianteestrazione di campioni ed esecuzione di prove a trazione fino arottura con determinazione della resistenza a snervamento e dellaresistenza e deformazione ultima, salvo nel caso in cui sianodisponibili certificati di prova di entità conforme a quantorichiesto per le nuove costruzioni, nella normativa dell’epoca

• L’efficacia della stima è condizionata dalla distribuzione delleproprietà del calcestruzzo all’interno dei singoli elementistrutturali, distribuzione che può presentare una consistentevariabilità per diversi fattori.

• Nella scelta della localizzazione dei punti nell’elemento,andrebbero evitate quelle zone ove il calcestruzzo ha

LOCALIZZAZIONE DEI PUNTI DI MISURA

andrebbero evitate quelle zone ove il calcestruzzo hatipicamente caratteristiche diverse da quelle medie come siverifica, ad esempio, in corrispondenza della sommità deipilastri.

• L’andamento delle sollecitazioni può determinare tassi dilavoro fortemente variabili negli elementi e, dunque, stati difessurazione con riduzione della resistenza locale valutata neitest di laboratorio.

METODI DI PROVA NON DISTRUTTIVI

Sono ammessi metodi di indagine non distruttiva di documentataaffidabilità, che non possono essere impiegati in completasostituzione di quelli distruttivi ma sono consigliati a lorointegrazione, purché i risultati siano tarati su quelli ottenuti con

VALUTAZIONE DELLE PROPRIETÀ DEI MATERIALI

integrazione, purché i risultati siano tarati su quelli ottenuti conprove distruttive

Nel caso del calcestruzzo, si adotteranno metodi di prova chelimitino l’influenza della carbonatazione degli strati superficialisui valori di resistenza.

Dettagli costruttivi MaterialiPer ogni tipo di elemento “primario” (trave, pilastro…)

LC1 Quantità e disposizione dell’armatura verificata per

almeno il 15% degli elementi

1 provino di cls. per piano dell’edificio, 1 campione di

armatura per piano dell’edificioLC2 Quantità e disposizione

dell’armatura verificata per 2 provini di cls. per piano

dell’edificio, 2 campioni di

ENTITÀ DEL CAMPIONAMENTO PROVE (MATERIALI)

Tabella C8A.1.3a

Ai fini delle prove sui materiali è consentito sostituire alcune prove

distruttive, non più del 50%, con un più ampio numero, almeno il

triplo, di prove non distruttive, singole o combinate, tarate su quelle

distruttive

almeno il 35% degli elementi armatura per piano dell’edificioLC3 Quantità e disposizione

dell’armatura verificata per almeno il 50% degli elementi

3 provini di cls. per piano dell’edificio, 3 campioni di

armatura per piano dell’edificio

Il numero di provini riportato nelle tabelle può esser variato, in

aumento o in diminuzione, in relazione alle caratteristiche di

omogeneità del materiale

Tali caratteristiche sono legate alle modalità costruttive tipiche

dell’epoca di costruzione e del tipo di manufatto, di cui occorrerà

tener conto nel pianificare l’indagine

ENTITÀ DEL CAMPIONAMENTO PROVE (MATERIALI)

tener conto nel pianificare l’indagine

Sarà opportuno, in tal senso, prevedere l’effettuazione di una

seconda campagna di prove integrative, nel caso in cui i risultati

della prima risultino fortemente disomogenei

PROVA Costo RapiditàDanno Strutt.

Danno Non Strutt.

Rappresentatività

Affid.

Carotaggio Alto Bassa ModeratoMedio

Moderata Buona

METODI DI PROVA SUL CALCESTRUZZO

Carotaggio Alto Bassa ModeratoBasso

Moderata Buona

Windsor Medio Alta Minimo Moderato Superficiale Scarsa

Ultrasuoni Medio Alta Nullo Medio Buona Moderata

Scleromet. Basso Alta NulloMedioBasso

Superficiale Scarsa

Caratteristiche di alcuni metodi di prova per la determinazione della resistenza del calcestruzzo

• È il metodo distruttivo più diffuso. Resistenza stimata inmodo diretto (come per i campioni standard)

• È NECESSARIO per la definizione diretta della resistenza delconglomerato e calibrare i risultati dei metodi non distruttivi

• Il prelievo di carote da strutture in opera è regolato dalla norma

METODI DISTRUTTIVI: IL CAROTAGGIO

UNI EN 12504-1

• Il criterio fondamentale da adottare è quello di ridurre al minimol'effetto di RIMANEGGIAMENTO dovuto all'estrazione

• Diametro delle carote non minore di 3 volte la dimensionemassima dell'aggregato, l'altezza possibilmente pari a 2 volte ildiametro

Fissaggio carotatoreFissaggio carotatore


In presenza di armature interrompere la provaIn presenza di armature interrompere la prova


Estrazione di una carotaEstrazione di una carota


PROVE PROVE DIDI COMPRESSIONECOMPRESSIONE


1) Rettifica campioni

2) Strumentazione campione

3) Esecuzione prova

30

0

10

20

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

σ

ε

Modulo elastico Ec

Modulo elasticoModulo elastico


0

5

10

15

20

25

30

0.000 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050

σ[M

Pa]

0

5

10

15

20

25

30

0.000 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050

σ[M

Pa]

0

5

10

15

20

25

30

0.000 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050

σ[M

Pa]

ε ε ε

0

5

10

15

20

25

30

0.000 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050

σ[M

Pa]

ε

0

5

10

15

20

25

30

0.000 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050

σ[M

Pa]

ε

La resistenza misurata sulle carote risente di numerosi fattoriche la differenziano da quella che si misurerebbe in sito e suun equivalente provino standard:

1) diverse modalità di preparazione e stagionatura

2) differente età di stagionatura tra carota e provino standard


3) posizione del prelievo nell'ambito dell'elemento strutturale (ades. al piede o alla testa di un pilastro, parallelamente oortogonalmente alla direzione di getto)

4) il disturbo che consegue alle operazioni di prelievo

5) dimensioni delle carote (ad es. h/D diverso da 2)

6) presenza di armature incluse

Per convertire le N resistenze ottenute sulle carote fcar,i nellecorrispondenti resistenze in-situ fcis,i può essere adottata laseguente relazione:

ELABORAZIONE RISULTATI DEL CAROTAGGIO

( ) cardadiaDHc fCCCCf ⋅⋅⋅⋅= /

• CH/D = coefficiente correttivo per H/D diversi da 2, pari a CH/D = 2/(1.5+ D/H)+ D/H)

• Cdia = coefficiente correttivo per D ≠ 100 mm, pari a 1.06, 1.00 e 0.98per D, rispettivamente, uguale a 50, 100 e 150 mm

• Ca = è il coefficiente correttivo per armature incluse, da assumere paria 1.02-1.13 in funzione della posizione e del diametro della barrainclusa

• Cd = coefficiente correttivo per il rimaneggiamento dovutoall’estrazione. Si ritiene corretto assumere Cd = 1.20 per fcar < 20 MPa,e Cd = 1.10 per fcar > 20 MPa (Collepardi 2002)

0.000.050.100.150.200.250.300.350.40

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Fre

quen

cy

f [MPa]

Age: 61÷71

0.000.050.100.150.200.250.300.350.40

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Fre

quen

cy

f [MPa]

Age: 46÷60

CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALICARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI

fc [MPa] fc [MPa]

0.000.050.100.150.200.250.300.350.40

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Fre

quen

cy

fc [MPa]

Age: 82÷91

0.000.050.100.150.200.250.300.350.40

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Fre

quen

cy

fc [MPa]

Age: 72÷81

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