“IL COLLAUDO STATICO SECONDO LE NTC 2008” Ing. Nicola ... · 10.1 Caratteristiche generali ......

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VITONE & ASSOCIATI“IL COLLAUDO STATICO SECONDO LE NTC 2008”

Ing. Nicola Cardascia

“IL COLLAUDO STATICO SECONDO LE NTC 2008”Ing. Nicola CardasciaStudio Vitone & Associati

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9 COLLAUDO STATICO

9.1 Prescrizioni generaliIl collaudo statico riguarda il giudizio sul comportamento e le prestazioni delle parti dell'opera che svolgono funzione portante. Il collaudo statico, tranne casi particolari, va eseguito in corso d'opera quando vengono posti in opera elementi strutturali non piùispezionabili, controllabili e collaudabili a seguito del proseguire della costruzione. Le opere non possono essere poste in esercizio prima dell'effettuazione del collaudo statico.

NUOVE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONID.M. Infrastrutture 14 gennaio 2008

Le NTC 2008 hanno avuto una doppia influenza sull’attività e gli obblighi del Collaudatore: una diretta (più dettagliata disciplina dell’attività da svolgere, una indiretta(maggiore e più puntuale disciplina delle attivitàricadenti sotto l’obbligo di controllo del Collaudatore, ad esempio: la progettazione)

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a) controllo di quanto prescritto per le opere eseguite sia con materiali regolamentati dal decreto del Presidente della Repubblica 6-6-2001, n. 380 , dalla legge 5-11-1971, n. 1086 e dalla legge 2-2-1974, n. 64 sia con materiali diversi;

b) ispezione dell'opera nelle varie fasi costruttive degli elementi strutturali ove il collaudatore sia nominato in corso d'opera, e dell'opera nel suo complesso, con particolare riguardo alle parti strutturali più importanti. L'ispezione dell'opera verrà eseguita alla presenza del direttore dei lavori e del costruttore, confrontando in contraddittorio il progetto depositato in cantiere con il costruito.

Il collaudo statico di tutte le opere di ingegneria civile regolamentate dalle presenti norme tecniche, deve comprendere i seguenti adempimenti:

DPR n. 380/2001Art. 67. (L-R) Collaudo statico. Legge 5-11-1971, n. 1086 , artt. 7 e 8 [1] (L) Tutte le costruzioni di cui al primo comma dell'art. 53, la cui sicurezza possa comunque interessare la pubblica incolumità devono essere sottoposte a collaudo statico. …..

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Il collaudatore controllerà altresì che siano state messe in atto le prescrizioni progettuali e siano stati eseguiti i controlli sperimentali. Quando la costruzione è eseguita in procedura di garanzia di qualità, il collaudatore deve prendere conoscenza dei contenuti dei documenti di controllo qualità e del registro delle non-conformità.

c) esame dei certificati delle prove sui materiali, articolato:

1) nell'accertamento del numero dei prelievi effettuati e della sua conformità alle prescrizioni contenute al capitolo 11 delle norme tecniche; 2) nel controllo che i risultati ottenuti delle prove siano compatibili con i criteri di accettazione fissati nel citato capitolo 11;

Controllo coppia di serraggio bulloni

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d) esame dei certificati di cui ai controlli in stabilimento e nel ciclo produttivo, previsti al capitolo 11;

e) controllo dei verbali e dei risultati delle eventuali prove di carico fatte eseguire dal direttore dei lavori.

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Il collaudatore, nell'ambito delle sue responsabilità, dovrà inoltre:

f) esaminare il progetto dell'opera, l'impostazione generale della progettazione nei suoi aspetti strutturale e geotecnico, gli schemi di calcolo e le azioni considerale;……

10. REDAZIONE DEI PROGETTI STRUTTURALI ESECUTIVI E DELLE RELAZIONI DI CALCOLO

10.1 Caratteristiche generali …Il progetto deve comprendere i seguenti elaborati:

— Relazione di calcolo strutturale, comprensiva di una descrizione generale dell'opera e dei criteri generali di analisi e verifica;

— Relazione sui materiali; — Elaborati grafici, particolari

costruttivi; — Piano di manutenzione della parte

strutturale dell’opera; — Relazione sui risultati sperimentali

corrispondenti alle indagini specialistiche ritenute necessarie alla realizzazione dell'opera (Rel. Geologica, Geotecnica, Rel. Sismica. …

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Altri problemi che si possono presentare nell’esame dei progetti:… Normative da applicare ? Caso delle torri eoliche

Tabella 2.6.I - Coefficienti parziali per le azioni o per l'effetto delle azioni nelle verifiche SLU

(1) Qualora i carichi permanenti non strutturali (ad esempio carichi permanenti portati) siano compiutamente definiti si potranno adottare per essi gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti.

1,3 1,5 1,5 sfavorevoli

0,0 0,0 0,0 γ Qi

favorevoli Carichi variabili


0,0 0,0 0,0 γ G2

favorevoli Carichi permanenti non strutturali (1)


1,0 1,0 0,9 γ G1

favorevoli Carichi permanenti

A2 GEO A1 STR EQU Coefficiente γ F

Valore permanente del ventodurante il sisma: Ψ 2j = 0

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Altri problemi che si possono presentare nell’esame dei progetti:… progettisti diversi per due parti dell’opera? Caso delle torri

eoliche

Due progettisti per la stessa opera: uno progettista della torre, l’altro progettista delle opere di fondazione?

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Il collaudatore, nell'ambito delle sue responsabilità, dovrà inoltre: …

g) esaminare le indagini eseguite nelle fasi di progettazione e costruzione come prescritte nelle presenti norme;

h) esaminare la relazione a strutture ultimate del direttore dei lavori, ove richiesta.

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Infine, nell'ambito della propria discrezionalità, il collaudatore potrà richiedere:

i) di effettuare tutti quegli accertamenti, studi, indagini, sperimentazioni e ricerche utili per formarsi il convincimento della sicurezza, della durabilità e della collaudabilità dell'opera, quali in particolare:

— prove di carico; — prove sui materiali messi in opera, anche

mediante metodi non distruttivi; — monitoraggio programmato di grandezze

significative del comportamento dell'opera da proseguire, eventualmente, anche dopo il collaudo della stessa.

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9.2 Prove di caricoLe prove di carico, ove ritenute necessarie dal collaudatore, dovranno identificare la corrispondenza del comportamento teorico e quello sperimentale. I materiali degli elementi sottoposti a collaudo devono aver raggiunto le resistenze previste per il loro funzionamento finale in esercizio. Il programma delle prove, stabilito dal collaudatore, con l'indicazione delle procedure di carico e delle prestazioni attese deve esseresottoposto al direttore dei lavori per l'attuazione e reso noto al progettista e al costruttore. Le prove di carico si devono svolgere con le modalità indicate dal collaudatore che se ne assume la piena responsabilità, mentre, per quanto riguarda la loro materiale attuazione, è responsabile il direttore dei lavori. Nel collaudo statico si terrà conto di quanto indicato nel capitolo 4 per i vari materiali, inoltre per i ponti di quanto prescritto al paragrafo 5.1 per i ponti stradali e al paragrafo 5.2 per quelli ferroviari.

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Le prove di carico sono prove di comportamento delle opere sotto le azioni di esercizio. Queste devono essere, in generale, tali da indurre le sollecitazioni massime di esercizio per combinazioni caratteristiche (rare). In relazione al tipo della struttura ed alla natura dei carichi le prove possono essere convenientemente protratte nel tempo, ovvero ripetute su più cicli. Il giudizio sull'esito della prova è responsabilità del collaudatore. L'esito della prova va valutato sulla base dei seguenti elementi: — le deformazioni si accrescano all'incirca proporzionalmente ai carichi; — nel corso della prova non si siano prodotte fratture, fessurazioni, deformazioni o dissesti che compromettono la sicurezza o la conservazione dell'opera;

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— la deformazione residua dopo la prima applicazione del carico massimo non superi una quota parte di quella totale commisurata ai prevedibili assestamenti iniziali di tipo anelastico della struttura oggetto della prova. Nel caso invece che tale limite venga superato, prove di carico successive devono indicare che la struttura tenda ad un comportamento elastico; — la deformazione elastica risulti non maggiore di quella calcolata. Le prove statiche, a giudizio del collaudatore e in relazione all'importanza dell'opera, possono essere integrate da prove dinamiche e prove a rottura su elementi strutturali.

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Lo stadio S. Nicola di Bari (ITALY) è stato realizzato per i campionati mondiali di calcio del 1990. L’Ente committente era il Comune di BARI. L’Impresa realizzatrice è stata la Società Bari ’90 S.c.r.l.Il progetto generale è di Renzo Piano Building Workshop (RPBW); il progetto delle strutture in c.a. è dello Studio Vitone & Associati (V&A), il progetto delle strutture metalliche della copertura è di Ove Arup & Partners e M. Milan; il progetto degli impianti è di Manens Intertecnica. La Direzione Lavori è stata svolta dall’ing. Amedeo Vitone -Studio Vitone & Associati (V&A).

PROVE DI CARICO

Un caso di studio: il collaudo decennale dello STADIO S. NICOLA DI BARI

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L'impianto sportivo consta di due tribune anulari, una superiore e l'altra inferiore, ed un corpo servizi, anch'esso anulare. La tribuna superiore, parzialmente coperta mediante una membrana in “teflon”, è l'unica struttura visibile dall'esterno, in quanto una collina artificiale, addossata al corpo servizi anulare, nasconde la gradinata inferiore.

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LE INDAGINI E LE PROVE SPERIMENTALI EFFETTUATE

Le indagini sono state commissionate dal Comune di Bari, progettate e dirette dallo Studio Vitone & Associati - Bari ed eseguite dalle Ditte: Sidercem S.r.l., con sede in Caltanissetta; S.G.M. S.r.l., con sede in S. Mariano (PG); B&O Hightex GmbH, con sede in Rimsting (Germania).

Le indagini e le prove sono consistite essenzialmente in:A. prove di carico (statiche e dinamiche);B. indagini sulle strutture in c.a. (distruttive e non distruttive)C. Indagini sulle strutture in acciaio (materiale base, unioni, protezione)D. ispezioni visive (dirette o strumentali)

… Il presente intervento sarà focalizzato unicamente su uno stralcio delle prove di carico effettuate

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A. PROVE DI CARICO

A.1 Prove di carico statiche con azione verticale:- Prova sui gradoni della tribuna inferiore;- Prova sui ballatoi delle scale;- prova sulle strutture in acciaio della copertura.

A.2 Prove di carico statiche con azione orizzontale:- Prova sulla balaustra;- Prova sulla recinzione esterna

A.3 Prove di carico dinamica:- Prova su un intero settore della tribuna superiore.

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A.1 Prove di carico statiche con azione verticale:- Prova sui gradoni della tribuna inferiore (PCV4);

Il carico complessivo della prova, pari a 19.275 kg,distribuito su 32,12 m2, è stato generato riempiendo tre serbatoi, posti sulla struttura di ripartizione appositamente realizzata, con acqua.

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Gli spostamenti, rilevati dai comparatori, sono riportati nella tabella, mentre nel diagramma si riporta l’andamento degli spostamenti rilevati dai comparatori posti nella mezzeria dei tre elementi costituenti i gradoni e all’intradosso delle due travi inclinate su cui poggiano i gradoni.

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La struttura oggetto di prova è stata collaudata, sottoponendo a carico uniformemente distribuito, prima solo un terzo della soletta (sbalzo laterale delle dimensioni di 3,10 m x 3,85m) e successivamente l’intera struttura (vedi PCV1bis).

A.1 Prove di carico statiche con azione verticale:- Prova sui ballatoi delle scale (PCV1);

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Per l’esecuzione della prima prova, sono stati utilizzati dieci comparatori, (vedi schema).Il carico di collaudo pari a 6,00 kN/m2 per entrambe prove, è stato generato caricando con due serbatoi lo sbalzo laterale, per una superficie totale di 11,935 m2, nel caso della prova PCV1 e con cinque serbatoi nel caso della prova eseguita sull’intera soletta (PCV1bis), con un’impronta di carico di 33,74 m2.

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A.1 Prove di carico statiche con azione verticale:- prova sulle strutture in acciaio della copertura.

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A.2 Prove di carico statiche con azione orizzontale:- Prova sulla balaustra (prova a rottura PCHR1);

La prova, eseguita il 22 novembre 2003, ha interessato la balaustra della 1° fila (prefossato), tribuna inferiore allineamento 13.2.La prova, è stata eseguita portando a rottura un montante, preventivamente sconnesso dai correnti longitudinali.

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La prova a rottura ha comportato l’esecuzione di sei cicli di carico e scarico fino alla rottura della zona di calcestruzzo attorno al montante oggetto di indagini.1° ciclo 0 – 129,00 – 258.00 – 129,00 – 0 kg;2° ciclo 0 – 129,00 – 0 kg;3° ciclo 0 – 129,00 – 258,00 – 129,00 – 0 kg;4° ciclo 0 – 129,00 – 258,00 – 387,00 – 258,00 – 129,00 – 0 kg;5° ciclo 0 – 129,00 – 258,00 – 387,00 – 516,00 – 387,00 – 258,00 – 129,00 –0 kg;6° ciclo 0 – 129,00 – 258,00 – 387,00 – 516,00 – 645,00 – 774,00 – 903,00 –774,00 - 516,00 – 387,00 – 258,00 –129,00 – 0 kg;

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La rottura si è ottenuta al sesto ciclo, in corrispondenza del carico massimo 903 kg (125 bar). Gli spostamenti, rilevati dal comparatore, sono riportati nella tabella, mentre nel diagramma se ne riporta l’andamento qualitativo.

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La situazione al momento della rottura …

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DATIAltezza del montante 1,010 mInterasse tra i montanti 1,720 mQuota comparatori 0,925 mCarico massimo 903,0 kgPressione max 124,6 bar

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Prendendo spunto dalla larga casistica di prove, anche poco usuali, illustrate nella presentazione, conviene soffermarsi a riflettere sulla opportunità di prevedere alcune di esse nell’ambito di verifiche statiche da effettuare su alcune tipologie di edifici, quali ad esempio le scuole. Infatti, molto spesso accade di vedere balaustre e ringhiere che delimitano spazi frequentati da gruppi di studenti in movimento che - già alla “vista” di un occhio attento - appaiono sottodimensionate.L’insufficienza statica di detti sistemi può facilmente emergere anche da una rapida verifica numerica (nella stragrande maggioranza dei casi si tratta di sistemi isostatici). Purtroppo, però, a volte accade anche che, a fronte di un dimensionamento rassicurante dei montanti e delle staffe esterne, i sistemi di fissaggio (tasselli, ecc.) alla restante struttura (solai, ecc.) non siano correttamente dimensionati. In tal caso la prova a rottura può tornare molto utile.

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A.2 Prove di carico statiche con azione orizzontale:- Prova sulla recinzione esterna (prova PCH7);

La prova ha interessato il montante della recinzione esterna dell’allineamento 4.4. Essa è stata condotta caricando la struttura mediante un martinetto idraulico a trazione contrastato da un castelletto appositamente costruito per lo scopo.

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La prova è stata eseguita realizzando un unico ciclo di carico e scarico, con entità del carico derivante dal prodotto tra carico al metro, pari a 80 kg/m, e la media degli interassi destro e sinistro tra i montanti, pari a 2,60 m.1° ciclo 0 – 41,60 – 83,20 – 124,80 – 166,40 –208,00 – 166,40 – 124,80 – 83,20 – 41,60 – 0 kg;

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A.3 Prove di carico dinamica:- Prova su un intero settore della tribuna superiore.

Le indagini sono consistite nella misura sperimentale delle frequenze naturali delle strutture in c.a. del settore compreso tra gli allineamenti 7.2 e 7.11 nella curva Nord della Tribuna Superiore.

Come forzante sono stati utilizzati i movimenti della folla durante lo svolgimento della partita BARI-COMO del 13 dicembre 2003.

La risposta della struttura è stata misurata mediante n. 6 velocimetri verticali (G1, G3, G4, G5, G6, P1, P2) e n. 2 velocimetri triassiali (T1 e T2).

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9.2.1 Strutture prefabbricateIn presenza di strutture prefabbricate poste in opera, fermo restando quanto sopra specificato, si devono eseguire controlli atti a verificare la rispondenza dell'opera ai requisiti di progetto; è inoltre fondamentale il preventivo controllo della posa degli elementi prefabbricati e del rispetto del progetto nelle tolleranze e nelle disposizioni delle armature e dei giunti, nonché nella verifica dei dispositivi di vincolo.

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9.2.2 Ponti stradaliFermo restando quanto sopra specificato, in particolare si dovràcontrollare che le deformazioni sotto i carichi di prova, in termini di abbassamenti, rotazioni, ecc. siano comparabili con quelle previste in progetto e che le eventuali deformazioni residue dopo il primo ciclo di carico, determinate come indicato più sopra, non risultino superiori al 15% di quelle massime misurate, ovvero successive prove di carico dimostrino che le deformazioni residue tendano ad esaurirsi. Per i ponti a campata multipla, la prova di carico deve essere eseguita su almeno un quinto delle campate, seconda le modalità sopra indicate. Per le opere di significativa rilevanza, le prove statiche andranno completate da prove dinamiche, che misurino la rispondenza del ponte all'eccitazione dinamica, controllando che il periodo fondamentale sperimentale sia confrontabile con quello previsto in progetto.

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9.2.3 Ponti ferroviariOltre a quanto specificato al precedente paragrafo 9.2, le prove di carico dovranno essere effettuate adottando carichi che inducano, di norma, le sollecitazioni di progetto dovute ai carichi mobili verticali nello stato limite di esercizio, in considerazione della disponibilità di mezzi ferroviari ordinari e/o speciali. Le deformazioni residue dopo il primo ciclo di carico, determinate come indicato più sopra, non devono risultare superiori al 15% di quelle massime misurate, ovvero successive prove di carico devono dimostrare che le deformazioniresidue tendano ad esaurirsi. Per i ponti a campata multipla, la prova di carico deve essere eseguita su almeno un quinto delle campate, secondo le modalità precisate nel capoverso precedente. Per le opere di significativa rilevanza, le prove statiche andranno integrate da prove dinamiche, che misurino la rispondenza del ponte all'eccitazione dinamica, controllando che il periodo fondamentale sperimentale sia confrontabile con quello previsto in progetto.

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