Le prove di Laboratorio sui materiali da costruzione e il ... · - legge n. 1086/71 (norme per la...

Le prove di Laboratorio

sui materiali da costruzione

e il collaudo Roberto Felicetti

Le prove di laboratorio e il collaudo

2

• richiami sulle Norme Tecniche per le Costruzioni

(collaudo e controllo sui materiali)

• discussione critica di alcuni aspetti relativi a:

- prove sui materiali (i cubetti di calcestruzzo)

- prove non distruttive (lo sclerometro)

- prove di carico

ponendo l'accento sugli aspetti che coinvolgono

direttamente il giudizio critico di un tecnico

sommario


3 il collaudo secondo le Norme tecniche per le costruzioni

giudizio sul comportamento e le prestazioni

delle parti dell’opera che svolgono funzione portante.

quando vengono posti in opera elementi strutturali non più ispezionabili

possono essere eseguiti collaudi parziali in corso d'opera

1. riguarda tutte le costruzioni la cui sicurezza

possa comunque interessare la pubblica incolumità

2. eseguito da un ingegnere o da un architetto, iscritto all’albo da almeno dieci anni,

che non sia intervenuto nella progettazione, direzione, esecuzione dell’opera.

Il collaudo statico deve comprendere i seguenti adempimenti (a - i):

a) controllo di quanto prescritto da:

- DPR 6.6.2001 n. 380 (Testo unico in materia edilizia, art. 67)

- legge n. 1086/71 (norme per la disciplina CA, CAP e metalliche)

- legge n. 64/74 (Provvedimenti per le costruzioni in zona sismica)

b) ispezione dell’opera nelle varie fasi costruttive

con particolare riguardo alle parti strutturali più importanti;


4 ...segue il collaudo secondo le NTC

c) esame dei certificati delle prove sui materiali

- numero dei prelievi effettuati

- risultati ottenuti compatibili con i criteri di accettazione

d) esame dei certificati di cui ai controlli in stabilimento e nel ciclo produttivo

e) controllo dei verbali e dei risultati delle eventuali prove di carico

eseguite dalla Direzione Lavori

f) esaminare il progetto dell’opera (l’impostazione generale, strutture,

fondazioni, gli schemi di calcolo e le azioni considerate);

g) esaminare le indagini eseguite nelle fasi di progettazione e costruzione

h) esaminare la relazione a strutture ultimate del Direttore dei lavori

i) nell’ambito della propria discrezionalità, il Collaudatore potrà richiedere di effettuare

tutti quegli accertamenti, studi, indagini, sperimentazioni e ricerche utili per

convincersi della sicurezza, della durabilità e della collaudabilità dell’opera

in particolare:

- prove di carico;

- prove sui materiali messi in opera, anche mediante metodi non distruttivi;

- monitoraggio programmato di grandezze significative

da proseguire, eventualmente, anche dopo il collaudo della stessa.


Definizione di materiale o prodotto strutturale

Direttiva 89/106:

Un prodotto strutturale è quello che consente all’opera ove è incorporato

di soddisfare il requisito essenziale: Resistenza meccanica e stabilità

Requisito soddisfatto se, a seguito dell’istallazione del prodotto nell’opera,

questa, se adeguatamente progettata e costruita, consente di evitare:

- Collasso dell’opera e di una sua parte

- Deformazioni inammissibili

- Danni ad altre parti od impianti

- Danni non proporzionati alla causa che li ha innescati

+ DURABILITA’


Materiali per uso strutturale

(NTC 2008: Cap. 11)

Identificati Qualificati Accettati



(NTC 2008: Cap. 11)


Descrizione del materiale stesso e dei suoi componenti elementari.

CHI: a cura del produttore



(NTC 2008: Cap. 11)


Processo di qualificazione condotto secondo le procedure indicate dalle NTC

CHI: sotto la responsabilità del produttore



(NTC 2008: Cap. 11)


Acquisizione e verifica della documentazione di qualificazione

e mediante prove sperimentali di accettazione

CHI: Direttore dei Lavori


Qualificazione di materiali e prodotti

(NTC 2008: Cap. 11)

(A)

Marcatura CE

(B)

Qualificazione

Nazionale

(C)

BTE o CIT



(NTC 2008: Cap. 11)

(A)

Marcatura CE

(B)

Qualificazione

Nazionale

(C)

BTE o CIT

Materiali e prodotti per uso strutturale per i quali sia disponibile una norma

europea armonizzata il cui riferimento sia pubblicato su GUUE.



(NTC 2008: Cap. 11)

(A)

Marcatura CE

(B)

Qualificazione

Nazionale

(C)

BTE o CIT

Materiali e prodotti per uso strutturale per i quali non sia disponibile una

norma armonizzata, per i quali sia invece prevista la qualificazione con le

modalità e le procedure indicate nelle NTC.



(NTC 2008: Cap. 11)

(A)

Marcatura CE

(B)

Qualificazione

Nazionale

(C)

BTE o CIT

Materiali e prodotti per uso strutturale innovativi o non citati nelle NTC e

non ricadenti in A) o B). Il produttore potrà pervenire alla Marcatura CE in

conformità a Benestare Tecnici Europei (ETA), o, in alternativa, dovrà

essere in possesso di un Certificato di Idoneità Tecnica (CIT) all’Impiego

rilasciato dal Servizio Tecnico Centrale sulla base di Linee Guida approvate

dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici.


Accettazione e Certificazione

Il Ruolo della Direzione Lavori in fase di Accettazione

Per i materiali dotati di Marcatura CE (caso A e caso C con ETA)

- Accertarsi del possesso della marcatura stessa

- Richiedere ad ogni fornitore, per ogni diverso prodotto, il Certificato ovvero la

Dichiarazione di Conformità alla arte armonizzata della specifica norma europea

(caso A) o allo specifico Benestare Tecnico Europeo (caso C)

- Verificare che i prodotti rientrino nelle tipologie, classi e/o famiglie previsti nella

detta documentazione

Per i prodotti non recanti la Marcatura CE:

- Accertarsi del possesso e del regime di validità dell’attestato di Qualificazione (caso

B) o del Certificato di Idoneità Tecnica all’impiego (Caso C senza ETA) rilasciato dal

Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici


Esempi di Qualificazioni



Prestazioni:

• Allungamento a rottura

• Tolleranze dimensionali

• Piegabilità

• Resistenza di aderenza

• Resistenza a taglio

• Rapporto tra sforzo a rottura e

snervamento

• Resistenza a trazione

• Prestazioni sotto carico ciclico



ETA = Benestare/ Valutazione Tecnica Europea

ETAG = Linee Guida di Benestare Tecnico Europeo

CIT = Certificato di Idoneità Tecnica

18

Indagini diagnostiche su strutture in c. a. - Normativa

la resistenza dei cubetti standard

è diversa dalla

resistenza in opera !!

normalmente i campioni vengono confezionati con la massima attenzione compattando accuratamente il calcestruzzo e controllando le condizioni di temperatura e umidità durante la maturazione

le prove standard certificano la qualità del calcestruzzo che viene consegnato in cantiere, indipendentemente da come verranno effettivamente svolte la compattazione e la maturazione

nei calcoli strutturali, per tenere conto della resistenza effettiva del materiale nella struttura, si ricorre ad un coefficiente di sicurezza relativamente elevato, che compensa questo divario

fcd = resistenza di progetto

fck = resistenza caratteristica fcd = acc fck / gc acc = effetto della durata del carico = 0.8-1.0

gc = coefficiente di sicurezza = 1.5

19


è dovuta alla variabilità del materiale fornito (casuale) e alle diverse condizioni di compattazione e maturazione (più sistematiche)

l'entità delle variazioni dipende dal tipo di calcestruzzo (più sensibile se ad alta resistenza), dalle dimensioni del getto, dalla tecnica costruttiva, ecc.

parete

Testing of Concrete in Structures

J.H. Bungey, S.G. Millard, M.G. Grantham

trave

variabilità della resistenza in opera

20


relazione tra resistenza standard di progetto

e resistenza stimata con prove distruttive e non distruttive

la valutazione in situ mediante prove Non Distruttive tiene già conto dell'influenza della posa e della maturazione quindi è possibile scontare il coefficiente di sicurezza

fck atteso = 0.85 fck di progetto (EN 13791)

gM = 1.2 invece di 1.5 (vecchia norma British Standard)

alla variabilità statistica della resistenza (resist. caratteristica) si aggiunge l'incertezza della stima per via indiretta

- che correlazione c'è tra esito della prova ND e resistenza?

- qual è l'influenza di altri parametri? (umidità, temperatura, ecc)

- le incertezze vanno considerate a favore di sicurezza?

Le prove di laboratorio e il collaudo Indagini diagnostiche su strutture in c. a. - Normativa

Aspetti probabilistici

nella definizione della resistenza dei materiali da costruzione

I parametri che entrano in gioco nelle verifiche di sicurezza

(resistenza dei materiali e azioni sulle strutture)

non sono noti con certezza, ma sono variabili statistiche, che possono essere

descritte da parametri quali valore medio, varianza, valore caratteristico, ecc

il valore

caratteristico

= numero di misure in una classe

diviso per il numero totale

valore di resistenza

che non viene raggiunto

solo in 5 casi su 100


Prove di compressione su calcestruzzo

EN 12390-1 - Operazioni preliminari

1) Misura dimensioni reali

2) Peso del provino

3) Verifica della planarità (±0.0006 d)

e perpendicolarità delle facce

d > 3.5 Da,max



EN 12390-3



Certificato di prova


Un calo di densità dovuto a scarsa compattazione è ben correlato con la resistenza

Tecniche Non Distruttive per Strutture in Calcestruzzo

la correlazione tra resistenza e densità

risultati anomali sono spesso dettati da una non perfetta planarità delle superfici

il cilindro (h=2Ø) perdona più del cubo

A. Neville

Properties of Concrete

4th edition, 1995 Wiley

Le prove di laboratorio e il collaudo Tecniche Non Distruttive per Strutture in Calcestruzzo

utilizzo delle tecniche ND

chiave di ricerca:

testing of concrete in structures

cvl.araku.ac.ir

prove non distruttive per strutture in C.A. alcuni testi di riferimento

posa in opera e valutazione ND

27


Sclerometro (rebound hammer)

messo a punto da Ernst Schmidt alle fine degli anni ’40

misure di durezza superficiale

28


tipo energia di percussione (J)

applicazioni

L 0.74 elementi piccoli e sensibili agli urti, laterizi

N 2.2 strutture ordinarie, ponti

M 29 grossi getti, strade, piste aeroportuali

P 0.88 calcestruzzi poco resistenti, intonaci, ecc. Rc = 5-25 N/mm² (0.5-8 N/mm² la versione PT)

tipi di sclerometro

N 2.2 strutture ordinarie, ponti

29


Il rimbalzo della massa elastica dipende dalla durezza della superficie e fornisce informazioni su di uno strato spesso non più di 30 mm (modello N)

Parte dell’energia viene dissipata per schiacciamento locale ed attrito interno (i comportamenti elastico ed inelastico dipendono dalla resistenza anche se la relazione può solo essere empirica)

il risultato dipende anche dall'angolo di battuta, perché se la prova non viene effettuata in orizzontale la forza di gravità agisce sulla massa, modificando l'energia di battuta (±13%) e soprattutto l'ampiezza del rimbalzo

principio di funzionamento

30


Tipo di cemento

scarsa influenza della finezza per cementi Portland (< 10%) cemento supersolfato: resistenza = 50% del valore stimato cemento alluminoso: resistenza = 200% del valore stimato

Contenuto di cemento

gli effetti sulla resistenza, lavorabilità e sul rapporto aggregato/cemento riducono il rapporto durezza/resistenza (solitamente errore < 10%)

Aggregato grosso

notevole influenza: a parità di resistenza un calcestruzzo calcareo può dare un risultato di 7 punti inferiore a quello di un calcestruzzo siliceo (6-7 N/mm²)

attenzione agli aggregati leggeri (influenza anche del quantitativo di sabbia) attenzione ai calcestruzzi speciali (autocompattante, baritico, ecc)

fattori che influenzano il risultato: il calcestruzzo

31


esempi di influenza dell'aggregato

32


Massa deve essere sufficiente ad evitare vibrazioni (che riducono la risposta)

Compattazione in ogni caso la superficie deve essere liscia e compatta (la cattiva compattazione all’interno del getto non può essere identificata)

Tipo di superficie le superfici lisciate a cazzuola sono solitamente più dure del restante materiale

è rilevante anche l’effetto della permeabilità e della rugosità del cassero (un cassero che assorbe acqua aumenta la resistenza superficiale)

evitare differenze di finitura superficiale tra il getto e i cubi di calibrazione

Età, velocità di indurimento e tipo di maturazione la relazione durezza-resistenza varia nel tempo (trascurabile dopo i 3 mesi)

attenzione a calcestruzzi molto vecchi (carbonatazione)

fattori che influenzano il risultato: la struttura

33


il calcestruzzo dovrebbe avere una resistenza di almeno 7 N/mm2

perché le letture sarebbero troppo basse per avere risultati corretti

influenza della bassa stagionatura

34


Carbonatazione

dipende dall’età del calcestruzzo e dall’ambiente (sovrastima fino al 50%) (4 mm in 6 mesi in ambiente urbano = scarsi effetti)

la profondità di carbonatazione può essere rilevata con la fenolftaleina

l’effetto può essere eliminato rimuovendo uno strato di calcestruzzo

Condizioni di umidità

rimbalzo minore per superfici umide (sottostima fino al 20%)

attenzione alle condizioni di umidità all’interno

Stato tensionale e temperatura

Solitamente l’influenza è marginale rispetto agli altri fattori

fattori che influenzano il risultato:

condizioni di esercizio

35


l'umidità ha un'influenza importante (calcestruzzo umido = minor rimbalzo)

normalmente al momento della prova la superficie è asciutta

mentre non è facile stabilire l'umidità all'interno della struttura

l'umidità è uno dei fattori la cui influenza può essere ridotta mediante la combinazione di più metodi

sclerometro + ultrasuoni (metodo sonreb)

influenza dell'umidità

36


Dato il numero di fattori in gioco, la curva di calibrazione fornita dal costruttore dello strumento non fornisce risultati affidabili

Andrebbe ricavata la curva propria dell’impasto esaminato, per il tipo di cassero impiegato, nelle condizioni di maturazione ed umidità del calcestruzzo in opera

verificare il corretto funzionamento dello strumento (mediante l’incudine)

si utilizzano cubi di almeno 150 mm di lato bloccati tra i piatti della pressa

si applica un carico di confinamento di almeno 15% fc (7 N/mm² secondo BS)

le condizioni del calcestruzzo in opera si possono riprodurre con una permanenza in ambiente di laboratorio per 24 ore (la resistenza non è però quella standard) (la resistenza del cubo umido è circa del 10% inferiore di quella del cubo asciutto)

andrebbero provate almeno due facce orientate come le superfici provate in-situ (la direzione orizzontale è da preferire)

dispersione dei risultati è elevata anche nelle prove di calibrazione in laboratorio (± 15%) e l’accuratezza difficilmente è migliore di ± 25%

Calibrazione mediante provini standard (cubetti)

utile per il controllo in corso d'opera

37

verifica e calibrazione dello sclerometro

incudine per la verifica del corretto funzionamento (indice rimbalzo = 80)


effetto della pressione di confinamento sulle

prove di calibrazione per diversi calcestruzzi

38


curva base della EN13791 (da traslare verticalmente)

curve di letteratura

esempi di curve di correlazione

http://www.omikk.bme.hu/collections/phd/Epitomernoki_Kar/2014/Szilagyi_Katalin/ertekezes.pdf

39 Il metodo SONREB (metodo combinato)

tentativo di valutare la resistenza del calcestruzzo in opera combinando i risultati

di due prove diverse, che risentono in misura differente del disturbo indotto

da altre variabili (umidità, carbonatazione, ecc)

l'incertezza rimane elevata

per es. utilizzando i risultati ottenuti

su un edificio degli anni '30

Indice Rimbalzo = 38.6 e V=3.0km/s

40

EN 13791 una norma europea poco nota

ma molto utile per la stima

della resistenza a compressione

del calcestruzzo

• calcolo della resistenza caratteristica in opera mediante carotaggi

• calibrazione delle tecniche ND (sclerometro, ultrasuoni, estrazione di inserti)

applicazioni: strutture esistenti, controllo di accettazione non superato

strategia operativa che ne discende:

a) controllo diffuso con metodi ND (resistenza max, min, zone critiche)

b) calibrazione dei metodi mediante carotaggi in punti significativi

41

rebound hammer Ultrasonic Pulse Velocity pullout force

lower 10%

fractile

Alternativa 2: "poche" carote (≥ 9),

campo limitato di resistenze, correlazioni assegnate

anche l'incertezza

della curva di correlazione

viene scontata in termini

semiprobabilistici

42 42

barra spianata e levigata

§ indice Leeb = rapporto velocità V2 / V1 x 1000

§ strumento compatto e di facile uso (senza vincoli esterni per l'indentazione)

§ è necessaria una superficie piana e liscia (disco lamellare + tela smeriglio)

§ il campione deve essere massivo (≥ 5kg) o vincolato saldamente

§ utile per indagini comparative

dispositivo

lo sclerometro per metalli...

prove di durezza dinamica (metodo Leeb)

0.0

0.2

0.4

1-

(Lee

bT/

Le

eb

20)2

0.0 0.2 0.4 0.6 1- f yT/ f y

20

QST 16st

ainl

ess

carbon

f y ~

(Le

eb n

umbe

r)2

m-alloyed

800°C

T = 500-1000°C

QST 10

stainless

correlazione con fy (dopo incendio)

Felicetti - Assessment of fire damage in concrete structures

43

§ correlazione lineare tra picco di accelerazione dello strumento e errore di misura

§ l'effetto del vincolo non supera il 10% sulla misura (20% sulla fy)

preparazione della superficie

ed effetto del vincolo della barra

smerigliatrice + disco lamellare

mini-trapano + tela smeriglio


Norme Tecniche per le Costruzioni paragrafo 9.2 - Prove di carico

Lo scopo è di verificare la corrispondenza tra la risposta teorica della struttura

e il reale comportamento sotto carico

Gli elementi devono aver raggiunto la resistenza richiesta per il loro normale

esercizio

Le prove riguardano il comportamento della struttura sotto i carichi di esercizio

che sono rappresentati dai valori caratteristici dei carichi (combinazione rara)

In relazione al tipo della struttura ed alla natura dei carichi le prove possono

essere convenientemente protratte nel tempo, ovvero ripetute su più cicli

L’esito della prova va valutato sulla base dei seguenti elementi:

la proporzionalità tra carichi e deformazioni

l'assenza di fratture, fessurazioni, deformazioni o dissesti che compromettano

la sicurezza o la conservazione dell’opera

la deformazione residua non superi una ragionevole quota parte di quella totale

o comunuqe la struttura tenda ad un comportamento elastico.

la deformazione elastica risulti non maggiore di quella calcolata.


1. Introduction

2. Notation and terminology

3. History of load test, load factors, and acceptance criteria

4. Load factors

5. Load test protocol

6. Acceptance criteria

7. Summary

8. References

App. A Determination of equivalent patch load

App. B History of load test, load factors, and acceptance criteria

un interessante documento

che estende notevolmente le indicazioni

fornite dalle NTC


in accordo con le normative recenti, il carico permanente è suddiviso in

Dw = carico permanente strutturale (self weight, G1 nelle NTC)

Ds = carico permanente non strutturale (superimposed, G2 nelle NTC)

la quota del carico di progetto da applicare nelle prove di carico varia nei diversi

paesi ed è evoluta nel tempo (dalle tensioni ammissibili al metodo degli stati limite)


il documento ACI 437.1R-5

considera la condizione dello stato limite di esercizio (Dw + Ds + L)

come caso significativo da includere tra i passi di carico

suggerisce carichi massimi di prova più elevati per carichi generici ed elementi

che ci si attende abbiano una rottura duttile (flessione con armatura debole)

carico di prova = 1.2(Dw + Ds)

carico di prova = 1.0Dw + 1.1Ds + 1.4L + 0.4(Lr or S or R)

carico di prova = 1.0Dw + 1.1Ds + 1.4(Lr or S or R) + 0.9L

Ds = carico permanente non strutturale;

Dw = carico permanente strutturale;

L = carico utile, o azioni conseguenti;

Lr = carico sulla copertura, o azioni conseguenti;

R = carico della pioggia, o azioni conseguenti;

S = carico della neve, o azioni conseguenti

valori leggermente più elevati nel caso di carichi applicati su porzioni limitate


flessimetro

210

4100 mm

230

carico

prove di carico con attuatori idraulici


misure di spostamento - potenziometri lineari

forniscono un segnale elevato, che non richiede condizionatori di segnale

(può essere letto direttamente con una comune scheda di conversione A/D)

soluzione vantaggiosa per corse lunghe (≥10mm) e spostamenti > 0.01mm

adatto per la misura degli abbassamenti degli elementi inflessi

ma in genere non per le misure di deformazione (rumore ~2mV/10V)

il principio di funzionamento

è quello del partitore di tensione

un cursore scorre su una resistenza

e legge un potenziale intermedio

tra quello dei due poli di alimentazione


dettagli del montaggio delle aste di sostegno dei flessimetri

trasduttori potenziometrici - fondo scala = 25mm (disponibili anche corse inferiori)

flessione massima misurata = 1.25 mm (solo il 5% del fondo scala)

rumore elettrico @ 2mV / 10V = 5mm = 0.4% del valore massimo misurato

errore di linearità = 0.2% f.s. = 50mm = 4% del valore misurato

ma per piccole escursioni in genere l'errore locale è ben inferiore


0.0 0.4 0.8

Spostamento (mm)

1.2 0

10

20

Carico (kN)

30 1 2 3 4 5

1 2 3

Posizione

4 5 1.5

1.0

0.5

0.0

Sp

osta

me

nto

(m

m)

5

10

15

25

20

30 kN

risposta al carico distribuito (5 attuatori attivi)


0.0 0.1 0.2

Spostamento (mm)

0.3 0

10

20

Carico (kN)

30 1 5 2 4 3

1 2 3

Posizione

4 5 0.3

0.2

0.1

0.0

Sp

osta

me

nto

(m

m)

5

15

25

20

10

30 kN

risposta al carico concentrato (solo attuatore #3 attivo)


d

k

EIt

P

k = 1 / (3.50m · dtotale) @ 10 kN/m / mm

E = 30000 N/mm2

a = (k / 4EIt)0.25 = 0.186 m-1

l = 2p / a = 33.7 m

It @ 0.07 m4

d = 8.75m

1 2 3

Posizione

4 5

0.3

0.2

0.1

0.0

Sp

osta

me

nto

(m

m)

P = 30 kN

20 kN

10 kN

sperimentale

teorico

modello analitico della struttura:

trave su suolo elastico (teoria di Winkler)

la trave è rappesentata dal parapetto e dalla trave di bordo

il suolo elastico è rappresentato dalle mensole

Si trascura il comportamento a piastra


f1 f2

k P P f1+ f2

più deformabile

di quanto atteso?

P = carico impresso da un martinetto (interasse = 3.50m)

freccia

sperimentale contributo

della parte

non caricata

dfless


prova di carico con serbatoi flessibili


serbatoio

flessimetri


0 1 2 3

Tempo (h)

4 5 0

4

8

12

16

Vo

lum

e (

m3)

serbatoio 2

serbatoio 1

0 1 2 3

tempo (ore)

4 5 0

10

20

30

Te

mpe

ratu

ra (

°C)

estradosso

intradosso

max

media (misure in 3 punti)

min

Carico e temperatura nel tempo

Settembre: temperatura ambiente T @ 24°C

l'acqua nei serbatoi è significativamente più fredda l'estradosso tende a contrarsi !


0

100

circonferenza 2

200

Carico (kN)

300 A2

D2

B2

C2

3.0

2.0

1.0

0.0

Sp

osta

me

nto

(m

m) 78

196

275

235

157

314 kN

C B

area caricata

A D

deformazione lungo il cerchio di mezzeria:

comportamento a piastra non trascurabile

(il che rende difficile l'interpretazione dei risultati)

0.0 1.0 2.0 3.0 15 16 17 18 19 20

Spostamento (mm) Numero colonna


0.0 1.0 2.0

Spostamento (mm)

3.0 0

100

200

Carico (kN)

300

C1

C2

C3

C4

sezione radiale C

0 4 8

Coordinata (m)

12 16 3.0

2.0

1.0

0.0

Sp

osta

me

nto

(m

m)

78

196

235

275

157

314 kN

setto in

tern

o

co

lon

na

este

rna

n.1

7

area

caricata

sezione radiale:

influenza dei semi-incastri alle estremità


4.0 m

qprova

k1 k2

k1 k2

1.25 1.40m

1kN

0.11mm 0.012mm

0.020mm

C1 C3

C2

0. 58m

strato di pendenza

getto integrativo

pannello alveolare

1.20

1.92m

pavimentazione

predalles

interpretazione con un modello di trave elastica

EIs

L = 14.85 m


il modello monodimensionale di trave trascura il comportmento a piastra

ed è accettabile solo per una distesa di carico (lungo i cerchi)

di larghezza superiore alla luce dei pannelli alveolari (lungo i raggi)

i risultati che si sarebbero ottenuti con tale carico

possono essere stimati applicando il teorema di reciprocità di Betti:

lo spostamento in A2 sotto effetto di un carico centrato in C2

è lo stesso che si avrebbe in C2 con un carico in A2

inoltre, la simmetria della struttura permette di ripetere

il ragionamento nel campo speculare rispetto al raggio C

(quindi lo spostamento in A2 viene considerato 2 volte)

misura in C2 : 2.41mm / 314kN = 7.7x10-3 mm/kN

+ 2 x misura in A2 : 2 x 1.0x10-3 mm/kN

nel caso in esame il carico di prova

si estende su un arco di 30° (=12 m)

(7.7 + 2.0) x 10-3 mm/kN / 12 m = 0.116 mm/(kN/m)

molto simile al risultato del modello di trave


k1 k2

DT/ h

+

4.0 m

-

-8 -4 0

variazione termica (°C)

0.00

0.20

0.40

ord

ina

ta (

m)

getto integrativo

pavimentazione

intradosso

predalles

gradiente termico

medio

4h 2h

effetto della curvatura termica

la curvatura termica è dettata dalla cinematica delle sezioni piane,

che governa la deformazione totale del materiale (ipotesi di Bernoulli-Navier)

Lo scostamento dall'andamento lineare del profilo delle dilatazioni termiche

corrisponde a delle tensioni autoequilibrate, che non modificano la curvatura


0 1 2 3

tempo (ore)

4 5 0

4

8

12 gra

die

nte

term

ico D

T/h

(°C

/m)

secante

medio

freccia termica

f. depurata (7.7x10-3 mm/kN)

0.0 1.0 2.0

Spostamento (mm)

3.0 0

100

200

Carico (kN)

300

freccia totale

freccia in C2

diagrammi carico spostamento dopo la correzione

una misura della freccia residua il giorno successivo alla prova

consente la rimozione dell'effetto termico

senza passare per un modello strutturale e le sue incertezze


carico q = 6.5kN/m2 + gradiente 2.3°C/m

semi-incastro lungo i bordi circolari

simmetria rispetto al raggio mediano tra i due serbatoi

data l'anisotropia del solaio, non è facile cogliere il comportamento a piastra

15 16 17 18 19 20 21

Numero colonna

3.0

numerico 2.0

Ptot = 314 kN

1.0

0.0

area caricata

Sp

osta

me

nto

(m

m)

A D C B

sperimetale

nununununununununununununununununumemememememememememememememememeririririririririririririririririricocococococococococococococococo 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2nunununununununu cocococococococo 2

analisi numerica con elementi piastra permette di considerare anche la ridistribuzione lungo i cerchi


...ritornando al documento ACI

due possibili durate del carico

24 ore sotto il carico massimo

più affidabile e realistico

non sempre praticabile, per ragioni tecniche ed economiche

carico di breve durata e verifica della stabilità sotto carico massimo

meno affidabile

è richiesta una maggior cura nell'osservazione della risposta sperimentale

(deviazione dalla linearità, ripetibilità e permanenza)

due possibili procedure di carico

monotonica

più facile da gestire se si usano zavorre per applicare il carico

ciclica (ma quasi statica)

possibile quando i carichi vengono applicati mediante attuatori idraulici


criterio di accettazione

per prove con durata del carico = 24h

massima deformazione residua

criterio di accettazione

per prove con carico ciclico

95% - 105% è accettabile

deve essere inferiore al 10%

ripetibilità della parte elastica

della deformazione

deform. residua / totale

al secondo ciclo

curvatura max

=

D deform.max / altezza

L2/h is related to the max deflection


deviazione dalla linearità = 100% - linearità

deve essere ≤ 25% A - 5 passi di carico, con incrementi non superiori

al 10% del carico totale di prova.

Il carico viene incrementato gradualmente

tipicamente fino al carico di esercizio ma

senza eccedere il 50% del carico totale di prova

B - ripetizione del ciclo A

che consente una verifica della ripetibilità

C&D - due cicli identici ad un carico intermedio

tra A-B e il carico totale di prova

E&F - due cicli identici fino al carico max di prova

Scarico per verificare il residuo,

almeno 2 min dopo la rimozione del carico


un esempio applicativo rampe di accesso dello stadio di S.Siro

co

lon

na


posizione dei punti di misura

carico di esercizio = 4kN/m2

carico di prova = 150% del carico di esercizio



posizionamento dei puntelli

con attuatori idraulici

uno degli attuatori

è munito di cella di carico


puntelli di contrasto

puntelli di contrasto

aste di misura

puntelli di carico


B4

B6

deflection of the cantilever


carico sulla sola mensola



78

considerazioni conclusive

in alcuni casi le prove di laboratorio sui materiali da costruzione non si

limitano al rilascio di un certificato da parte del produttore o di un laboratorio

ma richiedono la piena comprensione della rappresentatività della prova

dei fattori che la condizionano e della correlazione con altre proprietà

le prove diagnostiche sono un utile strumento per la valutazione

dell'omogeneità dei materiali o l'identificazione di difetti

ma l'impiego in termini quantitativi richiede specifiche calibrazioni

l'interpretazione delle prove di carico richiede un'attenta lettura

dei meccanismi strutturali secondari, non considerati nel calcolo strutturale

I carichi di prova indicati dalle NTC spesso non sono sufficienti

per fornire indicazioni sul comportamento ultimo della struttura

Le prove di laboratorio e il collaudo 79

http://www.lpm.polimi.it

80


una nuova iniziativa nel campo della diagnostica strutturale

PoliNDT : Laboratorio per la Diagnostica e il Monitoraggio Strutturale

Dipartimenti coinvolti

Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica - durabilità

Elettronica, Informazione e Bioingegneria - sensori e monitoraggio

Ingegneria Civile e Ambientale - strutture civili

Meccanica - strutture meccaniche e impianti

Le prove di Laboratorio sui materiali da costruzione e il ... · - legge n. 1086/71 (norme per la...

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