PROVE IN SITU E MONITORAGGIO STRUTTURALE

DI UN EDIFICIO IN CEMENTO ARMATO

1R. Pucinotti,

2C. Siciliano

1Dipartimento di Meccanica e Materiali Facoltà di Ingegneria -Università degli Studi

Mediterranea di Reggio Calabria Loc. Feo di Vito – 89100 - Reggio Calabria - Italia

Tel. +39 0965 875223 - Fax +39 0965 875201

E-mail Raffaele.pucinotti@.unirc.it

2Ingegnere, Libero Professionista in Reggio Calabria, via Contrada Vasì, 134 -89040

Caulonia Marina (R.C.) Tel. +39 0965 611306 - Fax +39 0965 611306

E-mail ing.cosimosiciliano@libero.it

SOMMARIO

Viene preso in esame un edificio in cemento armato destinato a civile abitazione

realizzato intorno agli anni 70-80 su di un piccolo altopiano argilloso. La struttura,

costruita abusivamente, presenta un quadro fessurativo diffuso. Sono state pertanto

eseguite una serie di indagini non distruttive e distruttive ed è stato inoltre predisposto un

monitoraggio con lo scopo di valutare l’evoluzione e l’entità del dissesto. La presente

memoria riporta i risultati di tali azioni.

Keywords: quadro fessurativo, edifici esistenti, monitoraggio, carotaggi, sclerometro.

Introduzione Per il fabbricato in esame non erano disponibili informazioni sia sulle proprietà

meccaniche dei materiali utilizzati durante la realizzazione sua (calcestruzzo ed acciaio),

sia sulla geometria degli elementi strutturali di fondazione ed elevazione.

In sede di sopralluogo è stato possibile cogliere alcuni aspetti significativi dei fenomeni

deformativi in atto potenzialmente collegabili ai dissesti di natura idrogeologica

dell’intero sito. Si è pertanto deciso, al fine di raggiungere un adeguato livello di

conoscenza (LC2), di procedere con le seguenti azioni: (i) eseguire un rilievo geometrico

dettagliato della struttura con indicazione del quadro fessurativo; (ii) prelevare un

numero “adeguato” di carote dagli elementi strutturali (travi e pilastri); (iii) eseguire

indagini non distruttive estese ad un numero “adeguato” di elementi strutturali (tarando

tali prove sui risultati delle prove a compressione condotte sulle carote); (iv) monitorare

il quadro fessurativo al fine di valutarne l’evoluzione nel tempo. La presente memoria

riporta i risultati di tali azioni.

1. La Struttura in esame Il fabbricato in esame, con struttura portante in cemento armato, si presenta a pianta

irregolare a 2 piani fuori terra ed è stato realizzato intorno agli anni ‘70-80 (Figure 1 e 2).

Gli elementi strutturali portanti sono stati completamente realizzate in opera. In

particolare per le travi di fondazione è stato realizzato un graticcio che trasferisce al

terreno di fondazione i carichi e le azioni agenti sugli elementi strutturali. Le strutture

portanti verticali (pilastri), le travi dei solai del piano terra e del primo piano sono stati

anch’essi realizzati in cemento armato. I solai di piano e di copertura sono invece del tipo

Latero-Cementizio gettati in opera. Il fabbricato è stato realizzato su di un piccolo

altopiano argilloso. Il piano di posa delle fondazioni, orizzontale, è collocato ad una

profondità di circa 1.80 m dal piano campana.

2. Geologia dei luoghi Il fabbricato è collocato in una porzione del territorio in cui la pianura costiera è

costituita da depositi di fiumara e deltizi di spessore limitato e raramente superiore alla

ventina di metri. Questi ospitano un'estesa falda freatica cui fa da letto il substrato marno-

argilloso pliocenico che affiora sulle pendici del rilievo collinare subito a monte della

S.S. 106. Il livello piezometrico giace a profondità progressivamente decrescenti verso

mare, essendo il livello di base influenzato dal livello marino. Nel sito in esame si

rinvengono le argille varicolori. La Figura 3 riporta la carta geologica relativa all’area di

interesse, mentre la Figura 4 riporta una vista dell’area su cui insiste il fabbricato in

esame.

3. Indagini sperimentali in situ e prove di Laboratorio Per il fabbricato in esame sono state eseguite operazioni di carotaggio che hanno

interessato in particolare 3 travi di fondazione 2 travi di elevazione e 2 pilastri del primo

e del secondo piano (Tabella 1). Già in fase di estrazione dei campioni si è potuta

constatare la scarsa consistenza dei calcestruzzi utilizzati per la realizzazione di tutti gli

elementi strutturali come risulta evidente dalla Tabella 1. Sono state inoltre eseguite

prove sclerometriche i cui risultati sono riportati in Tabella 2.

Tabella1: Risultato delle prove a compression sulle carote

Posizione Campioni Massa

[gf] d [mm] l [mm]

fcar

[Mpa]

fcar,med

[MPa]

Trave di Fondazione 1 1TS 2985.00 94.00 189.00 8.04

Trave di Fondazione 4 2TS 2958.00 94.00 190.00 13.87

Trave di Fondazione 5 3TS 3057.00 94.00 189.00 15.27 12.39

Pilastro piano terra 7 4TS 2920.00 94.00 190.00 10.47

Pilastro piano primo 6 5TS 3010.00 94.00 190.00 12.34 11.40

Trave piano terra 1 6TS 2896.00 94.00 190.00 13.21

Trave piano primo 4 7TS 2930.00 94.00 190.00 11.39

12.30

Prospetto P1

Piano terraPosizione deformometri

A

A

B

B

C

C

D D

1

3

2

DEF 9

Prospetto P2

Prospetto P3

Prospetto P4

3

2

DEF 1

1

1

3

2

DEF 9

30

30

20.7

1 3

2

29.95

3023.60

DEF 1

Posizione deformometri

Piano primoA

A

B

B

C

C

D

D

Figura 1: Edificio in Studio: posizione dei deformometri e quadro fessurativo

Sez A-A

1

2

3

DEF 4

1

2

3

DEF 3

Sez B-B

1

2

DEF 8

Sez C-C

1

3

DEF 72

Sez D-D

1

23

DEF 6

1

2 DEF 5

1

3

2DEF 3

31

3022.35

1

3218

30.2 30.2

DEF 4

1

32

15.429.9

29.6

DEF 7

1

32

11.830

29.3

1

2

DEF 2

3

1

32

14.5

29.9 29.6

DEF 2

DEF 6

Figura 2: Sezioni Edificio in Studio: posizione dei deformometri e quadro fessurativo

Tabella2: Risultato delle prove Sclerometriche

Carotaggio Elemento strutturale Indice di Rimbalzo Medio

SL TR1 Trave scala piano 1 26.0

SL TR2 Trave piano terra 25.3

SL TR3 Trave piano terra 28.4

SL TR4 Trave piano terra 26.8

SL TR5 Trave piano primo 27.9

SL TR4 Trave piano primo 26.4

SL PL1 Pilastro piano terra 24.2

4TS SL PL2 Pilastro piano terra 26.0

SL PL3 Pilastro piano terra 26.1

SL PL4 Pilastro piano primo 26.6

SL PL5 Pilastro piano primo 26.3

1TS Trave di fondazione Valore inferiore a 15

2TS Trave di fondazione Valore inferiore a 15

3TS Trave di fondazione 20.6

Figura 3: Carta Geologica della Calabria Foglio n°247 III S.O., “Stignano”

Figura 4: Vista aerea del sito

In particolare i test condotti sugli elementi in elevazione, hanno fatto registrare una

discreta omogeneità della resistenza dei calcestruzzi. I risultati delle prove distruttive e

non distruttive, condotte invece sulle travi di fondazione, hanno evidenziato la minore

resistenza dei calcestruzzi utilizzati per la loro realizzazione e nel contempo anche

risultati meno omogenei dei valori di resistenza; per queste, in molti casi, si sono

registrati valori dell’indice di rimbalzo medio inferiori a 15 MPa.

4. Monitoraggio Il monitoraggio delle lesioni, attualmente, può ritenersi concluso. Al fine della

definizione del tipo di dissesto in atto, sono stati collocati, in corrispondenza delle lesioni

ritenute più importanti, un totale di 16 basette di misura (si vedano le Figure 1 e 2).

Gli spostamenti tra di essi sono stati misurati periodicamente con un deformometro

analogico in grado di stimare il centesimo di millimetro. Alla data odierna sono state

effettuate misurazioni estese ad una finestra temporale maggiore dei 18 mesi.

I risultati delle misurazioni effettuate in alcune delle basette, sono riportati nella Figura 5.

Dall’andamento delle deformazioni nel tempo, è possibile rilevare che il fabbricato è

interessato da un fenomeno deformativo ciclico.

Oltre al riconoscimento del quadro fessurativo ed all’esame dell’andamento delle lesioni,

Area d’interesse

Edificio monitorato

è stata inoltre effettuata una misurazione, mediante l’impiego di un livello laser,

dell’orizzontalità del piano di calpestio del primo piano. Tali misure hanno evidenziato

una sensibile inclinazione del fabbricato verso valle. Si veda a tal proposito la Figura 6.

4.00

4.50

5.00

5.50

6.00

0 100 200 300 400 500Giorni

DF1

DF1:1-2

DF1:1-3

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

0 100 200 300 400 500

Giorni

DF3

DF3:1-2

DF3:1-3

4.00

6.00

8.00

10.00

0 100 200 300 400 500

Giorni

DF4

DF4:1-2

DF4:1-3

4.00

4.40

4.80

5.20

5.60

6.00

0 100 200 300 400 500Giorni

DF5

DF5:1-2

4.00

4.40

4.80

5.20

5.60

0 100 200 300 400 500Giorni

DF8

DF8:1-2

4.00

4.40

4.80

5.20

5.60

6.00

0 100 200 300 400 500Giorni

DF9

DF9:1-2

DF9:1-3

Figura 5: Monitoraggio deformazioni: andamento temporale delle deformazioni

5. Analisi del dissesto La porzione di fabbricato soggetta a dissesto è composta da due livelli fuori terra.

Come risulta dalla documentazione e dai rilievi eseguiti, le travi di fondazione in c.a.

sono state realizzate su un massetto in calcestruzzo non armato dello spessore di circa 20

cm, posto a 2,00 m di profondità dal piano campagna.

Figura 6: Pianta piano Primo: Rilievo con Livello Laser

Il fabbricato ha mostrato i primi segni di cedimento intorno al 2005, periodo in cui ha

manifestato le prime lesioni:

Attualmente le lesioni e le fessure anche passanti risultano ben visibili ed evidenti con

andamento prevalentemente inclinato a 45°, (Figure 1, 2 e 7). Le fessure più significative

si sono localizzate nei muri di tamponamento lungo le facciate laterali (prospetti P2 e P4

in Figura 1).

La loro ampiezza massima raggiunge circa i 40 mm.

Durante i successivi sopralluoghi è stato possibile constatare che anche la

pavimentazione del primo piano mostra in più punti, dissesti, sconnessioni e distacchi.

Le fughe non risultano più regolari e risulta evidente la sua inclinazione verso valle

(Figura 6).

Il dissesto è probabilmente riconducibile a più cause, la più importante di queste è

rappresentata dalla presenza in fondazione di terreni a prevalente componente argillosa;

questi sono soggetti a rigonfiamenti periodici (durante il periodo invernale) e risentono

notevolmente dei fenomeni di essiccazione durante i periodi estivi.

(a) Basetta DF9

e

(b) Basetta DF3

(c) Basetta DF4

Figura 7: Alcuni dissesti rilevati

6. Conclusioni Nella presente memoria è stato preso in esame un edificio in cemento armato destinato a

civile abitazione realizzato intorno agli anni 70-80 su di un piccolo altopiano argilloso

interessata da un quadro fessurativo diffuso.

Sulla base delle misure effettuate e delle prove eseguite è stato possibile giungere alle

seguenti conclusioni:

• i dissesti che hanno prodotto il quadro fessurativo hanno origine in fondazione;

• l’alternanza tra fasi di quiescenza del fenomeno con fasi di attività, riscontrate su

quasi tutte le basi di misura, ha consentito di rilevare la ciclicità del fenomeno.

Bibliografia 1 Pucinotti R., Patologia e Diagnostica del Cemento Armato (Indagini non Distruttive e Carotaggi nelle Opere da Consolidare) Dario Flaccovio Editore, 2006;

2 Malhotra V. M., Carino N. J., CRC Handbook on Nondestructive Testing of Concrete, CRC Press, 1991.