Cosa s'intende per dissesti statici?

 

Scarsa stabilità di una struttura,

che potrebbe portare conseguenzE disastrose.

 

Diagnostica Edile Strumentale
Diagnostica Edile Strumentale

I dissesti sono legati al terreno di fondazione

  • Terreno inadeguato;
  • Variazione falda;
  • Spostamento terreno in  prossimità dell'edificio:

 

Questo concatenarsi di cause può portare a cedimenti globali o locali delle fondazioni  e cedimento delle zone prossime alla scavo.

Derivanti dall'interazione terreno - struttura

  • Fondazioni inadeguate
  • Cedimenti non uniformi, lesioni da taglio e flessione e liquefazione del terreno.

 

Strutture in elevazione

  • Organismo struttura inadeguata
  • Deficienza dimensionale e geometrica
  • Carenza nei collegamenti
  • Rottura degli elementi a taglio, flessione trazione e compressione.
  • Per gli archi possiamo avere lesioni in chiave o nei reni (difficilmente visibile con ispezione visiva, ma molto più pericolosa di una lesione in chiave).
  • Fenomeni d'instabilità locale o globale dell'elemento.

 

Cause costruttive

  • Geometriche
  • Materiali impiegati
  • Carichi
  • Mancanza di vincoli
  • Flessione nelle volte e solai, rottura per pressoflessione, trazione e compressione, concertazione di sforzi crolli per instabilità locale.

 

Attenzione al degrado chimico fisico (iterazione tra manufatto e l'ambiente circostante), pertchè si manifesta per la presenza di acqua causata da infiltrazioni di pioggia o da fenomeni di umidità di risalita dal terreno alle murature, questi tipologie di degrado possono causare evidenti e notevoli fessurazioni che determinano il degrado meccanico della struttura.

 

Modifiche nel tempo del modello statico

  • Modifiche geometriche
  • modifiche dei materiali impiegati
  • modifica dei carichi.
  • Cedimenti localizzati, riduzione carichi ammissibili

 

Un dissesto statico lo possiamo riconoscere dal quadro fessurativo dell'edificio in oggetto, fessurazioni di qualche millimetro ci deve allarmare.

In base alla tipologia di fessurazione che andiamo a riscontrare, possiamo capire che tipo di lesione è in atto nell'elemento, in quanto i piani ti taglio delle fessurazioni sono ortogonali all'azione che si manifesta.

 

Possiamo individuare:

  • Lesioni dovute a trazione dell'elemento
  • lesioni dovute alla compressione dell'elemento
  • lesioni dovute al taglio
  • lesioni dovute a flessione dell'elemento
  • lesioni dovute a torsione dell'elemento
  • lesione dovuta a pressoflessione

 

Per questa molteplicità di Cause ed effetti è indispensabile fare una diagnosi iniziale per capire al meglio il problema e decidere come procedere e progettare l'intervento.

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Crollo dell'angolata

Possiamo riconoscere un meccanismo di ribaltamento fuori dal piano di 1° modo, crollo dell'angolata. Il meccanismo che si innesta è una rotazione fuori dal piano dell'angolo per interazione di forze agenti sulle pareti ortogonali. Questa situazione è dovuto ad un inefficente collegamento tra i muri d'ambito, e ammorsamento dei solai alle pareti perimetrali.
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Interazione tra edifici

Lesione verticale in corrispondenza dell'attacco tra diversi edifici, si genera una risposta differenziata alle azioni negli edifici adiacenti. Nei punti di collegamento, caratterizzati da modesta efficacia meccanica, si presenta una concentrazione di sforzi di trazione che porta alla rottura dei collegamenti stesi, causata da uno scarso collegamento tra i corpi a contatto e differenti rigidezze dei corpi.

ANALISI DI STATICITA’ NELLE COSTRUZIONI EDILI

 

L’edificio non è un ente immutabile e sempre uguale a sé stesso: nel tempo è oggetto dell’usura provocata dal normale utilizzo così come da una molteplicità di agenti naturali o indotti dall’uomo. Gli eventi naturali che influiscono sulla salute di un’edificio, agendo sulla durata e sulla tenuta statica, sono molteplici: possono essere di carattere ordinario, come gli eventi atmosferici consueti, dall’azione lieve ma sistematica e prolungata nel tempo, oppure di natura straordinaria e distruttivi, come gli eventi atmosferici inconsueti, o azioni simiche.

Gli effetti indotti dall’uomo incidono al pari di quelli naturali: dalla lenta corrosione dei materiali riconducibile dall’inquinamento, fino all’azione di eventi improvvisi e violenti legati, ad esempio, alla manipolazione dell’assetto idraulico del territorio; all’uomo, evidentemente, vanno imputati poi eventuali difetti costruttivi, che incidono in modo drastico sulla tenuta sulla durata di una struttura.

 

Cavilli, piccole fessurazioni, crepe: in molti edifici nei quali trascorriamo il nostro tempo osserviamo formazioni di questo genere, più o meno grandi: quali sono da ritenersi ordinarie e non preoccupanti? Quali sono invece indice di una compromissione statica più o meno grave della struttura?

 

Cosa s'intende per dissesti statici?

Il dissesto statico indica una condizione di scarsa stabilità di una struttura, che potrebbe condurre fino a conseguenze disastrose.

Le cause specifiche di un dissesto statico possono essere diverse; più cause possono poi interagire tra loro nel provocare il fenomeno: è possibile operare una classificazione innanzitutto in base alla zona specifica in cui queste si verificano.

In generale il dissesto può essere legato al terreno di fondazione, così come all’interazione tra quest’ultimo e la struttura stessa; altre cause, infine, sono rilevabili nella struttura in elevazione del fabbricato.

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Crollo parziale della facciata con crollo del angolata.

Crollo parziale della faccia meccanismo di ribaltamento fuori dal piano di 1° modo, rotazione fuori piano di porzione di facciata con formazione di cerniere cilindrica. La linea di rottura si manifesta generalmente in corrispondenza di aperture e a livello dei solai. Dovuta ad uno scarso collegamento tra gli elementi resistenti della struttura muraria, e scarsa resistenza della muratura. (Parte SX della Foto). Più crollo del angolata, dovuta alla presenza di aperture in vicinanza degli spigoli (la linea di frattura spesso segue la distribuzione delle aperture in facciata) e scarso collegamento tra i muri d'ambito.

FONDAZIONE INTERAZIONE TRA TERRENO E STRUTTURA

 

Va ricordato, a proposito del terreno, come questo stesso sia un’entità viva, soggetta nel tempo a mutamenti che incidono talvolta in modo sostanziale sulle condizioni statiche di un edificio. Una forte pioggia, così come una frana, possono essere elementi che modificano lo stato del terreno su cui insistono le fondazioni di un fabbricato.

Tra le cause di dissesto riconducibili al terreno di fondazione possiamo annoverare le seguenti:

 

  • Terreno inadeguato;
  • Variazione della falda freatica;
  • Spostamento del terreno in  prossimità dell’edificio (frane e smottamenti, ad esempio).

 

Il concatenarsi di tali cause può portare a cedimenti globali o locali delle fondazioni o al cedimento delle zone prossime allo scavo.

Nella particolare interazione tra il terreno e la struttura possiamo individuare altre possibili cause di dissesto, quali:

 

  • Fondazioni inadeguate;
  • Cedimenti non uniformi, lesioni da taglio e flessione e liquefazione del terreno.
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STRUTTURA IN ELEVAZIONE

 

Per quanto riguarda la struttura in elevazione, le principali cause di compromissione della tenuta statica dell’edificio sono le seguenti:

 

  • Organismo della struttura inadeguata,deficienza dimensionale e geometrica (ad esempio, il dimensionamento insufficiente di una trave o di un pilastro);
  • Carenza nei collegamenti degli elementi strutturali. Queste problematiche in caso di azione sismica emergono, drammaticamente, anche attraverso il ribaltamento fuori dal piano dell'elemento verticale.
  • Rottura degli elementi a taglio, flessione, trazione o compressione.
  • Fenomeni d'instabilità degli elementi che possono essere locali (quando interessano le parti compresse della sezione trasversale dell’elemento) oppure globali (quando interessano l'elemento per tutta la sua lunghezza).
  • Tipici sintomi di compromissione statica nella struttura in elevazione del fabbricato sono - ad esempio - le lesioni nelle strutture ad arco, in chiave o nei reni: queste ultime sono difficilmente rilevabili con un’ispezione visiva, ma molto più pericolose di una lesione in chiave. Tali manifestazioni possono essere dovute ad una o più delle cause indicate.

 

In riferimento alle cause citate, possiamo operare una distinzione tra fenomeni specifici imputabili alle modalità costruttive e fenomeni legati a modifiche del modello statico nel tempo.

 

Tra le cause costruttive possiamo distinguere tra quelle riguardanti:

 

  • la geometria della struttura inadeguata già in fase di progettazione.
  • i materiali impiegati, che devono essere in grado di soddisfare i compiti statici o dinamici assegnati (capacità da verificare in strutture preesistenti)
  • i carichi previsti non corretti.
  • la mancanza di vincoli nelle connessioni degli elementi strutturali.

 

Un esempio di dissesti legati a cause costruttive sono la flessione nelle volte e solai. Rottura per pressoflessione, trazione e compressione, concertazione di sforzi: tali fenomeni possono provocare  crolli per instabilità locale.

 

Per quanto riguarda i materiali, occorre inoltre prestare attenzione al degrado chimico fisico (interazione tra manufatto e l'ambiente circostante), perché si manifesta per la presenza di acqua causata da infiltrazioni di pioggia o da fenomeni di umidità di risalita dal terreno alle murature, questi tipologie di degrado possono causare evidenti e notevoli fessurazioni che determinano il degrado meccanico della struttura.

 

Le modifiche nel tempo del modello statico intervengono a mutare una condizione iniziale di efficienza della struttura. Anche in questo caso possiamo operare una distinzione per categorie:

 

  • modifiche geometriche.
  • modifiche dei materiali impiegati.
  • modifica dei carichi.
  • cedimenti localizzati, riduzione carichi ammissibili.

RICONOSCERE UN DISSESTO STATICO

 

Possiamo riconoscere un dissesto statico dal quadro fessurativo dell'edificio in oggetto: anche una fessurazione di qualche millimetro ci deve allarmare.

 

In base alla tipologia di fessurazione che andiamo a riscontrare, possiamo capire che tipo di lesione è in atto nell'elemento, in quanto i piani di taglio delle fessurazioni sono ortogonali all'azione che si manifesta.

 

Possiamo individuare:

  • lesioni dovute a trazione dell'elemento
  • lesioni dovute alla compressione dell'elemento
  • lesioni dovute al taglio
  • lesioni dovute a flessione dell'elemento
  • lesioni dovute a torsione dell'elemento
  • lesione dovuta a pressoflessione

 

Per questa molteplicità di Cause ed effetti è indispensabile fare una diagnosi iniziale per capire al meglio il problema e decidere come procedere nel progettare l'intervento di recupero strutturale.

 

Il progetto di un intervento di consolidamento dipende da molteplici parametri – che vanno dalla conoscenza dei materiali (cui si perviene attraverso carotaggi, endoscopie e prove di laboratorio sui materiali estratti) fino alla tecnica di esecuzione - e da un serie di indagini da eseguirsi prima e dopo l'intervento di consolidamento per valutare in termini quantitativi se le tecniche adoperate abbiano apportato dei miglioramenti strutturali.

 

Le indagini sperimentali si dividono tra quelle compiute in sito ( indagini qualitative, quantitative) e quelle svolte in laboratorio (Analisi chimiche,prove fisiche, prove meccaniche) per determinare la capacità portante della struttura.

 

Esistono  due tipi d'indagini:

  • Distruttive DT
  • Prove non distruttive e debolmente distruttive ( NDT - MDT)

 

Le prove NDT sono indicate come completamento alle prove distruttive/debolmente distruttive, l'utilizzo combinato riesce a dare una connotazione quantitativa puntuale  alle prove non distruttive, che possono essere estese ad aree più vaste della struttura in esame.

 

Prove distruttive DT sia in laboratorio che in sito

  • compressione mono assiale
  • compressione diagonale,
  • taglio compressione,

 

I parametri di resistenza (compressione, taglio) e deformabilità ottenuti (modulo elastico, modulo di taglio e coefficiente di Poisson), ci forniscono misure dirette di caratteristiche meccaniche del materiale.

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PROVE DI STATICITA’ NELLE COSTRUZIONI EDILI

Le prove non distruttive NDT si dividono in due distinte modalità:

 

Passive:

  • Rilievi e mappature
  • Riprese fotografiche
  • misure spostamenti
  • misura fenomeni spontanei (magnetometria)

 

Attive:

  • Test sonici - ultra sonici, (trasmissione diretta, semi diretta, indiretta) con queste è possibile misurare la velocità di trasmissione delle elastiche all'interno della parete da un generatore "martello strumentato" al ricevitore. La velocità di trasmissione aumenta con la densità del mezzo. (Incrementi di velocità dopo un iniezione, ad esempio, significano che è aumentata la compattezza, con esito positivo del sondaggio). Una specifica prova consiste nella misura della velocità in una maglia di rette fra di loro perpendicolari, in modo da ottenere un mappa dettagliata della velocità. I test sonici possono essere molto utili per definire il diverso stato della muratura.  può anche essere calcolato il modulo elastico sonico Ed
  • Radiografie, geo-radar: consiste nel irradiare il mezzo di indagine con impulsi di energia elettromagnetica caratterizzati da una brevissima durata e da una elevata cadenza di emissione. L' irraggiamento viene effettuato tramite un antenna trascinata a velocità costante lungo la linea di ricerca. Una seconda antenna funzionante come ricevitore e solidale con quella trasmittente, rileva gli impulsi riflessi dalle superfici di discontinuità tra materiali a differente constante dielettrica: i segnali vengono riprodotti su  un monitor. Dalla rappresentazione ottenuta è facile individuare punti di discontinuità nelle stratificazioni o cavità e ricavarne lo spessore.
  • Termografie: consiste nella rappresentazione visiva fotografica dell'emissione naturale o delle riflessione delle radiazioni che un corpo emette nel campo dell'infrarosso (T<800°K) durante un transitorio termico. Le immagini sono legate alla temperatura ed alle proprietà  superficiali e sub-superficiali degli oggetti esaminati: permettono d'individuare disomogeneità, fonti d'umidità,rifacimenti, distacchi e sollevamenti di intonaci, tracce d'impianti etc.
  • Prove sclerometriche: consistono nell'analisi del rimbalzo di una massa battente lasciata cadere sulla superficie muraria, che ci da un indice sulla durezza superficiale della muratura.
  • prove dinamiche su edifici: consistono nella misura delle vibrazioni indotte dall'ambiente o forzate; ci permette di estrarre i parametri modali dell'edificio (identificazione modelli FEM sulla base dei parametri modali sperimentali).
  • prove dinamiche su catene: consistono nell'individuare la prima frequenza propria di vibrazione della catena, dalla quale è possibile il calcolo della tensione (attraverso la teoria dei fili tesi).

 

Prove debolmente distruttive MDT

 

  • ispezioni dirette endoscopie: sono di grande utilità per stabilire la composizione degli strati più profondi della muratura, individuare eventuali vuoti e cavità, stabilire il tipo e la morfologia delle murature nei diversi strati interni.

 

  • carotaggi, finalizzati alla caratterizzazione degli elementi costituenti. Consistono nell’estrazione, ad opera una macchina carotatrice, di porzioni di materiale su cui eseguire indagini di laboratorio. Queste oltre a determinare le proprietà meccaniche della muratura consentono di caratterizzare le proprietà chimico-fisiche degli elementi costitutivi, ovvero la composizione in termini di litotipi presenti, il carattere mineralogico-petrografico, la calcimetria e la composizione delle malte.

 

  • martinetti piatti - singolo, con i quali è possibile determinare lo stato di tensione locale nella muratura: la tecnica di prova è basata sulla variazione tensionale in un punto della muratura dovuta al taglio piano eseguito nel giunto di malta della muratura, in direzione normale alla superficie. Il taglio, effettuato con una sega circolare idraulica, è seguito dalla parziale chiusura della fessura prodotta, chiusura rilevabile tramite misure di distanza relativa fra coppie di punti posti in posizione simmetrica rispetto al taglio. Viene quindi inserito all'interno del taglio un martinetto piatto collegato ad un circuito idraulico: la pressione interna viene fatta aumentare fino all'annullamento della deformazione misurata dopo il taglio. Si può dire, in prima approssimazione, che la pressione del martinetto piatto è uguale alle sollecitazioni presenti nella muratura in direzione ortogonale, considerata l'incidenza due costanti sperimentali che tengono conto dell'area di taglio (Ka) ed della rigidezza intrinseca di ogni martinetto (Km).

 

  • martinetti piatti - doppio: consiste nell'effettuare un secondo taglio, parallelo alla linea di taglio della prova con martinetto singolo, a una distanza variabile (da 1 a 1,5 volte la larghezza del martinetto). Qui verrà inserito un altro martinetto, delimitando un campione di muratura rappresentativo per dimensioni del comportamento della medesima. I martinetti messi in pressione trasferiscono al campione uno stato di sollecitazione mono-assiale: per mezzo di un adeguato numero di sensori di spostamento, in direzione ortogonale e parallela,  viene determinato un diagramma tensione-deformazione della muratura. Questa prova ci permette di determinare le caratteristiche di deformabilità , nonché di fornire una stima della resistenza al limite elastico della muratura: shove test; pull-out test; dilatometro.

 

  • shove test: chiamato anche Push-test, è finalizzato a misurare in situ la resistenza a taglio di un letto di malta. È necessario rimuovere un mattone e un letto di malta verticale: sul lato opposto di quest’ultimo viene letto lo spostamento orizzontale del mattone spinto da un martinetto idraulico e la forza orizzontale richiesta. Lo stato di compressione è valutato mediante martinetti piatti.

 

  • pull-out test: la prova di pull-out è una tecnica di indagine semidistruttiva che permette di valutare la resistenza a trazione del calcestruzzo mediante l’estrazione di una barra o di un tassello di espansione pre-inglobato o post-inserito nel conglomerato in appositi fori. Tali fori vengono realizzati ad una distanza dai ferri di armatura prevista dalla normativa e devono essere svasati internamente; il tassello o la barra vengono inseriti tramite battitura, sviluppando così una notevole forza d’attrito. Lo strappo avviene mediante un sistema idraulico composto da una pompa manuale dotata di un manometro di precisione e da un martinetto, per il quale è necessario prevedere un opportuno sistema di contrasto. La forza che provoca la rottura del calcestruzzo, solitamente a forma di cono, viene poi correlata, mediante curve sperimentali di taratura, con la resistenza caratteristica del calcestruzzo. Questo test considera lo stato superficiale della struttura indagata. Può essere eseguito anche per murature esistenti, ma i risultati della prova riescono difficili da correlare alle caratteristiche meccaniche globali della muratura.

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