Post on 14-Feb-2019
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.