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Prove in situ per le murature

Chiunque abbia intenzione di approcciarsi alla verifica del livello di sicurezza e della vulnerabilità sismica degli edifici esistenti deve inevitabilmente prevedere l’utilizzo di metodi di indagine sui materiali che costituiscono i fabbricati oggetto di studio, in conformità a quanto previsto al capitolo 8 delle “Norme tecniche per le Costruzioni” del 14 gennaio 2008 e l’allegato A della circolare Lavori Pubblici n. 617 del 2 febbraio 2009.

La Norma infatti, prevedendo diversi Livelli di Conoscenza della costruzione, rende obbligatori il rilievo geometrico-strutturale, nonché quello dei dettagli strutturali, la caratterizzazione meccanica dei materiali e il metodo di analisi da utilizzare.
Le metodologie di campionamento che si possono utilizzare per la determinazione delle caratteristiche meccaniche delle murature in situ possono essere di tre tipi, ovvero Prove distruttive, Prove semidistruttive e Prove non distruttive.

Prove distruttive
Le prove distruttive sono molto affidabili nei risultati riscontrati, a patto che però siano eseguite correttamente: risulta infatti difficoltoso prelevare dei campioni indisturbati della muratura. Tra queste troviamo la prova di compressione semplice e la prova di compressione diagonale.
La prova di compressione semplice consiste nel sottoporre un campione di muratura ad una sollecitazione di compressione monotona o ciclica tale che gli sforzi verticali siano distribuiti il più possibile in modo uniforme e la risultante delle compressioni sia centrata sulla sezione del provino. Vengono misurate le deformazioni del provino all’aumentare del carico.
ntcQuesta tipologia di prova permette la valutazione di alcuni importanti caratteristiche della muratura costituente i pannelli. In campo pseudo elastico è infatti possibile ricavare informazioni riguardo alle caratteristiche di rigidezza della muratura come modulo di Young ed il coefficiente di Poisson; spingendo poi il pannello in campo plastico fino a rottura è possibile definire la resistenza ultima ed ottenere alcune indicazioni di massima riguardanti la capacità deformativa in compressione.
La prova di compressione diagonale, per quanto molto discussa, è largamente utilizzata, tra le prove di laboratorio, al fine di determinare le caratteristiche di rigidezza e resistenza a taglio delle murature. La prova può essere condotta secondo due procedure, ovvero raggiungendo il carico di rottura senza analizzare lo stato deformativo oppure leggendo almeno fino alla prima fessurazione le deformazioni lungo le due diagonali, ottenendo così una curva tensioni/deformazioni. La prima fessura che si genera segue solitamente come direzione quella della diagonale compressa; nel caso di murature aventi tessiture disordinate lo sviluppo della fessura lungo la diagonale o meno dipende molto dalla pezzatura dei conci, dalla qualità della malta presente e dalla resistenza offerta dai diversi componenti all'evolversi del danneggiamento.

Prove semidistruttive
Tra le prove semi-distruttive troviamo le prove penetrometriche per la malta, i carotaggi e le prove con martinetti piatti singole o doppie.
La prova penetrometrica consente la determinazione delle caratteristiche meccaniche delle malte attraverso la lettura della penetrazione di una punta di acciaio infissa nel giunto di malta. La prova consiste nell’esecuzione di perforazioni fino al raggiungimento di almeno 40 mm di infissione. Per ogni prova si individuano almeno due pannelli murari sui quali si effettuano 5 perforazioni. E’ possibile quindi risalire all’angolo di attrito della malta una volta noto lo stato di compressione verticale e l’altezza del giunto. In questo modo è possibile caratterizzare la tipologia di malta classificandone il tipo.
I carotaggi permettono una stima della resistenza locale a compressione della muratura, mediante prova a compressione su provini ricavati da carote. La metodologia di esecuzione prevede il carotaggio nel calcestruzzo indurito di un campione, di diametro 50-100 mm, mediante carotatrice elettrica con corona diamantata raffreddata ad acqua. Tale tipo di prove è poco utilizzata, poiché risulta particolarmente difficile estrarre campioni indisturbati e che siano rappresentativi della muratura indagata.
La prova con martinetto piatto singolo permette di stimare lo stato di sollecitazione locale esistente nella muratura, ovvero lo stato tensionale di esercizio della muratura
La prova consiste nel provocare un taglio orizzontale in un giunto di malta provocando un rilassamento della muratura, un rilascio delle tensioni e quindi una parziale chiusura dell’apertura. Il martinetto piatto viene posizionato nella fessura e viene aumentata la pressione in modo da riportarne i lembi alla distanza originaria, misurata prima del taglio.
La prova con martinetto piatto doppio serve a valutare la deformabilità, il modulo elastico e la resistenza a compressione del corpo murario attraverso la curva sforzi-deformazioni.
Si realizza come la prova a martinetto piatto singolo prevedendo un secondo taglio al di sopra e parallelamente al primo martinetto, distante circa 50 cm, quindi viene inserito un secondo martinetto piatto. I due martinetti delimitano una porzione di muratura su viene quindi effettuata una prova di compressione monoassiale in direzione ortogonale al piano di posa della muratura. Attraverso l’esecuzione di un numero prestabilito di cicli di carico-scarico si può stimare, la variazione di spostamento e quindi la deformazione, istante per istante, in funzione del carico applicato.

Prove non distruttive
Tra le prove non distruttive troviamo le prove soniche o ultrasoniche, le analisi endoscopiche, il georadar e la termografia.
Le indagini soniche sono utilizzate per qualificare la morfologia della sezione e per individuare la presenza di vuoti o difetti o lesioni. In presenza di lesioni o fratture o altri tipi di discontinuità, infatti, la velocità sonica diminuisce in quanto l’onda è più lenta in corrispondenza di vuoto e si producono rifrazioni multiple del segnale allungando il percorso che non risulta più quello diretto tra sorgente e ricevitore.
L’analisi endoscopica ha lo scopo di analizzare la muratura attraverso una ripresa reale documentabile con foto e video. Si esegue un foro con una punta di trapano da 20-35 mm e viene inserita una cannula endoscopica attrezzata con una videocamera per la ripresa video e fotografica, che permette di leggere la reale condizione della muratura. La prova è indicata per l’analisi della morfologia muraria, per la visione diretta della sezione muraria e per avere informazioni importanti circa la presenza di cavità (vuoti o anomalie localizzate).
La metodologia del georadar (Ground Penetrating Radar) consiste nell’inviare e ricevere onde elettromagnetiche a diversa frequenza. Il segnale di ritorno, frutto della riflessione dell’onda sulla superficie di qualsiasi discontinuità, viene inviato all’unità centrale nella quale viene registrato sotto forma di file. Successivamente i segnali sono filtrati ed elaborati. Può essere utilizzato per evidenziare oggetti nascosti, discontinuità e vuoti.
La termografia a raggi infrarossi è una tecnica che sfrutta l'energia infrarossa emessa spontaneamente da qualsiasi corpo od oggetto. Utilizzando una strumentazione portatile costituita da una telecamera (termocamera) e da una centralina di rilevazione, permette l’osservazione dei materiali costituenti i paramenti murari, la loro struttura interna (tamponamenti, distacchi, riempimenti..) e le discontinuità presenti. Inoltre consente di localizzare e apprezzare qualitativamente la consistenza dell'umidità presente nelle strutture interne degli edifici.

Conclusioni
Le prove sulle murature sono di difficile esecuzione per i seguenti motivi:
- la muratura può essere fortemente disomogenea e di differenti tipologie,
- la scelta della posizione della prova può essere determinante.
- le prove a martinetto piatto sono influenzate dal livello di sollecitazione di esercizio della muratura e dalle murature circostanti,
- le prove, in particolare quelle distruttive, possono essere molto invasive e costose.

Articolo dell’Ing. Stefano Valentini

Leggi anche:
Prove in situ del calcestruzzo

Nella foto prove con martinetto doppio tratta dal sito www.laboratoriodelta.it

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