Ai fini di ristrutturazione edilizia di porzione di magazzino e conversione ad uso ufficio, il committente, con lo scopo di valutare le caratteristiche meccaniche delle strutture in calcestruzzo armato, ha chiesto una campagna d’indagine tendente a conoscere lo stato dei calcestruzzi e l’individuazione della posizione delle armature.

Allo scopo per le strutture in calcestruzzo armato si sono effettuate inadgini SonReb (Ultrasuoni+Sclerometro) per la valutazione della resistenza locale dei calcestruzzi, prove colorimetriche per la determinazione della carbonatazione, indagini pacometriche per l’individuazione della posizione delle armature, prelievi di carote di calcestruzzo da sottoporre a prova di carico statica.

Indagini pacometriche. Al piano rialzato, con le indagini pacometriche si è individuato che i pilastri hanno quattro armature principali con aderenza migliorata e staffe spaziate di circa 15 cm. Nel piano seminterrato i pilastri hanno otto armature principali liscie, e staffe ogni circa 15 cm. Il solaio del piano seminterrato aveva una maglia d’armatura 10×10 cm su ambo i lati.

Indagini Sonreb. Con le indagini SonReb, eseguite in ogni singolo punto di misura, sono stati rilevati gli indici di rimbalzo sclerometrici, che presentano una distribuzione analoga a quella riscontrata per la velocità di propagazione dell’impulso ultrasonoro senza grosse variazioni tra punto e punto. Dai dati rilevati si è evidenziata una buona omogeneità dei calcestruzzi e una resistenza sperimentale media di 290-320 kg/cm².

Carbonatazione. Il calcestruzzo delle strutture controllate aveva una profondità media di carbonatazione variabile da 1,5 a 2,1 cm.

Prelievo di carote di calcestruzzo. Dalle carote di calcestruzzo prelevate, è stato determinato la resistenza cilindrica ricavato dalle prove di schiacciamento. Tale resistenza è stata convertita secondo l’Art. 4.0.2 del D.M. 9 gennaio 1996 in resistenza cubica con una media di R_ck = 33 N/mm².

Durezza Brinell. Il rilievo della durezza Brinell è stato eseguito scegliendo una zona sull’armatura principale, questa è stata pulita e lucidata mediante una mini fresa.  I dati rilevati sono correlati con la resistenza a trazione secondo la normativa DIN 50150. La resistenza a trazione media delle armature principali era di circa 370 N/mm².

Le indagini (SonReb, Prove pacometriche, Prelievo di carote in calcestruzzo) sono stati commissionati per verificare i risultati delle prove eseguite da un Laboratorio Prove Materiali di Bologna, in quanto poco attendibili. Il laboratorio aveva eseguito prove Sonreb e prove di compressione su campioni cilindrici di calcestruzzo, dichiarando valori molto bassi di resistenza (6 -15 N/mm²).

Il fabbricato oggetto di questo indagine è costituito da strutture portanti in calcestruzzo armato. Le indagini sono state eseguite su cinque pilastri nel piano interrato.

Prove pacometriche. La prima verifica è stata quella per il rilievo delle barre d’armatura tramite prove pacometriche. Il metodo è basato sull’induzione elettromagnetica, generata dalle armature metalliche, rilevata da una delle sonde in dotazione allo strumento appoggiata alla superficie di calcestruzzo. L’armatura dei pilastri indagati è composta da quattro ferri longitudinali lisci (Φ 18 mm) e le staffe sono mediamente ogni 15 cm (Φ 6 mm).

SonReb. Il metodo d’indagine SonReb è un metodo indiretto che consente di rilevare l’omogeneità del materiale e di dare una stima della resistenza R_c di un calcestruzzo indurito, correlando la velocità ultrasonica V e l’indice sclerometrico di rimbalzo S. Tale metodo consente di superare gli errori che si ottengono utilizzando separatamente il metodo sclerometrico, che è un metodo di indagine superficiale, e il metodo ultrasonico, che invece è un metodo di indagine volumetrico. Dalle misure effettuate si è notato che dai i valori di velocità e dall’indice di rimbalzo dello sclerometro i calcestruzzi delle strutture si possono classificare mediamente come buoni (velocità media 3700 m/s, sclerometro 36 e R_ck 25 N/mm²).

Carbonatazione. La fenolftaleina viene usata  per controllare lo stato del PH all’interno del  calcestruzzo informando, nel caso  di mancato viraggio, della presenza di un ambiente in cui il calcestruzzo ha perduto la sua originaria basicità, favorendo la strada per una aggressione chimica delle armature metalliche. In seguito a quanto rilevato si è potuto constatare che il calcestruzzo della struttura indagata, mediante la prova colorimetrica, ha una profondità di carbonatazione variabile di 0,5 cm a 2,5 cm.

Prelievo di carote di calcestruzzo. Sono state prelevate cinque carote di calcestruzzo con diametro 100 mm e lunghezza 210 mm. La resistenza cilindrica f_ck ricavato dalla prova di schiacciamento è stata convertita secondo l’Art. 4.0.2 del D.M. 9 gennaio 1996 in resistenza cubica R_ck (R_ck media 24 N/mm²).

Normativa di riferimento: 

• Le misurazioni ultrasoniche sono state effettuate in conformità alle norme UNI EN 12504-4;
• Le misurazioni sclerometriche sono state effettuate in conformità alle norme UNI EN 12504-2;
• I prelievi di campioni cilindrici sono state effettuate in conformità alle norme UNI EN 12504-1;
• Le prove di compressione sono state effettuate secondo le norme espresse dalle UNI EN 12390/3 : 2009;
• La determinazione della profondità di carbonatazione è stata effettuata in conformità con le UNI EN 14630:2007.

La struttura rinnovata si articolerà su tre livelli, per una superficie complessiva di circa 730 metri quadrati e due accessi, da via Clavature e da via Pescherie Vecchie; lo spazio verrà ristrutturato per assicurare il rispetto di criteri antisismici e valorizzarne le caratteristiche storiche: alcune strutture preesistenti verranno recuperate e restaurate, come la pensilina che verrà allungata a coprire l’ingresso principale di via Clavature e i grandi lucernari vetrati al centro delle due facciate.

Su incarico di una impresa di costruzioni di Bologna nel mese settembre, si è eseguito il controllo dell’integrità di dieci micropali di fondazione mediante prove ecometriche (Sonic Integrity Test). Le caratteristiche costruttive dichiarate dei micropali, sono: diametro 180 mm e lunghezza 10 m.

La prova ecometrica sfrutta la teoria della propagazione delle onde elastiche in un materiale. L’onda d’urto primaria viaggia lungo il palo e viene riflessa dalla punta, dal cambiamento di densità tra il calcestruzzo e gli strati secondari. Tuttavia, se i micropalo ha eventuali imperfezioni o discontinuità (riduzione del diametro, cambiamenti di densità) vengono prodotti delle riflessioni secondarie che saranno aggiunti al segnale di ritorno.

L’analisi di tutte le riflessioni registrate non ha riscontrato presenza di particolari anomalie (riduzione del diametro, cambiamenti di densità del calcestruzzo). Tutti i pali, sottoposti a prova ecometrica, entrano in vibrazione sino 10 – 10,2 m, perciò l’indagine ha avuto un esito positivo.

Normativa di riferimento

Metodo di controllo definito dalla ASTM D5882-00 – Metodo di prova standard per il test di integrità del palo a basso impatto (Sonic Integrity Test).

L’indagine è stata effettuata su dieci pali di fondazione, in calcestruzzo armato (Rck 35) con diametro 0,4 m e lunghezza 10 m. I pali oggetto delle prove “Sonic Integrity Test” facevano parte di una paratia di sostegno ad un fabbricato esistente necessaria alla realizzazione di un nuovo complesso residenziale nella prima periferia di Imola.

Tutti i pali, sottoposti a prova “Sonic Integrity Test”, entravano in vibrazione sino alla maggiore profondità, con lunghezze vibrazionali calcolate variabili fra 9,5 a 10,5 m. I pali controllati erano liberi da difetti particolarmente significativi, pur presentando un’anomalia più o meno accentuata ad una profondità variabile tra i 2,2 m e i 5,7 m dalla testa del palo. In tali profondità si presenta un incremento di sezione (maggior volume) e una successiva restrizione (rientro nella sezione nominale).

Questo metodo è coperto dalla ASTM D5882-00 – Metodo di prova standard per il test di integrità a basso sforzo su pali di fondazione (“Sonic Integrity Test”).

Nel rispetto delle nuove normative tecniche delle costruzioni sono state eseguite delle indagini sonreb, georadar, prove pacometriche e indagini sismiche per valutare lo stato delle strutture in calcestruzzo armato, per la definizione delle strutture di fondazione e l’inquadramento dell’area in chiave sismica.

Considerato lo scopo delle misure georadar è stato deciso di intervenire, con un’antenna da 270 MHz, che grazie allo spettro di trasmissione, è risultata ottimale per il raggiungimento degli scopi richiesti. Per l’inquadramento sismico dell’area nel rispetto delle NTC 2008 è stata applicata la metodologia MASW.

Per le strutture in calcestruzzo armato, si sono effettuate indagini Sonreb per la valutazione dell’omogeneità e stimare la resistenza locale dei calcestruzzi, prove colorimetriche per la determinazione della carbonatazione, prove pacometriche per l’individuazione della posizione delle armature. L’applicazione della metodologia SonReb (ultrasuoni + sclerometro), è stata attuata mediante le raccomandazioni ed in conformità alle disposizioni impartite da parte del R.I.L.E.M.

Indagini Georadar. I rilievi hanno messo in luce che il piano di fondazione dello stabile è posto a 5,60 m dalla quota di calpestio esterna. Considerato che la struttura è sopraelevata rispetto al piano campagna si può affermare che il piano di fondazione è posto a circa 4,50 m dal suddetto piano campagna.

Indagini sismiche. I rilievi MASW sono stati effettuati, sull’aiuola antistante con geofoni spaziati di 2 m e schema di energizzazione a 2 punti distanziati di multipli di 12 m. Il calcolo del parametro per la sequenza stratigrafica in oggetto ha evidenziato medie di Vs₃₀ = 207,6. I valori permettono l’ascrizione della zona alla tipologia C (limite inferiore della tipologia).

Sonreb. In ogni singolo punto di misura sono stati rilevati gli indici di rimbalzo sclerometrici (44) che presentano una distribuzione analoga a quella riscontrata per la velocità di propagazione dell’impulso degli ultrasuoni, senza grosse variazioni tra punto e punto.

Allo scopo per le strutture in calcestruzzo armato si sono effettuate prove SonReb (Ultrasuoni+Sclerometro) per la valutazione della resistenza locale dei calcestruzzi, prove pacometriche per l’individuazione della posizione delle armature e Sonic Integrity Test per determinare la lunghezza dei pali di fondazione. Sulla banchina sono state eseguite delle indagini georadar per rilevare eventuali anomalie.

Considerando singolarmente le prove ultrasoniche possiamo definire la qualità dei calcestruzzi in funzione delle velocità di propagazione delle onde microsismiche all’interno della struttura. Tale considerazione ha portato a classificare i calcestruzzi della trave di collegamento e dei pilastri come discutibili, mentre i calcestruzzi dei pali di fondazione come buoni.

Le zone indagate sono state scelte con particolare cura, in quanto le strutture in calcestruzzo armato (pilastri e trave di collegamento) non erano in un buon stato conservativo, presentando varie anomalie come: fessurazioni, distacco del copri ferro, disgregazione, corrosione dei ferri di armatura.

L’indagine Sonic Integrity Test ha evidenziato che la lunghezza dinamica dei pali di fondazione (pali battuti, in c.a. centrifugati) varia da 12,5 a 13,2 m.

L’onda d’urto primaria viaggia lungo il palo e viene riflessa dall’estremità inferiore ed è influenzata dal  cambiamento di densità del calcestruzzo e dall’iterazione con i vari strati di terreno.

I rilievi si sono eseguiti su undici pali di fondazione in calcestruzzo armato appartenenti ad una spalla di una nuova cavalcavia, presso un cantiere dell’autostrada A1, per i lavori di ampliamento alla terza corsia. Il controllo pur essendo veloce nella sua applicazione, richiede attenzione nelle sue fasi applicative ed una buona esperienza da parte dell’operatore.

L’indagine è stato effettuato sia nel dominio del tempo che quello della frequenza. In base all’analisi delle strutture e dal loro comportamento dinamico rilevato, si è concluso che tutti  i pali sottoposti a controllo sono risultati integri e liberi da difetti.

Normativa di riferimento

Questo metodo è coperto dalla ASTM D5882-00 – Metodo di prova standard per il test di integrità basso sforzo di pali.

Il committente ha chiesto la caratterizzazione sismica dei terreni, in corrispondenza della superficie di insistenza di due edifici da costruire. E’ stata applicata la metodologia MASW, con geofoni in onde S e frequenza di risonanza di 4,5 Hz, spaziati di 2 m e schema di energizzazione a 2 punti distanziati di multipli di 24 m.

Sono stati registrati 6 sismogrammi raggruppati in 3 linee sismiche, denominate Masw 1, Masw 2 e Masw 3. Sono inoltre stati registrati i rumori di fondo in corrispondenza di 4 differenti punti dell’area circostante. Il calcolo del parametro per la sequenza stratigrafica in oggetto ha evidenziato valori di Vs₃₀ = 389,6 m/s, classificando i terreni indagati di tipologia B definita dal DM sopra citato.

Il capannone controllato ha avuto il crollo parziale della copertura ed il danneggiamento alla base di diverse strutture verticali. Il crollo della copertura sarebbe avvenuto principalmente per il mancato collegamento tra pilastri e travi.

Lo studio di progettazione ha chiesto una campagna di indagini strutturali per conoscere lo stato delle strutture in calcestruzzo armato e precompresso, tipologia delle fondazioni, verticalità dei pilastri. Le metodologie adoperate sono state:

• Georadar – Determinazione tipologia e profondità delle fondazioni;
• Prove Pacometriche e Scansioni Georadar – Localizzazione e quantificazione delle armature;
• SonReb – Omogeneità e stima della resistenza locale del calcestruzzo;
• Prelievo di carote di calcestruzzo – Determinazione della resistenza meccanica del calcestruzzo con prova di schiacciamento;
• Colorimetria – Profondità della carbonatazione del calcestruzzo;
• Verticalità – Misure di fuori asse dei pilastri con inclinometro digitale.

Tutte le prove eseguite (indagini SonReb, prove Pacometriche, indagini georadar e prove colorimetriche) sono state eseguite da sperimentatori certificati da RINA SPA (Accreditato ACCREDIA) come esperto di 3° livello addetto all’esecuzione di prove su strutture in C.A. , C.A.P. e muratura.