Quando interessa studiare il comportamento deformativo della struttura in funzione dello stato di sollecitazione applicato, il metodo più appropriato è l’indagine con i martinetti piatti. Nel mese di marzo 2014, su incarico dell’Azienda Sanitaria Locale di Bologna, sono state eseguite le indagini per valutare lo stato delle strutture in muratura, costituenti l’ala G del padiglione 23 – Ex Oculistica del policlinico Sant’Orsola Malpighi a Bologna.

Allo scopo per le strutture in muratura si sono effettuate indagini con i martinetti piatti: martinetti piatti singoli, martinetti piatti doppi e martinetti piatti a taglio.

Determinazione dello stato di tensione locale.

Con la tecnica dei ″martinetti piatti singoli″ viene determinato lo stato di tensione locale presente sulle murature. L’indagine consiste nell’eseguire un taglio in direzione normale alla superficie in corrispondenza del corso di malta per poi inserirlo all’interno della fessura applicando cosi sulle superfici del taglio una pressione nota che porti al ripristino delle condizioni iniziali.La tensione di ripristino delle condizioni iniziali è stato fra 0,60 e 0,79 N/mm².

Parametri di deformabilità (E, σ).

Con la tecnica dei ″martinetti piatti doppi″ si è valutato localmente la resistenza di un concio di muratura e la stima del modulo elastico della muratura stessa. Il modulo elastico è stato valutato considerando la relazione che intercorre fra tensioni e deformazioni. Il modulo elastico misurato con tali prove era fra 2610 e 3503 N/mm², mentre il carico di rottura fra 3,1 e 3,3 N/mm².

Determinazione della resitenza al taglio.

La determinazione della tensione di taglio o scorrimento nelle murature a mattone si effettua mediante l’uso di un martinetto a spinta o un martinetto piatto.

Allo scopo sono state eseguite:

• per le strutture in muratura: indagini con i martinetti piatti e a taglio, prelievo di campioni di malta
• per le strutture lignee: analisi resistografiche, prelievi di tre campioni di legno, indagini visive e igrometriche, indagini endoscopiche
• per le strutture di fondazione e terreni: indagini georadar e simica M.A.S.W.

Prima di intraprendere qualsiasi azione (adeguamento sismico, miglioramento, collaudo statico, valutazione di sicurezza) su un edificio in muratura bisogna studiarlo preventivamente per consentire una conoscenza limitata (LC1), adeguata (LC2) o accurata (LC3).

Per caratterizzare le strutture portanti in muratura in particolare le caratteristiche di resistenza e deformabilità sono state eseguite prove con martinetto piatto doppio e prove di scorrimento. L’indagine con i martinetti piatti doppi viene eseguito effettuando due tagli orizzontali perpendicolarmente alla muratura ad una distanza di circa 50 centimetri fra loro, successivamente si fissano sulla muratura, fra i due intagli, le basi estensimetriche. Le deformazioni sono state rilevate con tre trasduttori elettronici di spostamento centesimali.

La determinazione della tensione di taglio o scorrimento nelle murature a mattone si effettua mediante l’uso di un martinetto a spinta. L’elemento di muratura sottoposto a prova viene spostato orizzontalmente mediante il martinetto e lo sforzo che causa lo scorrimento dell’elemento in prova fornisce una misura della resistenza a taglio del giunto di malta. La caratterizzazione delle malte è stato effettuato eseguendo delle analisi mineralogico-petrografiche su due campioni di malta.

Le indagini sul legno vengono fatte con la strumentazione Xilo-Graph (dal greco ξύλον, “legno” e γράφω “scrivo”) che consente di visualizzare ed individuare le variazioni di densità nel legno, cioè evidenziare la presenza del legno degradato ed attaccato da agenti esterni quali umidità, insetti xilofagi (termiti, cerambicidi, tarli, lyctus) e di eseguire una diagnosi già in campo.

I rilievi con il Georadar sulle strutture lungo tutto il perimetro investigato hanno messo in luce una geometria costante di tutti gli elementi di fondazione. La sezione tipica della fondazione dei pilastri è infatti sempre costituita, sul lato esterno, da un elemento tronco piramidale. In particolare la profondità di imposta delle strutture è a -2,10 m dal piano di calpestio.

Per determinare il parametro Vs30, per ogni punto di misura sono state realizzate almeno 5 energizzazioni tramite una massa battente di 8 Kg e una piastra in allumino posta in corrispondenza dei punti di scoppio. l calcolo del parametro per la sequenza stratigrafica in oggetto ha evidenziato valori di Vs30 = 217,7 e Vs30 = 264,8.

Si sono inoltre registrati i rumori di fondo in corrispondenza di 6 differenti punti; per ogni punto è stato registrato un periodo di oltre 20 secondi al fine di avere un intervallo di tempo sufficiente all’individuazione delle componenti a bassa frequenza. Dall’analisi dei dati, sono emerse due frequenza dominanti di risonanza del sito a 3,5 e 4,3 Hz.

Per questo corso era prevista la formula “Easy-Learn” con possibilità di effettuare 1/3 delle ore previste dal regolamento Rina, direttamente a casa o in ufficio utilizzando il materiale didattico che è stato fornito al momento dell’iscrizione al corso. Il corso è stato svolte seguendo la norma europea UNI EN ISO 9712 (Ex Uni 473) la quale stabilisce un sistema per la qualificazione e la certificazione del personale incaricato di effettuare prove non distruttive (PND) in campo civile/industriale di I°, II° e III° livello. Il termine “industriale” implica l’esclusione delle applicazioni nel campo della medicina.

Per essere idoneo alla certificazione, il candidato deve superare il pertinente esame di qualificazione e deve soddisfare i requisiti di addestramento, esperienza ne campo civile nelle PND e di acutezza visiva.

Programma del corso.

Generalità sui principali metodi di controllo Distruttivo e semidistruttivo

• Strumentazione e principali funzioni;
• Applicazioni nel settore delle costruzioni;
• Limiti delle varie metodologie;
• Norme Tecniche delle Costruzioni NTC2008.

Letteratura sulle murature e metodologie di indagine

• Tipologie di muratura e caratteristiche meccaniche dei materiali;
• Cenni sulla letteratura relativa al calcestruzzo e valutazione delle proprietà meccaniche del calcestruzzo;
• Caratterizzazione meccanica delle murature – Metodologie di indagine.

Caratterizzazione meccanica delle murature attraverso la tecnica dei martinetti piatti

• Prove con martinetto singolo per la determinazione dello stato tensionale;
• Prove con martinetto doppio per la determinazione della resistenza a compressione;
• Prove di scorrimento;
• Attrezzatura di prova;
• Modalità di scelta dei martinetti.

Esercitazione pratica ed elaborazione dati per la corretta stesura del report di prova

• Relazione di prova.

Le prove 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. e muratura.

Valutazione dello stato tensionale esistente.

Sono state effettuate quattro prove con i martinetti piatti singoli in quattro zone diverse. La determinazione dello stato di sforzo si basa sul rilascio tensionale provocato da un taglio in direzione perpendicolare alla superficie muraria; il rilascio è segnalato dalla parziale chiusura del taglio, cioè dalla riduzione della distanza tra i margini superiore e inferiore del taglio.

Raramente il ripristino della distanza originaria avviene contemporaneamente sulle 3 basi, cioè per lo stesso valore di sollecitazione applicato dal martinetto. La tensione di ripristino delle condizioni iniziali è stato fra 0,26 e 0,42 N/mm².

Determinazione delle caratteristiche di deformabilità.

La tecnica dei ″martinetti piatti doppi″ provoca uno stato di tensione monoassiale sulla porzione di muratura compresa fra i due martinetti. La prova può proseguire fino al raggiungimento di pressioni molto superiori a quelle iniziali, in modo da ottenere indicazioni sulle caratteristiche di resistenza a collasso della muratura.

Il modulo elastico è stato valutato considerando la relazione che intercorre fra tensioni e deformazioni. Le deformazioni sono state rilevate con tre trasduttori elettronici di spostamento centesimali. Il modulo elastico misurato con tali prova era fra 2600 e 3600 N/mm2,mentre il carico di rottura fra 2,5 e 3,7 N/mm².

Valutazione della resistenza a taglio.

La determinazione della tensione di taglio o scorrimento nelle murature a mattone si effettua mediante l’uso di un martinetto a spinta o un martinetto piatto. Si effettuano due tagli verticali mediante la sega da muro e nel primo intaglio si posiziona il martinetto piatto.

Viene incrementata la forza laterale in modo da ottenere una tensione tangenziale nella malta e quindi uno scorrimento del mattone. Lo scorrimento del mattone è misurato da un sensore di spostamento a cavallo della fessura libera, opposta a quella dove si è inserito il martinetto. La prova viene interrotta quando si verificano le prime fessure e cioè lo scorrimento laterale del concio di muratura. La resistenza di taglio ultima misurata era fra 0,37 e 0,55 N/mm².

Caratterizzazione delle malte.

Per la determinazione in-situ della resistenza dei giunti di malta i metodi più usati sono le analisi chimico-fisiche e le prove con i martinetti piatti. Un’altro metodo di tipo non distruttivo poiché non comporta la distruzione dell’elemento indagato, è la prova penetrometrica. Il metodo, che deriva dall’analisi del degrado delle strutture lignee, consiste nell’infissione di una punta in acciaio, fatta avanzare mediante una martello calibrato in grado di imprimere colpi ad energia costante. Nel caso del legno viene misurato il numero dei colpi necessari per far avanzare la punta di un centimetro.

La prova con lo sclerometro modificato, permette di stimare la resistenza caratteristica dei giunti di malta, mediante uno strumento dotato di una punta in acciaio a perdere che viene infissa contro il materiale da indagare. La resistenza caratteristica a compressione della malta valutata con lo sclerometro modificato era far 2,3 e 3,5 N/mm².

Normative di riferimento

• ASTM C 1196-91 – In situ compressive stress within solid unit masonry estimated using flat jack measurements;
• ASTM C 1531 – 09 – Standard Test Methods for In Situ Measurement Of Masonry Mortar Joint Shear Strength;
• RILEM Lum 90/2 Lum.D.2. – In situ stress based on the flat jack.

Il consulente della committenza ha chiesto la verifica dello stato di tensione locale sulle strutture murarie in quanto il quadro fessurativo è in continua evoluzione. Sono state eseguite quattro prove con i martinetti piatti singoli. Il rilievo è stato effettuato nelle vicinanze delle zone verificate in precedenza e in altri punti per comprendere meglio l’evoluzione del quadro fessurativo.