martinetti piatti – Indagini strutturali

Verifica Sismica su Strutture in Muratura: Le Indagini con Martinetti Piatti

Erion Lako — Sat, 24 May 2014 14:55:14 +0000

Quando si intende studiare il comportamento deformativo della struttura in funzione dello stato di sollecitazione applicato, il metodo d’indagine in situ più appropriato per la muratura è la prova con martinetti piatti. Nel mese di marzo 2014, su incarico dell’Azienda Sanitaria Locale di Bologna, sono state eseguite indagini diagnostiche volte a valutare lo stato delle strutture in muratura dell’Ala G del Padiglione 23 (Ex Oculistica) presso il Policlinico Sant’Orsola-Malpighi di Bologna.

A tale scopo, sulla muratura dell’edificio sono state effettuate tre differenti tipologie di prova: con martinetti piatti singoli, martinetti piatti doppi e martinetti a spinta per prove di taglio.

1. Determinazione dello stato di tensione locale (Martinetto Piatto Singolo)

La tecnica del martinetto piatto singolo consente di misurare lo stato di tensione verticale agente in situ sulla muratura. L’indagine consiste nell’eseguire un intaglio perpendicolare alla superficie in corrispondenza di un giunto di malta, determinando il rilascio tensionale e la conseguente convergenza dei lembi. Successivamente, all’interno della fessura viene inserito un martinetto piatto nel quale si applica una pressione nota fino al ripristino delle distanze iniziali tra i capisaldi di misura.

Esito della prova: La tensione di esercizio misurata è risultata compresa tra 0,60 e 0,79 N/mm².

2. Parametri di deformabilità e resistenza a compressione (Martinetto Piatto Doppio)

Utilizzando due martinetti piatti paralleli inseriti a una distanza nota (prova con martinetto piatto doppio), si isola un concio significativo di muratura sottoponendolo a uno stato di compressione monoassiale incrementale. La prova consente di ricavare la curva tensioni-deformazioni (σ $\sigma - \epsilon$ ), valutando localmente la resistenza a compressione e il modulo di elasticità secante ( $E$ ).

Esito della prova:
- Modulo di elasticità ( $E$ ): compreso tra 2610 e 3503 N/mm²;
- Tensione massima / limite di rottura (σmax): compreso tra 3,1 e 3,3 N/mm².

3. Determinazione della resistenza a taglio (Prova di Scorrimento / Shove Test)

La determinazione della resistenza a taglio/scorrimento dei giunti di malta nelle murature in mattoni si effettua spingendo tangenzialmente un singolo elemento (mattone) mediante l’uso di un martinetto idraulico a spinta (o martinetto piatto piatto d’estremità), valutando la tensione di taglio iniziale (τ) in presenza dello stato tensionale verticale presistente.

Teatro Sociale di Luzzara

Erion Lako — Thu, 24 Apr 2014 14:55:44 +0000

Quadro sintetico delle indagini svolte

Per raggiungere un adeguato Livello di Conoscenza della struttura (LC1, LC2 o LC3) conforme alla normativa sismica prima di qualsiasi intervento, le prove sono state suddivise nei seguenti settori:

Strutture in muratura: indagini con martinetti piatti singoli e doppi, prove di scorrimento a taglio, prelievo di campioni di malta;
Strutture lignee: ispezioni visive e igrometriche, indagini endoscopiche, analisi resistografiche e prelievo di tre campioni di legno per l’identificazione della specie;
Fondazioni e terreno: indagini Georadar e indagini sismiche M.A.S.W. con misura dei rumori di fondo (HVSR).

Indagini sulle murature

Per caratterizzare le proprietà di resistenza e deformabilità delle strutture murarie sono state eseguite:

Prove con martinetto piatto doppio: l’indagine viene eseguita praticando due intagli orizzontali e paralleli a una distanza di circa 50 cm. All’interno si inseriscono i martinetti e, mediante l’uso di tre trasduttori elettronici di spostamento centesimali montati su basi estensimetriche, si misurano le deformazioni e il modulo elastico del paramento.
Prove di scorrimento a taglio in situ: la determinazione della resistenza a taglio del giunto di malta si effettua mediante un martinetto a spinta idraulico. L’elemento murario (singolo mattone) viene sollecitato orizzontalmente fino allo scorrimento per valutare lo sforzo di taglio di picco e residuo.
Analisi delle malte: la caratterizzazione chimico-fisica e mineralogico-petrografica è stata effettuata in laboratorio su due campioni prelevati in opera.

Indagini sul legno

Le analisi sugli elementi lignei sono state condotte con strumentazione Xilo-Graph (dal greco ξύλον, “legno” e γράφω, “scrivo”). Questo sistema resistografico consente di tracciare la resistenza alla penetrazione di un ago sottile, evidenziando in tempo reale le variazioni di densità interna, le cavità e le zone degradate da agenti biotici come l’umidità o gli insetti xilofagi (termiti, cerambicidi, tarli, lyctus).

Indagini geofisiche e sulle fondazioni

Georadar (GPR): i rilievi svolti lungo tutto il perimetro investigato hanno evidenziato una geometria regolare e costante degli elementi di fondazione. Nello specifico, la sezione tipica alla base dei pilastri presenta sul lato esterno una configurazione a tronco di piramide con una profondità di imposta a -2,10 m dal piano di calpestio.
Indagine sismica M.A.S.W.: per determinare il parametro della velocità delle onde di taglio Vs30, per ogni punto di misura sono state eseguite almeno 5 energizzazioni mediante una massa battente da 8 kg e una piastra d’alluminio. L’elaborazione della sequenza stratigrafica ha restituito valori di Vs30 compresi tra 217,7 m/s e 264,8 m/s.
Rumori di fondo (HVSR): si sono inoltre registrati i tremori ambientali in 6 differenti punti per periodi superiori a 20 secondi ciascuno, permettendo l’individuazione delle componenti a bassa frequenza. Dall’analisi dei dati sono emerse due frequenze dominanti di risonanza del sito ai valori di 3,5 Hz e 4,3 Hz.

Corso di Formazione UNI EN ISO 9712: Prove con i Martinetti Piatti

Erion Lako — Wed, 12 Feb 2014 15:55:39 +0000

Per questa edizione è stata adottata la formula “Easy-Learn”, che prevedeva la possibilità di frequentare 1 $1/3$ delle ore complessive prescritte dal regolamento RINA direttamente da remoto (a casa o in ufficio), utilizzando il materiale didattico fornito al momento dell’iscrizione.

Il percorso formativo è stato erogato in conformità alla norma europea UNI EN ISO 9712 (ex UNI EN 473), la quale stabilisce i requisiti per la qualificazione e la certificazione del personale addetto alle Prove Non Distruttive (PND) in campo civile e industriale per il $I^\circ$ , $II^\circ$ $III^\circ$ livello.

Per accedere alla certificazione, il candidato deve soddisfare specifici requisiti di addestramento teorico-pratico, dimostrare una comprovata esperienza professionale nel settore delle PND civili, superare il test di acutezza visiva e completare con esito positivo il pertinente esame di qualificazione.

Programma del Corso

1. Generalità sui principali metodi di controllo semidistruttivo e PND

Strumentazione e principali funzioni operative;
Campi di applicazione nel settore delle costruzioni;
Limiti operativi e di accuratezza delle varie metodologie;
Inquadramento normativo: le Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2008).

2. Letteratura tecnica sulle murature e metodologie di indagine

Tipologie murarie e caratterizzazione delle proprietà meccaniche dei materiali;
Cenni sulla letteratura tecnica relativa al calcestruzzo e stima delle sue proprietà meccaniche;
Caratterizzazione meccanica delle strutture in muratura: panoramica sulle metodologie d’indagine.

3. Caratterizzazione meccanica tramite la tecnica dei martinetti piatti

Martinetti piatti singoli: determinazione dello stato di tensione locale agente (σ);
Martinetti piatti doppi: stima del modulo elastico ( $E$ ) e della resistenza a compressione;
Prove di taglio/scorrimento: determinazione della resistenza dei giunti di malta;
Attrezzature di prova, caratteristiche e criteri di scelta dei martinetti.

4. Esercitazioni pratiche ed elaborazione dati

Esecuzione delle prove e acquisizione delle misure sul campo;
Elaborazione ed interpretazione dei dati raccolti;
Redazione ed elaborazione del report/certificato di prova finale

Caratterizzazione Meccanica e Tensionale delle Murature in Situ

Erion Lako — Fri, 10 Jan 2014 15:55:48 +0000

1. Inquadramento Generale e Oggetto dell’Indagine

Per la corretta definizione del Livello di Conoscenza (LC) degli edifici e la calibrazione dei parametri di resistenza previsti dalle Normative Tecniche per le Costruzioni (NTC), il protocollo diagnostico ha compreso:

Prove con martinetti piatti singoli (stato tensionale presistente);
Prove con martinetti piatti doppi (deformabilità e resistenza a compressione);
Prove di taglio/scorrimento sui giunti di malta mediante martinetto a spinta;
Indagini penetrometriche sui giunti di malta.

2. Metodologie d’Indagine e Risultati Sperimentali

A. Valutazione dello Stato Tensionale Esistente (Martinetti Piatti Singoli)

La prova determina lo stato di sollecitazione verticale di esercizio (σ $\sigma_0$ ) presente nella muratura prima dell’intaglio. Si esegue un intaglio orizzontale nella giunto di malta ed il conseguente rilascio tensionale provoca un rilassamento e la chiusura dei margini della fessura. Inserito il martinetto piatto, si incrementa la pressione interna fino al ripristino delle distanze originarie tra le basi di misura.

Prove eseguite: n. 4 prove in quattro zone rappresentative del plesso;
Tensione di ripristino (σ $\sigma_0$ ): Valori compresi tra $0{,}26\text{ N/mm}^2$ e $0{,}42\text{ N/mm}^2\text{ (MPa)}$ .

B. Caratteristiche di Deformabilità e Resistenza (Martinetti Piatti Doppi)

Realizzando un secondo intaglio parallelo al primo ed inserendo un secondo martinetto piatto, si isola un campione murario monoassialmente sollecitato. Aumentando progressivamente la pressione e misurando le deformazioni verticali e trasversali tramite tre trasduttori di spostamento elettronici centesimali, si traccia la curva tensione-deformazione (σ $\sigma-\epsilon$ ).

Modulo Elastico Secante ( $E$ ): Valori compresi tra $2600\text{ N/mm}^2$ e $3600\text{ N/mm}^2$ ;
Stima del Carico di Rottura (σ $\sigma_{max}$ ): Valori compresi tra $2{,}5\text{ N/mm}^2$ e $3{,}7\text{ N/mm}^2$ .

C. Valutazione della Resistenza a Taglio (Shear Test su Concio)

Per determinare la resistenza a scorrimento della malta nei giunti (τ $\tau_0$ ), si procede all’isolamento laterale di un mattone rimuovendo i giunti verticali adiacenti ed applicando una spinta tangenziale tramite martinetto piatto o cilindrico. Un sensore di spostamento monitora lo scorrimento del concio fino alla prima lesione.

Resistenza a taglio ultima (τ $\tau_0$ ): Valori compresi tra $0{,}37\text{ N/mm}^2$ e $0{,}55\text{ N/mm}^2$ .

D. Caratterizzazione dei Giunti di Malta (Prova Penetrometrica)

Per qualificare la qualità dei giunti di malta senza distruggere la muratura, è stata impiegata la prova penetrometrica per malte (penetrometro a massa battente / sclerometro modificato con ago d’acciaio a perdere). L’energia d’impatto costante determina la profondità d’infissione dell’ago o il numero di colpi necessari, correlandola alla resistenza meccanica.

Resistenza caratteristica a compressione della malta ( $f_m$ ): Valori stimati compresi tra $2{,}3\text{ N/mm}^2$ e $3{,}5\text{ N/mm}^2$ .

3. Certificazione degli Operatori e Riferimenti Normativi

Tutte le indagini in cantiere sono state condotte da tecnici sperimentatori certificati da RINA S.p.A. (Organismo Accreditato ACCREDIA) come Esperti di $III^\circ$ Livello per l’esecuzione di Prove Non Distruttive (PND) su strutture in c.a., c.a.p. e muratura (UNI EN ISO 9712).

Standard normativi di riferimento:

ASTM C1196-91: Standard Test Method for In-Situ Compressive Stress Within Solid Unit Masonry Estimated Using Flatjack Measurements;
ASTM C1531-09: 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;
NTC 2018 & Circolare n. 7/2019: Istruzioni per l’applicazione delle Normative Tecniche per le Costruzioni (Valutazione della sicurezza e caratterizzazione delle murature esistenti).

Determinazione della Tensione Locale di Compressione mediante Martinetti Piatti Singoli

Erion Lako — Tue, 15 Jan 2013 15:56:14 +0000

1. Inquadramento Generale e Cause del Quadro Fessurativo

L’intervento diagnostico è stato eseguito presso un edificio a destinazione residenziale situato nelle vicinanze del centro storico di Bologna. A seguito di lavori di scavo e sistemazione in corso nel sottosuolo adiacente al fabbricato, le murature portanti hanno manifestato un esteso quadro fessurativo. Tali lesioni sono state innescate da cedimenti differenziali del terreno di sottofondazione, con conseguente ridistribuzione dei carichi e concentrazione dei picchi di tensione in alcune porzioni murarie.

2. Scopo delle Indagini e Setup Operativo

Su richiesta del Consulente Tecnico della Committenza, ed in considerazione della rapida evoluzione del quadro lesivo, è stata programmata una verifica puntuale del livello di sollecitazione presistente nelle murature.

Sono state eseguite n. 4 prove con martinetti piatti singoli, dislocate sia in prossimità delle zone fessurate già oggetto di precedente monitoraggio, sia su maschi murari integri adiacenti, al fine di mappare la ridistribuzione delle tensioni e comprendere il trend evolutivo del dissesto.

3. Metodologia di Prova e Modello Fisico

A. Principio del Rilascio Tensionale

La prova si basa sulla variazione del campo di deformazione locale provocata da un intaglio orizzontale eseguito all’interno di un giunto di malta:

Installazione caposaldi: Prima dell’intaglio, si fissano sulla parete n. 3 o più basi di misura deformometriche a cavallo della linea di taglio;
Esecuzione dell’intaglio: Il taglio comporta il rilascio dello stato tensionale verticale presistente (σ $\sigma_0$ ), manifestandosi con una parziale chiusura del taglio e un avvicinamento dei caposaldi;
Inserimento del martinetto: All’interno del taglio viene posizionato un martinetto piatto in acciaio sagomato, collegato a una pompa idraulica di precisione;
Ripristino dello stato iniziale: Si incrementa gradualmente la pressione idraulica interna ( $p$ ) fino ad annullare le deformazioni di rilascio e riportare le distanze tra i caposaldi ai valori misurati prima del taglio.

B. Formulazione del Calcolo della Tensione

La tensione di compressione locale $\sigma_0$ si ricava dalla pressione di ripristino $p$ mediante la relazione:

\sigma_0 = p \cdot K_m \cdot K_a

Dove:

$p$ = Pressione idraulica di ripristino letta sul manometro ( $\text{N/mm}^2$ o $\text{MPa}$ );
$K_m$ = Coefficiente correttivo intrinseco del martinetto (costante di taratura fornita dal produttore);
$K_a$ = Rapporto tra l’area del martinetto e l’area della sezione d’intaglio murario.

4. Riferimenti Normativi

ASTM C1196-91 (2009): Standard Test Method for In-Situ Compressive Stress Within Solid Unit Masonry Estimated Using Flatjack Measurements;
RILEM LUM 90/2 (Lum.D.2): In situ stress based on the flat jack;
NTC 2018 & Circolare n. 7/2019: Istruzioni per la valutazione della sicurezza strutturale ed il rilievo dello stato tensionale in edifici esistenti in muratura.