sonreb – Indagini strutturali

Conca di Valle Lepri (Idrovia Ferrarese)

Erion Lako — Thu, 24 Oct 2013 14:57:46 +0000

L’Idrovia Ferrarese, che collega il fiume Po a Ferrara con Porto Garibaldi, costituisce l’ingresso meridionale al Sistema Idroviario Padano-Veneto dal Mare Adriatico. L’infrastruttura, con uno sviluppo complessivo di $70\text{ km}$ , è suddivisa in tre tratte principali:

Dalla conca di Pontelagoscuro alla conca di Valpagliaro;
Dalla conca di Valpagliaro alla conca di Valle Lepri;
Dalla conca di Valle Lepri al mare.

Nel tratto compreso tra Ferrara e Migliarino (Fiscaglia), l’idrovia coincide con il corso naturale del Po di Volano, mentre il tracciato a valle di Migliarino è di tipo artificiale. Realizzata tra gli anni ’50 e ’60 per consentire il transito di natanti fino a $600\text{ t}$ , l’opera è utilizzata anche da imbarcazioni afferenti alla IV Classe CEMT.

Durante l’esecuzione di lavori di manutenzione all’interno della chiusa della conca di Valle Lepri, si è verificato il cedimento strutturale di una paratia. Al fine di individuare le cause del dissesto, si è provveduto allo svuotamento parziale della conca. Per monitorare con precisione le variazioni altimetriche e deformative durante la fase di dewatering, è stato allestito un sistema di capisaldi di riferimento posizionati in zone ritenute stabili, esterne all’area presunta di movimento.

1. Monitoraggio dei Movimenti Verticali della Conca (Livellazione Geometrica)

La misurazione periodica degli spostamenti verticali del corpo conca è stata condotta mediante livellazione geometrica di precisione, impiegando un livello ottico-meccanico (Assogeo mod. NA32) equipaggiato con lamina a facce piano-parallele.

Per tracciare i movimenti nel tempo, sono stati fissati saldamente sul bordo superiore in calcestruzzo armato $6$ capisaldi di misura ( $3$ per ciascun lato della conca). Su tali punti è stata posizionata una stadia invar con riga millimetrica — mantenuta costante per tutte le sessioni di rilievo — impiegata per la determinazione delle variazioni altimetriche differenziali rispetto a un caposaldo fisso di riferimento installato su una struttura adiacente agli edifici di controllo.

2. Monitoraggio della Paratia Collassata (Stazione Totale)

Per rilevare in tempo reale gli eventuali spostamenti della paratia oggetto del cedimento, sono stati applicati $6$ target adesivi riflettenti sulla sua sommità. Ulteriori $2$ target riflettenti, impiegati come capisaldi di orientamento e stazione, sono stati posizionati sulla muratura a sud della sala controlli.

Le letture topografiche di precisione sono state effettuate mediante stazione totale Topcon GTS-4.

3. Caratterizzazione Meccanica del Calcestruzzo (Indagini Sclerometriche)

Contestualmente al monitoraggio topografico, è stata richiesta ed eseguita una campagna di indagini diagnostiche orientata alla caratterizzazione dello stato di conservazione delle strutture in calcestruzzo armato situate in prossimità del cunicolo dell’acquedotto.

La stima della resistenza meccanica superficiale del calcestruzzo in situ è stata effettuata tramite prove sclerometriche, correlando la durezza superficiale del conglomerato all’indice di rimbalzo fornito dallo strumento. Le misurazioni sclerometriche sono state condotte in stretta conformità alla norma UNI EN 12504-2.

Ristrutturazione Edilizia: Diagnostica Strutturale per Cambio d’Uso

Erion Lako — Sun, 20 Oct 2013 14:57:26 +0000

Nell’ambito dei lavori di ristrutturazione edilizia di una porzione di fabbricato adibita a magazzino, finalizzati alla conversione d’uso in uffici, il Committente ha richiesto una campagna di indagini diagnostiche in situ e di laboratorio. L’obiettivo dell’intervento è stato quello di valutare le caratteristiche meccaniche e lo stato di conservazione dei calcestruzzi, nonché di individuare la geometria e il riparto delle armature metalliche.

A tale scopo, sulle strutture in calcestruzzo armato dell’edificio sono state eseguite le seguenti indagini:

Indagini pacometriche: per la localizzazione delle barre di armatura e la stima del copriferro;
Indagini combinate SonReb (Ultrasuoni + Sclerometro): per la stima non distruttiva della resistenza locale del calcestruzzo e della sua omogeneità;
Prove colorimetriche alla fenolftaleina: per la determinazione della profondità di carbonatazione;
Carotaggi di calcestruzzo: prelievo di campioni cilindrici da sottoporre a prove di compressione monoassiale in laboratorio;
Prove di durezza Brinell in situ: per la stima indiretta della resistenza a trazione degli acciai da armatura.

Esiti delle Indagini Eseguite

1. Indagini Pacometriche

Le indagini condotte sui pilastri del piano rialzato hanno evidenziato la presenza di $4$ barre di armatura principale ad aderenza migliorata (nervate), con staffe disposte ad un interasse di circa $15\text{ cm}$ . Nel piano seminterrato, i pilastri presentano $8$ barre di armatura principale a superficie liscia, con staffatura anch’essa ad interasse di circa $15\text{ cm}$ . Per il solaio del piano seminterrato è stata rilevata una maglia d’armatura di dimensioni $10 \times 10\text{ cm}$ su entrambi i lati.

2. Indagini Combinate SonReb

I rilievi condotti in ciascuna stazione di misura hanno fornito indici di rimbalzo sclerometrici ( $S$ ) e velocità di propagazione degli ultrasuoni ( $V$ ) con distribuzioni concordi ed esenti da marcate discontinuità. I dati raccolti testimoniano una buona omogeneità complessiva del conglomerato cementizio, con una resistenza meccanica sperimentale media stimata compresa tra $290$ e $320\text{ kg/cm}^2$ (circa $28,5 - 31,4\text{ N/mm}^2$ ).

3. Profondità di Carbonatazione

Le prove colorimetriche eseguite con reattivo alla fenolftaleina sulle superfici di frattura fresca hanno mostrato una profondità media di carbonatazione del calcestruzzo variabile tra $1,5$ e $2,1\text{ cm}$ .

4. Prelievo di Carote e Prove a Compressione

Sui campioni cilindrici (carote) prelevati ed esaminati in laboratorio è stata determinata la resistenza a compressione cilindrica. Applicando i coefficienti di conversione di cui all’Art. 4.0.2 del D.M. 9 gennaio 1996, è stata ricavata una resistenza caratteristica cubica media pari a $R_{ck} = 33\text{ N/mm}^2$ .

5. Prove di Durezza Brinell sugli Acciai

La prova di durezza Brinell in situ è stata effettuata previa pulizia e lucidatura della superficie di una barra dell’armatura principale mediante mini-fresa. Convertendo i valori di durezza riscontrati secondo la tabella di correlazione della norma DIN 50150, si è ricavata una resistenza media a trazione dell’acciaio pari a circa $f_{ym} = 370\text{ N/mm}^2$ (compatibile con la classe d’acciaio tipo FeB32k / FeB38k dell’epoca di costruzione).

Controlli Diagnostici e Caratterizzazione Meccanica su Pilastri in C.A.

Erion Lako — Wed, 02 Oct 2013 14:57:20 +0000

1. Inquadramento e Scopo dell’Incarico

L’intervento si è reso necessario per verificare ed esaminare i risultati di precedenti prove effettuate da un Laboratorio Prove Materiali di Bologna, i quali risultavano poco attendibili. Tali analisi preliminari dichiaravano infatti valori stimati di resistenza a compressione insolitamente bassi, compresi tra $6\text{ N/mm}^2$ e $15\text{ N/mm}^2$ .

Le indagini sono state incentrate sulle strutture portanti del piano interrato, prendendo in esame cinque pilastri tramite controlli distruttivi (Carotaggi) e non distruttivi (NDT).

2. Metodologia di Indagine ed Esiti Sperimentali

A. Rilievo Pacometrico dell’Armatura

Come prima fase operativa, è stato eseguito il rilievo della geometria dell’armatura mediante pacometro ad induzione elettromagnetica.

Esito: I pilastri indagati hanno evidenziato una sezione d’armatura longitudinale composta da $4\Phi18\text{ mm}$ (barre ad aderenza migliorata/lisce da carpenteria storica) con staffe di contenimento $\Phi6\text{ mm}$ disposte a un passo medio di $15\text{ cm}$ .

B. Indagine Combinata Non Distruttiva (Metodo SonReb)

Il metodo SonReb (Sonic + Rebound) correla la velocità di propagazione delle onde ultrasoniche ( $V$ ) con l’indice di rimbalzo sclerometrico ( $S$ ) per stimare la resistenza a compressione $R_{ck}$ del calcestruzzo indurito. L’uso combinato dei due metodi consente di superare i limiti intrinseci della singola prova sclerometrica (sensibile alle sole proprietà superficiali) e di quella ultrasonica (influenzata dall’umidità e dal micro-fessurativo volumetrico).

Esito: Dai parametri meccanico-acustici misurati è emersa un’ottima omogeneità del conglomerate. I valori medi riscontrati ( $V_{media} = 3700\text{ m/s}$ , $S_{medio} = 36$ ) consentono di classificare la classe del calcestruzzo come buona, con una stima della resistenza cubica $R_{ck} \approx 25\text{ N/mm}^2$ .

C. Profondità di Carbonatazione (Prova Colorimetrica)

L’attacco di carbonatazione è stato valutato nebulizzando una soluzione di fenolftaleina al 1% sull’estratto fresco dei campioni. Il mancato viraggio al viola/fucsia indica la perdita di basicità del calcestruzzo ( $pH < 9$ ), condizione che disattiva il film di passivazione e facilita l’innesco della corrosione delle armature.

Esito: La profondità di carbonatazione misurata sulle carote varia da un minimo di $0,5\text{ cm}$ a un massimo di $2,5\text{ cm}$ .

D. Carotaggio e Prove di Compressione

Sono state prelevate cinque carote di calcestruzzo con diametro nominale $D = 100\text{ mm}$ e lunghezza $L = 210\text{ mm}$ ( $L/D \approx 2$ ). I provini sono stati rettificati ed allettati per essere sottoposti a prova di schiacciamento uniassiale.

Esito: Convertendo la resistenza cilindrica $f_{ck}$ ottenuta in resistenza cubica equivalente $R_{ck}$ (in conformità all’Art. 4.0.2 del D.M. 9 gennaio 1996 e NTC), si è ottenuto un valore medio di $R_{ck} = 24\text{ N/mm}^2$ , smentendo nettamente i dati di resistenza degradata formulati nel primo rapporto di laboratorio.

3. Quadro Normativo di Riferimento

Tipologia d’Indagine	Normativa di Riferimento
Misurazioni Ultrasoniche (NDT)	UNI EN 12504-4
Prove Sclerometriche (NDT)	UNI EN 12504-2
Prelievo Provini Cilindrici (Carotaggi)	UNI EN 12504-1
Prove di Compressione Uniassiale	UNI EN 12390-3:2009
Profondità di Carbonatazione	UNI EN 14630:2007

Indagini Diagnostiche Post-Sisma su una Torre Piezometrica

Erion Lako — Fri, 20 Sep 2013 14:57:15 +0000

1. Inquadramento e Quadro del Danno

Le criticità riscontrate si concentrano prevalentemente nell’interfaccia di appoggio tra le murature in laterizio e gli elementi in calcestruzzo armato, manifestandosi sotto forma di:

Lesioni e fessurazioni verticali lungo le linee di giunto;
Distacchi e caduta di porzioni di intonaco dal supporto.

In ottemperanza alle prescrizioni delle Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2008), è stata eseguita una campagna integrata di indagini geofisiche, georadar e controlli non distruttivi sul c.a., finalizzata alla caratterizzazione dei materiali, all’individuazione della tipologia di fondazione e alla classificazione sismica del sito.

2. Indagini Geofisiche e Inquadramento Sismico del Sito

A. Indagine Georadar (GPR) per le Fondazioni

Per la ricostruzione della geometria delle strutture di fondazione si è operato mediante Georadar, impiegando un’antenna monostatica/bistatica da $270\text{ MHz}$ , idonea a garantire il miglior compromesso tra profondità di penetrazione e risoluzione del segnale.

Esito: Il rilievo radar-stratigrafico ha individuato il piano di posa delle fondazioni a una profondità di $5,60\text{ m}$ dal piano di calpestio esterno dell’edificio ( $4,50\text{ m}$ dal piano campagna naturale, considerando la sopraelevazione della struttura).

B. Caratterizzazione Sismica mediante Metodo MASW

Ai fini della classificazione della risposta sismica locale ( $V_{s,30}$ , è stata condotta un’analisi sismica superficiale con metodologia MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves). Lo stendimento è stato posizionato nell’area a verde antistante, impiegando geofoni verticali con interasse di $2,00\text{ m}$ ed energizzazione a $2$ punti distanziati di $12\text{ m}$ .

Esito: L’inversione dello spettro di dispersione ha fornito un valore medio della velocità delle onde di taglio nei primi $30\text{ m}$ pari a $V_{s,30} = 207,6\text{ m/s}$ .
Classificazione del sottosuolo: In base alle NTC 2008, il valore riscontrato colloca il profilo stratigrafico nella Categoria C (terreni deposizionali da mediamente addensati a poco addensati).

3. Controlli Diagnostici sulle Strutture in C.A.

A. Metodo Combinato SonReb

Le indagini sulle strutture in calcestruzzo armato sono state condotte applicando la metodologia indiretta SonReb (combinazione di velocità ultrasonica $V$ ed indice di rimbalzo sclerometrico $S$ ), in stretta conformità con le raccomandazioni internazionali RILEM e le norme UNI EN 12504-2 / 12504-4.

Esito: Le letture dell’indice di rimbalzo sclerometrico (con valori medi registrati di $S \approx 44$ ) mostrano una distribuzione spaziale del tutto analoga a quella riscontrata per le velocità di propagazione degli impulsi ultrasonici, evidenziando una buona omogeneità del calcestruzzo e l’assenza di macro-difetti interni o variazioni significative tra le varie sezioni indagate.

B. Indagini Complementari (Pacometria e Carbonatazione)

Prove Pacometriche: Hanno consentito di individuare con precisione la geometria del campo d’armatura (posizione, copriferro e passo delle staffe e delle barre longitudinali).
Prove Colorimetriche: L’analisi con fenolftaleina su matrice di calcestruzzo ha permesso di determinare il profilo di penetrazione della carbonatazione e valutare lo stato di passivazione delle armature metalliche.

Indagini Diagnostiche e Controlli Non Distruttivi su una Cavàna a Venezia

Erion Lako — Fri, 19 Jul 2013 14:57:04 +0000

1. Inquadramento e Scopo dell’Intervento

La cavàna è il tipico ricovero coperto per imbarcazioni caratteristico della laguna di Venezia e delle vie navigabili dell’entroterra. Su incarico di uno Studio di Architettura ed Ingegneria di Venezia, è stata condotta una campagna di indagini diagnostiche per valutare lo stato di conservazione delle strutture in calcestruzzo armato appartenenti alla cavàna del Comando dei Vigili del Fuoco di Venezia.

Per la caratterizzazione dei materiali e l’individuazione della geometria profonda sono state impiegate le seguenti metodologie non distruttive (NDT):

Metodo Combinato SonReb (Ultrasuoni + Sclerometro): Per stimare la resistenza a compressione e la qualità omogenea del calcestruzzo in opera;
Prove Pacometriche: Per localizzare le barre d’armatura, determinare lo spessore del copriferro e il passo delle staffe;
Sonic Integrity Test (SIT / PIT): Per la determinazione non distruttiva della lunghezza dei pali di fondazione;
Indagine Georadar (GPR): Eseguita lungo la banchina di attracco per rilevare eventuali vuoti, anomalie o lesioni del piano di posa.

2. Stato di Conservazione e Diagnostica del Calcestruzzo

A. Quadro Fessurativo e Degrado Visivo

Le zone di prova sulle strutture emerse (pilastri ed elevate travi di collegamento) sono state selezionate con particolare attenzione in ragione dello stato di degrado avanzato causato dall’ambiente lagunare altamente aggressivo (attacco da cloruri, cicli di bagnasciuga e dilavamento). Sono stati riscontrati:

Fessurazioni longitudinali e distacco/espulsione del copriferro;
Fenomeni marcati di corrosione con riduzione di sezione delle armature metalliche affioranti;
Disgregazione e depolverizzazione della matrice cementizia.

B. Valutazione Ultrasonica della Qualità della Matrice

L’analisi dei valori di velocità di propagazione delle onde elasto-acustiche ( $V$ ) ha consentito di classificare la qualità del calcestruzzo nei diversi elementi strutturali:

Pilastri e Trave di collegamento: I valori di velocità riscontrati classificano la matrice di calcestruzzo come “discutibile / mediocre” ( $V < 3500\text{ m/s}$ ), confermando un rilevante stato di porosità e fessurazione interna.
Pali di fondazione: I rilievi sulle teste dei pali evidenziano velocità superiori, con una qualità del calcestruzzo definibile come “buona / omogenea” ( $V > 3800\text{ m/s}$ ).

3. Caratterizzazione dei Pali di Fondazione (Sonic Integrity Test)

L’indagine di integrità ad alto rendimento Sonic Integrity Test (SIT), condotta applicando un impulso meccanico sulla testa del palo e registrando l’onda di risposta mediante accelerometro, ha consentito di ricavare la risposta dinamica dei pali battuti in c.a. centrifugato.

Risultato: La lunghezza dinamica dei pali di fondazione indagati varia da $12,50\text{ m}$ a $13,20\text{ m}$ dalla quota di test, confermando la continuità dello stelo fino alla profondità di attestazione ed escludendo presenza di importanti lesioni o discontinuità strutturali lungo il fusto sott’acqua.

Indagini Diagnostiche per la Valutazione della Vulnerabilità e Adeguamento Antisismico

Erion Lako — Thu, 23 May 2013 14:56:51 +0000

1. Inquadramento e Danni Riscontrati

L’immobile industriale oggetto dell’indagine ha evidenziato il crollo parziale della copertura e danni localizzati alla base di diversi elementi portanti verticali. L’analisi cinematico-strutturale ha confermato che il crollo degli elementi di copertura è stato innescato prevalentemente dalla mancanza di un vincolo meccanico d’unione tra travi e pilastri (connessioni ad attrito disaccoppiate dalle azioni sismiche orizzontali).

2. Protocollo Operativo e Metodologie d’Indagine

Per consentire allo Studio di Ingegneria incaricato di redigere il progetto di adeguamento/miglioramento antisismico, è stata condotta una campagna di indagini strutturali e geofisiche per la caratterizzazione geometrica e meccanica del fabbricato:

Georadar (GPR): Rilievo non distruttivo per la determinazione della geometria, tipologia e profondità di posa dei plinti di fondazione;
Prove Pacometriche e Scansioni GPR: Localizzazione, conteggio e determinazione del diametro e del copriferro delle armature ordinarie e da precompressione (c.a. e c.a.p.);
Metodo Combinato SonReb (Ultrasuoni + Sclerometro): Valutazione dell’omogeneità della matrice cementizia e stima indiretta della resistenza a compressione del calcestruzzo in opera;
Carotaggi e Prove di Schiacciamento: Prelievo di provini cilindrici in calcestruzzo e successiva prova di compressione uniassiale in laboratorio (UNI EN 12390-3) per la taratura dei valori SonReb;
Prova Colorimetrica (Fenolftaleina): Determinazione della profondità di carbonatazione della matrice di calcestruzzo (UNI EN 14630);
Verifica Inclinometrica della Verticalità: Misurazione dei fuori piombo e delle eccentricità dei pilastri mediante inclinometro digitale ad alta precisione.

3. Qualificazione degli Operatori e Garanzia di Qualità

Tutte le attività di prova in cantiere (SonReb, Pacometria, Georadar, Colorimetria e Prelievi) sono state eseguite da operatori tecnici certificati da RINA S.p.A. (organismo accreditato ACCREDIA) come Esperti di $III^\circ$ Livello per la conduzione di Prove Non Distruttive (PND) ed esami diagnostici su strutture in c.a., c.a.p. e muratura.