Rilievo strutturale edifici in muratura
individuazione delle murature portanti
rilievo dei muri portanti:
geometria
tipologia costruttiva
materiali
tessitura
caratteristiche costruttive degli orizzontamenti
(archi e volte, presenza di catene)
rilievo dell'orditura e della geometria dei solai
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Per MURATURE ESISTENTI la determinazione delle
caratteristiche è un problema molto delicato, che coinvolge
numerosi aspetti:
•
Individuazione della tipologia costruttiva e della tessitura
•
Caratterizzazione della muratura
•
Quadro fessurativo
Elementi murari: particolare attenzione a
• tipologia costruttiva, tessitura, collegamenti fra gli strati
(molto utile il ricorso alla manualistica volta al recupero
delle tradizioni costruttive locali, ove esista; nel caso di
murature intonacate, è possibile individuare la tessitura
con una leggera umidificazione o bagnatura delle
superficie)
• collegamenti fra murature che si intersecano (presenza di
lesioni, stonacatura)
• presenza di vuoti (canne fumarie, ecc) o di vani
preesistenti tamponati con collegamenti poco efficaci
• presenza di tiranti e catene (verificare la continuità e gli
ancoraggi)
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Tipologia costruttiva
Tessitura
Occorre ricordare che in generale:
• se una muratura è ben intessuta (il caso ideale: muratura di
blocchi squadrati con ortostati e diatoni opportunamente
alternati), la malta serve solo per regolarizzare i contatti; la
qualità della malta ha poca influenza sulla qualità della
muratura
Tessitura
• se la muratura non è ben intessuta, la resistenza della malta
assume un ruolo fondamentale
Questa osservazione è utile anche per individuare quali tipi di
prove è più opportuno effettuare
Tessitura
• presenza di vuoti o cavità
Tessitura - presenza di irregolarità
INDIVIDUAZIONE DELLA TESSITURA
INDIVIDUAZIONE DI IRREGOLARITA’
In presenza di intonaco, si può ricorrere ad inumidire la
parete e ad osservarla mentre asciuga: la diversa natura di
malta ed elementi, pietre o blocchi, fa sì che i diversi
materiali asciughino in tempi diversi, cosicché si può
individuare la trama.
Importante è l’individuazione di irregolarità nella parete
muraria:
• Canne fumarie
• Architravi
• Vani riempiti, non solidarizzati …
INDIVIDUAZIONE DELLA TESSITURA
INDIVIDUAZIONE DI IRREGOLARITA’
Una tecnica particolarmente efficace è la termografia:
particolare tecnica fotografica basata sul fatto che materiali
diversi hanno diversa emissione di calore.
Per la determinazione della tessitura, la presenza dell'intonaco
può creare delle difficoltà.
Per l'individuazione di canne fumarie, cordoli, aperture
richiuse, ecc., è molto efficace.
INDAGINI TERMOGRAFICHE
PROVE DI CARATTERIZZAZIONE
MECCANICA
Estrazione di campioni di muratura e prove in laboratorio:
 non sempre è possibile:
no per murature in pietra
no per murature in più strati
no per murature con malte deboli o quasi inesistenti
 spesso i campioni risultano disturbati
 quando è possibile, si possono fare prove di compressione
in analogia alle murature nuove
 quando non è possibile, se si tratta di murature di mattoni si
può cercare di estrarre degli elementi su cui fare prove di
compressione e campioni di malta di cui determinare la
composizione; si possono usare le formule o le tabelle
 per murature in pietra, si cerca di determinare la natura dei
materiali e la tipologia costruttiva; poi si possono ricavare
valori di riferimento per analogia.
Valori di riferimento: Tab. C8A.2.1 Circ. 617
Valori di riferimento: Tab. C8A.2.2 Circ. 617
PROVE DI LABORATORIO
prove meccaniche
Prove sulle malte
prove chimico-fisiche
Prove su pietre e mattoni,
nuovi e danneggiati
prove meccaniche
prove fisiche
prove chimiche
prove di durabilità
misura del degrado
Prove su campioni di muratura: è difficile prelevare
campioni di dimensioni significative e indisturbati, tali da
rappresentare le caratteristiche del materiale in situ
PROVE IN SITU
Per individuare:
• la tipologia costruttiva
• la tessitura
• il tipo di materiali
Per fornire informazioni di larga massima su:
• lo stato tensionale
• le caratteristiche deformative
• le caratteristiche di resistenza
CAROTAGGI
ENDOSCOPIA
ispezione diretta in piccoli scassi o in fori praticati mediante
carotaggio fornisce una stratigrafia della sezione:
• natura della muratura
• tipo di materiali
• presenza di vuoti o distacchi
• presenza di fenomeni fessurativi interni
• verifica dei risultati di interventi di consolidamento
mediante iniezioni
MARTINETTI PIATTI
MARTINETTI PIATTI
MARTINETTI PIATTI
MARTINETTI PIATTI
Determinazione dei livelli di sforzo
MARTINETTI PIATTI
Determinazione dei livelli di sforzo
MARTINETTI PIATTI
Determinazione dei livelli di sforzo
Valutazione di differenze di tensione dovute a:
danneggiamento strutturale:
rotazione
fuori piombo
non uniforme
distribuzione dei carichi
MARTINETTI PIATTI
misura della deformabilità e della resistenza
MARTINETTI PIATTI
misura della deformabilità e della resistenza
Se il peso della muratura al di sopra dei martinetti non è
sufficientemente grande, può verificarsi che la rottura avvenga
al di fuori del campione interposto fra i martinetti. Allora la
prova risulta incompleta perché non si giunge alla rottura del
campione compresso.
INDAGINI SONICHE
Si basano sulla generazione di impulsi sonici (frequenze di
2020000 Hz) in un punto della struttura e sulla misura del
tempo di attraversamento e quindi della velocità dell'onda nella
muratura.
La velocità di propagazione delle onde elastiche è correlata con
le caratteristiche meccaniche e fisiche del materiale (r, n, E)
Si ottiene una indicazione di massima sulla qualità della
muratura:
V < 1000 m/s murature danneggiate, presenza di vuoti
1000 m/s < V < 2000 m/s maggioranza delle murature esistenti
V > 2000 m/s murature accuratamente costruite e conservate,
con buona resistenza
Tomografia sonica
Il rilievo delle velocità lungo diversi percorsi consente di
effettuare una mappatura delle velocità
Si possono individuare materiali diversi e la presenza di vuoti
Profili sismici
I profili sismici vengono eseguiti con modalità operative
simili alle indagini sismiche a rifrazione sul terreno. Si
utilizza una stesa di sensori (dodici nel nostro caso) lunga
circa 2 metri. Per fornire l’energia si utilizza una piccola
massa battente (un martello strumentato con un sensore per il
trigger del sismografo). In funzione dell’accessibilità, le
battute si fanno alle estremità dei profili dei sensori e/o in
posizione intermedia.
Il trattamento dei dati prevede una fase iniziale, lunga e delicata, nella quale si
procede alla lettura dei tempi di primo arrivo del segnale sui sismogrammi.
Successivamente si costruiscono le dromocrone, cioè i grafici dei tempi di arrivo
del segnale in funzione della distanza del sensore dal punto di battuta. La
pendenza dei tratti rettilinei delle dromocrone permette di ricavare la velocità di
propagazione delle onde sismiche anche in presenza di irregolarità e difetti
superficiali (cosa che non avviene con le cosiddette misure soniche). Non solo,
le misure così effettuate permettono di scartare i dati troppo disturbati da
irregolarità o dal rumore, rendendo più affidabile la stima delle velocità stesse.
CHIESA POGGIO ROIO
POSIZIONE T1
2.5
V=875 m/s
V=1060 m/s
2
V=950 m/s
1.5
V=1110 m/s
Tempo (ms)
Dai valori di velocità, si possono
dedurre valori indicativi dei
moduli elastici, sulla base dei
risultati di esperienze precedenti.
Posizione T1
sparo dal basso
sparo dal basso
sparo dall'alto
sparo dall'alto
1
0.5
0
0
0.4
0.8
1.2
1.6
Distanza geofono dal piano di calpestio (m)
2
2.4
1.Profili sismici
I profili sismici vengono eseguiti con modalità operative simili alle indagini
sismiche a rifrazione sul terreno. Si utilizza una stesa di sensori (dodici nel
nostro caso) lunga circa 2 metri. Per fornire l’energia si utilizza una piccola
massa battente (un martello strumentato con un sensore per il trigger del
sismografo). In funzione dell’accessibilità, le battute si fanno alle estremità
dei profili dei sensori e/o in posizione intermedia.
PROVE DI CARATTERIZZAZIONE
A TAGLIO IN SITU
Sono prove notevolmente invasive ed impegnative
L’interpretazione dei risultati non è ancora ben definita
Sono eseguite ancora a scopo di ricerca
PROVE DI COMPRESSIONE
DIAGONALE
Profilo metallico
doppio C
Profilo metallico
doppio C
Martinetto idraulico
Profilo metallico
doppio C
Martinetto idraulico
Profilo metallico
doppio C
Angolare
Angolare
D1
D4
D3
1200
1200
D2
Barra filettata:
elemento di contrasto
Barra filettata:
elemento di contrasto
Angolare
Profilo metallico
doppio C
Angolare
1200
700
1200
500
500
700
Profilo metallico
doppio C
PROVE DI COMPRESSIONE
E TAGLIO
test di due maschi murari contrapposti
Martinetto per la spinta orizzontale
A
Elementi metallici di contrasto
Martinetti per il carico verticale
298
Martinetti per il carico verticale
Elementi metallici di contrasto
Trasduttori di spostamento
tipo LVDT
Traversa metallica di ripartizione
50
Traversa metallica di ripartizione
30
100
42
100
15
100
Barre metalliche
70
60
100
60
15
Barre metalliche
Barre metalliche passanti
Profilato metallico a C
Profilato metallico a C
A
Barre metalliche passanti
VISTA FRONTALE
SEZIONE A-A
PROVE DI COMPRESSIONE
E TAGLIO
Test di Sheppard
Quadro fessurativo
Il rilievo del quadro fessurativo è fondamentale per decidere
della qualità della muratura e sulla necessità di interventi
La presenza di molte lesioni diffuse è indice di una muratura non
più connessa, sulle cui risorse di resistenza non si può far grande
affidamento
Una grossa lesione isolata, causata ad es. da un cedimento, dà
luogo a due porzioni di muratura ancora sane e capaci di
svolgere, nel nuovo assetto, una valida funzione statica
Riferimenti bibliografici
Rossi P.P.: "Prove distruttive e non distruttive per la caratterizzazione
meccanica dei materiali, ISMES Bollettino n. 130, Bergamo, 1980
Borri, Corradi, Vignoli: “Il problema della valutazione della resistenza a
taglio della muratura mediante prove sperimentali”, X Congr. Naz.
L’ingegneria sismica in Italia, Potenza, 2001.
Sheppard, P.F.: "In-situ test of the shear strength and deformability of an 18°
century stone-and-brick masonry wall", 7° IBMaC, Melbourne, Australia,
1985.
Marchisio et al: "Diagnostica non pervasiva con metodologie dinamiche di
origine geofisica sulle strutture murarie di edifici monumentali", Science
and Technology for Cultural Heritage, 2001.
Borri, De Maria: "Indice di qualità muraria".
Angelini L., Beconcini M.L., Sassu M.: "Prove di compressione e taglio in
sito su pannelli in muratura: la tecnica dei maschi murari contrapposti", Atti
12° Congr. Naz. "L'Ingegneria Sismica in Italia", Pisa, giugno 2007