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METODO DI PROVA
PROVA DI CARICO STATICO SU SOLAIO MEDIANTE CARICHI CONCENTRATI
La prova di carico su solaio con carico concentrato prevede l’applicazione sul campo di
una o più forze verticali agenti su impronte di area limitata.
Il carico di prova viene desunto dagli elaborati di progetto o dalla normativa vigente in
funzione della destinazione d’uso, tenendo conto di eventuali sovraccarichi permanenti non
in opera al momento della verifica. Come riportato al punto 9.2 delle NTC 2008
(relativamente alle prove di collaudo su nuove costruzioni): “Le prove di carico sono prove di
comportamento delle opere sotto le azioni di esercizio. Queste devono essere, in generale,
tali da indurre le sollecitazioni massime di esercizio per combinazioni caratteristiche (rare). In
relazione al tipo della struttura ed alla natura dei carichi le prove possono essere
convenientemente protratte nel tempo, ovvero ripetute su più cicli.”
-
-
Tipologia di carico e modalità di applicazione
Il carico di prova è rappresentato da una o più forze verticali realizzate con cilindri
idraulici a contrasto sul solaio superiore. Il sistema di spinta è composto dalle seguenti
parti principali:
Cilindri oleodinamici a semplice effetto e corsa breve, con spinta max di 100 kN;
Pompa idraulica manuale da 700 bar con valvola a spillo per la regolazione fine del
flusso di mandata/ritorno;
Trasduttore di forza da 50 kN (solo su una posizione di spinta);
Traverse di ripartizione inferiore (cm 100 x 18);
Traverse di ripartizione superiore;
Prolunghe di spinta con regolazione di estensione;
Tubi e raccordi vari.
Ciascun cilindro oleodinamico esercita una spinta sulla traversa di ripartizione inferiore,
mentre la forza di reazione viene trasmessa al solaio superiore attraverso la prolunga
estensibile e la traversa superiore.
I collegamenti alle traverse inferiore e superiore sono realizzati rispettivamente, con
snodo sferico e testa a snodo, al fine di evitare eccentricità sulla colonna di carico.
Il rilievo dell’entità del carico avviene per mezzo di un trasduttore di forza posto sopra
una delle traverse di base, mentre la gestione del medesimo è affidata ad un sistema
idraulico manuale con valvola a spillo per la regolazione fine della rampa di carico/scarico.
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Determinazione del carico equivalente di prova
La corrispondenza tra uno o più carichi concentrati applicati e carico distribuito di
riferimento viene calcolata eguagliando i momenti flessionali di mezzeria prodotti dalle due
tipologie di carico.
Il carico di prova da applicare, equivalente al carico distribuito risulta:
Feq = CR CV·q·l
dove:
Feq =
carico concentrato equivalente al carico distribuito
(in termini di sollecitazioni flessionali);
q =
carico distribuito sul solaio;
l
luce del solaio
=
CR =
coefficiente di collaborazione trasversale
CV =
coefficiente funzione del grado di vincolo che, per carichi concentrati in mezzeria, può
assumere i seguenti valori limite:
C2 = 0,33 doppio incastro, C2 = 0,50 doppio appoggio.
Disponendo due carichi concentrati, uno ad un terzo ed il secondo a due terzi della
luce, l’equivalenza del carico prescinde dal tipo di vincolo.
Per la determinazione del grado di collaborazione trasversale occorre considerare la
deformata trasversale del solaio nella sezione di mezzeria e cioè in corrispondenza della
linea di applicazione del carico concentrato.
Allo scopo vengono in genere disposti da 3 a 5 strumenti di misura lungo l'asse
trasversale di mezzeria con passo costante.
Determinazione dell’incremento di carico per effetto della ripartizione trasversale
Quando la superficie caricata presenta uno sviluppo, in direzione ortogonale all’orditura
del solaio minore della luce del medesimo solaio si deve prevedere un incremento del carico
agente sull’impronta/e per compensare gli effetti della ripartizione trasversale.
Metodo teorico
Tale coefficiente, denominato CR, viene desunto da valori tabulati in funzione del
rapporto tra i momenti d’inerzia trasversale e longitudinale, e del grado di vincolo.
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Metodo sperimentale
Per la determinazione sperimentale del grado di collaborazione trasversale occorre
considerare la deformata trasversale del solaio nella sezione centrale.
Allo scopo vengono disposti degli strumenti di misura lungo l'asse trasversale di
mezzeria ad una mutua distanza costante, effettuando un ciclo di precarico.
Feq
Trasduttori di spostamento
Carico concentrato
d
d
d
f2
f3
f4
f5
L
d
d
d
Deformata trasversale
d
Chiamando con f2, f3, f4 e f5, le frecce rilevate dai trasduttori di spostamento nelle
posizioni Pos. 2, 3,4 e 5 la semiarea della deformata è:
f5·d+ f4·d + f3·d + f2·d/2.
Ipotizzando una deformata simmetrica, l'area totale è il doppio della precedente.
Dividendo l'area della deformata per la freccia f2, otteniamo la fascia collaborante "B".
La sezione collaborante "B" è quella che immaginariamente si deformerebbe della
stessa ampiezza del punto centrale caricato, racchiudendo la stessa area della deformata
trasversale reale.
Dividendo la grandezza “B” per la larghezza di carico L, otteniamo il coefficiente CR,
con cui si deve amplificare il carico distribuito q, per tener conto anche del contributo di
resistenza delle zone di solaio contigue a quella caricata
Quando nel corso della prova viene utilizzato più di un cilindro idraulico sulla linea
trasversale, ampliando la fascia direttamente caricata, per la determinazione della
ripartizione trasversale si può utilizzare anche un solo cilindro.
Nel computo della deformata si ricorre al principio di sovrapposizione degli effetti, ossia
alla deformata del punto di carico uno può essere sovrapposta alla medesima deformata
traslata però nella posizione di carico due (valore totale = semi-deformata x 4).
L’area totale va divisa per la freccia massima della deformata finale e per la larghezza
della fascia di carico.
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Rilievo degli spostamenti verticali
Gli spostamenti verticali vengono rilevati mediante un sistema di misura composto da:
- Trasduttori elettronici di spostamento LVDT DC/DC installati su apposite aste telescopiche
caricate a molla e portate a contatto dell'intradosso del solaio da verificare;
- Unità di acquisizione dati Wi-fi con scheda di acquisizione a 16 canali di input analogico
(Volt) con 4 diverse scale di lettura.
- Driver di Acquisizione e Software di elaborazione dati.
Si riportano di seguito le caratteristiche dei componenti il sistema di misura:
Componente
Campo di
misura
Ripetibilità
Errore di Linearità
massimo
Voltaggio in uscita
Trasduttori di
spostamento LVDT
DC/DC
0-12,7 mm
0-25,4mm
0,0006 mm
< 0,07 % f.s.
(centrale)
Da 0 a 5 VDC
Componente
Campo di
misura
Interfaccia di
comunicazione
Risoluzione
Canali
Sensibilità
Errore
massimo di
accuratezza
Centralina di
acquisizione
(DAQ)
+/- 10 V
IEEE 802.11 g
(Wi-Fi) e
Ethernet
16 bit
n°16 di tipo
differenziale
96 V
6230 V
t 70°
Il numero di strumenti utilizzati dipende dai parametri che si intendono rilevare oltre la
freccia del solaio.
La freccia in mezzeria viene calcolata sottraendo dal valore dello spostamento
misurato in posizione baricentrica rispetto al carico i cedimenti vincolari:
f = mz – (a+b)/2
dove:
mz è l'abbassamento rilevato dal sensore nella posizione di mezzeria;
a e b sono gli abbassamenti rilevati dai sensori posti in corrispondenza dei vincoli;
La posizione degli strumenti viene riportata nei risultati di prova e nell’elaborato grafico
allegato.
I risultati comprendono il grafico carico-freccia e carico-tempo.
I dati rilevati nel corso della prova vengono riportati in forma tabellare, riducendo
notevolmente il numero delle letture (secondo un algoritmo basato sullo spostamento minimo
di 0,03 mm della posizione centrale), in quanto, alla frequenza di acquisizione adottata, pari
generalmente a 2 Hz/ch, si ottengono in genere oltre i 10000 punti per canale.
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ESEMPIO DI PROVA
PROVE DI CARICO STATICO SU SOLAIO MEDIANTE
CARICO CONCENTRATO
Identificazione del manufatto :
Descrizione :
- Parte d’opera:
Normativa di riferimento:
- Carico di prova:
- Tipo di carico applicato:
- Carico distribuito equivalente:
xxxxxxxxxxxxxxxxxx-xxxxxxxxxxxxx
Solaio 1° Impalcato (xxxxxxxxxxxxx)
D.M. Infrastrutture e Trasporti 14 Gennaio 2008
36 kN
Carico concentrato in mezzeria
3,50 kN/m2
- Luce solaio:
- Tipologia solaio:
- Data di prova :
5,80 m
solaio SAP
25 Luglio 2013
- Condizioni di prova:
Coefficiente CR:
Coefficiente CV:
1,40
0,44 (semincastro)
RISULTATI DELLA PROVA
Sul solaio sono stati eseguiti 2 cicli di carico scarico, al termine dei quali sono stati
rilevati i seguenti valori degli abbassamenti in mezzeria, al netto dei cedimenti vincolari e del
residuo del ciclo precedente:
1° Ciclo
2° Ciclo
(carico max = 24 kN)
- Freccia d'inflessione istantanea a carico massimo:
0,54 [mm]
0,91 [mm]
- Freccia d'inflessione riscontrata dopo 5 - 20 minuti
dall'applicazione del carico massimo:
0,56 [mm]
0,93 [mm]
- Freccia residua allo scarico 3 - 10 minuti dalla
rimozione completa del carico:
0,00 [mm]
0,06 [mm]
7,5 %
19,4 %
- Rapporto Area Isteresi/Area Carico:
Responsabile della Sperimentazione
Dott. Xxxxxxxx xxxxxxxxx
______________________
Responsabile della Revisione
Dott. Xxxxxxxxx xxxxxxxxxx
______________________
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Prova N°1 - TABELLA DELLE MISURAZIONI
Tempo
min
sec
Carico
concentrato
totale
Carico
distribuito
equivalente
[kN]
[kN/m ]
2
24/07/2013
Spostamenti verticali
ch1
ch2
ch3
ch4
ch5
[mm]
[mm]
[mm]
[mm]
[mm]
.
Mz.
Vinc.
Vinc
Freccia in
mezzeria
[mm]
0
11
1,10
0,10
0,045
0,029
0,009
-0,001 -0,001
0,030
0
17
2,19
0,20
-0,009
-0,012
-0,014 -0,001 -0,004
-0,009
0
20
2,21
0,21
0,023
0,026
0,037
-0,001 -0,006
0,029
0
25
2,27
0,21
0,010
-0,005
-0,012
0,001
0,002
-0,007
1
29
3,86
0,36
0,039
0,029
0,014
0,004
0,003
0,026
1
37
4,92
0,46
0,067
0,059
0,041
-0,002 0,002
0,059
1
46
6,40
0,60
0,098
0,091
0,070
0,004 -0,002
0,090
2
29
7,53
0,70
0,131
0,128
0,105
0,005
0,010
0,120
2
53
8,76
0,82
0,165
0,162
0,133
0,014
0,009
0,151
3
6
10,54
0,98
0,199
0,195
0,172
0,014
0,011
0,183
3
13
11,56
1,08
0,224
0,223
0,196
0,012
0,009
0,213
3
29
12,91
1,20
0,254
0,254
0,225
0,008
0,006
0,247
4
50
14,59
1,36
0,291
0,295
0,264
0,018
0,013
0,280
4
54
15,80
1,47
0,324
0,326
0,294
0,014
0,010
0,314
5
1
17,27
1,61
0,355
0,360
0,324
0,015
0,011
0,347
5
19
18,38
1,72
0,385
0,393
0,351
0,013
0,011
0,381
5
57
17,82
1,66
0,371
0,365
0,324
0,018
0,012
0,350
6
14
18,71
1,75
0,396
0,398
0,355
0,018
0,017
0,380
6
36
19,27
1,80
0,423
0,432
0,401
0,019
0,017
0,413
6
47
21,42
2,00
0,450
0,465
0,428
0,023
0,015
0,446
6
54
22,63
2,11
0,485
0,495
0,457
0,019
0,016
0,477
7
2
23,93
2,23
0,513
0,532
0,486
0,013
0,020
0,515
7
7
25,47
2,38
0,550
0,564
0,525
0,020
0,016
0,546
10
50
23,04
2,15
0,526
0,536
0,496
0,019
0,021
0,516
10
58
21,80
2,03
0,503
0,507
0,466
0,024
0,020
0,484
11
7
20,73
1,93
0,477
0,473
0,442
0,021
0,023
0,451
11
24
18,88
1,76
0,434
0,439
0,397
0,022
0,021
0,417
11
39
17,45
1,63
0,403
0,406
0,369
0,019
0,018
0,387
11
52
16,24
1,51
0,366
0,370
0,344
0,017
0,016
0,354
12
6
15,02
1,40
0,330
0,331
0,304
0,009
0,014
0,320
12
23
13,77
1,28
0,296
0,297
0,268
0,005
0,010
0,290
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Tempo
Carico
concentrato
totale
Carico
distribuito
equivalente
2
Spostamenti verticali
ch1
ch2
ch3
ch4
ch5
Freccia in
mezzeria
min
sec
[kN]
[kN/m ]
[mm]
[mm]
[mm]
[mm]
[mm]
[mm]
12
46
12,51
1,17
0,263
0,264
0,240
0,003
0,006
0,259
13
17
11,01
1,03
0,238
0,229
0,208
-0,001 0,004
0,228
13
43
9,74
0,91
0,199
0,193
0,172
-0,003 0,001
0,194
14
31
8,39
0,78
0,170
0,158
0,136
-0,011 -0,001
0,164
14
46
5,81
0,54
0,124
0,105
0,087
-0,010 -0,002
0,111
14
47
4,27
0,40
0,081
0,068
0,044
-0,009 -0,012
0,078
15
3
6,13
0,57
0,104
0,102
0,080
-0,011 -0,006
0,111
15
5
8,15
0,76
0,150
0,147
0,124
-0,009 -0,003
0,153
15
12
6,28
0,59
0,112
0,097
0,087
-0,006 -0,005
0,102
15
39
4,81
0,45
0,079
0,060
0,050
-0,012 -0,006
0,069
15
43
2,63
0,25
0,028
0,015
0,005
-0,009 -0,005
0,022
16
49
1,42
0,13
-0,007
-0,018
-0,023 -0,011 -0,006
-0,010
18
0
2,38
0,22
0,012
0,013
-0,002 -0,015 -0,004
0,023
18
12
4,00
0,37
0,051
0,043
0,028
-0,012 -0,009
0,053
18
17
5,41
0,51
0,084
0,077
0,061
-0,010 -0,005
0,084
18
20
6,55
0,61
0,115
0,109
0,089
-0,006 -0,005
0,115
19
17
7,78
0,73
0,135
0,136
0,109
-0,015 -0,007
0,147
19
25
9,39
0,88
0,171
0,171
0,146
-0,015 -0,009
0,183
19
32
10,71
1,00
0,203
0,205
0,176
-0,017 -0,010
0,218
19
41
12,28
1,15
0,241
0,237
0,211
-0,015 -0,011
0,250
19
51
13,43
1,25
0,270
0,268
0,235
-0,014 -0,010
0,280
20
31
14,85
1,39
0,295
0,299
0,266
-0,012 -0,012
0,311
20
37
16,11
1,50
0,324
0,329
0,294
-0,015 -0,011
0,341
20
45
17,36
1,62
0,353
0,363
0,327
-0,024 -0,016
0,383
20
55
19,04
1,78
0,398
0,401
0,362
-0,014 -0,011
0,413
21
1
20,51
1,91
0,429
0,435
0,394
-0,012 -0,005
0,444
21
23
21,56
2,01
0,452
0,462
0,419
-0,010 -0,018
0,476
21
36
23,03
2,15
0,488
0,500
0,453
-0,012 -0,008
0,511
21
45
24,56
2,29
0,520
0,535
0,489
-0,012 -0,008
0,545
23
25
25,58
2,39
0,562
0,576
0,526
-0,004 0,001
0,577
23
41
27,55
2,57
0,585
0,608
0,560
-0,004 -0,003
0,611
23
53
28,95
2,70
0,618
0,642
0,595
-0,003 0,003
0,642
24
8
30,18
2,82
0,650
0,675
0,625
-0,003 0,006
0,674
24
37
30,98
2,89
0,676
0,705
0,650
-0,002 0,003
0,705
25
27
31,89
2,98
0,710
0,737
0,680
-0,003 0,000
0,739
25
39
31,44
2,93
0,692
0,710
0,657
0,000
0,002
0,709
26
50
32,33
3,02
0,717
0,745
0,683
0,001
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Foglio 8/10
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Tempo
Carico
concentrato
totale
Carico
distribuito
equivalente
2
Spostamenti verticali
ch1
ch2
ch3
ch4
ch5
Freccia in
mezzeria
min
sec
[kN]
[kN/m ]
[mm]
[mm]
[mm]
[mm]
[mm]
[mm]
26
58
33,66
3,14
0,746
0,775
0,717
-0,010 0,002
0,779
27
7
34,94
3,26
0,780
0,809
0,754
-0,004 0,001
0,811
27
20
36,11
3,37
0,810
0,843
0,784
-0,002 0,005
0,841
27
29
37,07
3,46
0,835
0,874
0,809
-0,001 0,003
0,873
28
18
37,71
3,52
0,867
0,902
0,839
-0,006 0,003
0,903
35
20
37,49
3,50
0,888
0,930
0,860
-0,013 -0,010
0,941
38
15
36,17
3,37
0,882
0,908
0,855
0,005
0,005
0,904
38
25
34,12
3,18
0,838
0,876
0,812
0,006
0,004
0,871
38
30
32,55
3,04
0,807
0,844
0,779
0,004
0,004
0,840
38
36
31,07
2,90
0,778
0,807
0,749
0,001
0,004
0,804
38
43
29,54
2,76
0,746
0,776
0,717
0,003
0,000
0,774
38
51
28,07
2,62
0,717
0,746
0,685
0,004
0,005
0,741
38
59
26,94
2,51
0,690
0,713
0,660
0,000
0,006
0,709
39
12
25,39
2,37
0,658
0,681
0,625
0,004
0,005
0,676
39
29
23,95
2,23
0,625
0,647
0,593
0,000
0,002
0,646
39
39
22,58
2,11
0,595
0,616
0,562
0,001
0,002
0,614
39
44
21,41
2,00
0,566
0,580
0,533
-0,002 0,000
0,581
39
51
19,93
1,86
0,534
0,548
0,497
-0,005 0,003
0,549
39
57
18,80
1,75
0,503
0,517
0,472
-0,001 -0,001
0,518
40
5
17,67
1,65
0,479
0,480
0,442
-0,007 0,000
0,483
40
18
16,24
1,51
0,438
0,447
0,404
-0,009 -0,003
0,453
40
26
14,93
1,39
0,408
0,414
0,377
-0,009 -0,008
0,423
40
32
13,67
1,28
0,377
0,380
0,340
-0,012 -0,009
0,391
40
39
12,61
1,18
0,340
0,349
0,310
-0,013 -0,009
0,360
40
48
11,32
1,06
0,315
0,317
0,280
-0,017 -0,007
0,329
40
54
10,21
0,95
0,280
0,283
0,247
-0,017 -0,013
0,298
41
1
9,16
0,85
0,254
0,249
0,220
-0,018 -0,011
0,263
41
12
7,92
0,74
0,218
0,213
0,189
-0,022 -0,014
0,231
41
25
6,71
0,63
0,188
0,180
0,161
-0,021 -0,016
0,199
41
49
5,27
0,49
0,155
0,150
0,125
-0,023 -0,015
0,169
42
0
4,16
0,39
0,122
0,120
0,097
-0,023 -0,012
0,138
42
9
3,17
0,30
0,089
0,087
0,069
-0,026 -0,013
0,107
42
26
1,93
0,18
0,058
0,057
0,038
-0,021 -0,018
0,077
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Prova n°1 - GRAFICO CARICO – SPOSTAMENTO
Prova n°1 - GRAFICO CARICO – TEMPO
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PROVA 1
Disposizione del carico e dei trasduttori
5
300
50
1
100
2
204
580
100
3
75
75
aula 3 P,1° 556
aula 10 P,T, 596
4
Determinazione ripartizione trasversale
5
1
75
2
75
3
75
4
580
100
aula 3 P,1° 556
aula 10 P,T, 596
LEGENDA
Impronta di carico
Fascia di solaio direttamente interessata dal carico
Trasduttore di spostamento