Comune de L’Aquila (AQ)
Palazzo del Governo
Relazione tecnica: indagini diagnostiche per la caratterizzazione
tipologica e meccanica delle murature dell’edificio
EXPIN s.r.l. – Advanced Structural Control – www.expin.it START CUBE - Via Croce Rossa 112, 35129 Padova
C.F. e P.I. 04502850284 – R. Imprese PD - REA n. 394965 TEL. 049 869 7507 – FAX 049 869 7511 – [email protected]
ing. Filippo Casarin
Collaboratori: ing. Paolo Girardello, ing. Federico Zen
Data: 26/09/2011
Consegna
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 2
INDICE GENERALE
1
Introduzione ............................................................................................................... 5
2
Contesto normativo .................................................................................................... 6
3
Descrizione generale del programma d’indagini......................................................... 8
4
Prove di martinetto piatto ........................................................................................... 9
4.1
Prova di martinetto piatto singolo .......................................................................10
4.2
Prova di martinetto piatto doppio .......................................................................12
4.3
Risultati della campagna di prove di martinetto piatto ........................................15
4.3.1
Test di martinetto piatto singolo MPS D2 ....................................................21
4.3.2
Test di martinetto piatto doppio MPD D2 ....................................................23
4.3.3
Test di martinetto piatto singolo MPS A2 ....................................................27
4.3.4
Test di martinetto piatto doppio MPD A2 .....................................................29
4.4
5
Prove soniche ...........................................................................................................34
5.1
Tecnica di esecuzione .......................................................................................34
5.2
Esecuzione dei test sonici sulla struttura ...........................................................37
5.2.1
Prova sonica A ...........................................................................................40
5.2.2
Prova sonica B ...........................................................................................44
5.2.3
Prova sonica C ...........................................................................................48
5.2.4
Prova sonica D ...........................................................................................52
5.3
6
Risultati complessivi delle prove di martinetto ....................................................32
Risultati complessivi delle prove soniche ...........................................................56
Commenti conclusivi .................................................................................................57
SCHEDE TECNICHE DEI SENSORI DI MISURA ............................................................61
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
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Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 4
1
INTRODUZIONE
Nella presente relazione si riportano i risultati emersi dalla campagna d’indagini
sperimentali effettuate dalla società EXPIN srl – Spin-off dell’Università di Padova, con
sede in via della Croce Rossa 112, 35129 – Padova (C.F./P.I. 04502850284), in punti
significativi del Palazzo del Governo a L’Aquila (Figura 1-1), gravemente danneggiato in
seguito al sisma del 6 Aprile 2009, al fine di ottenere una prima valutazione sullo stato
delle murature dell’edificio per procedere successivamente con la progettazione degli
interventi di consolidamento strutturale. La relazione, eseguita su incarico dell’ingegner
Roberto Scimia, con sede in L’Aquila, Via Carducci 32, riporta i risultati delle prove
soniche dirette e di martinetto piatto singolo e doppio eseguite a campione per
caratterizzare qualitativamente e quantitativamente la consistenza dei paramenti murari
del palazzo, anche in relazione alle diverse fasi costruttive dello stesso.
Tale campagna è da considerarsi preliminare ad una eventuale analisi più approfondita
atta al conseguimento di un livello di conoscenza adeguato alla completa verifica
strutturale dell’edificio, ai sensi delle Norme Tecniche per le Costruzioni (Decreto
Ministeriale del 14/01/2008), Ministero delle Infrastrutture, pubblicato sulla Gazzetta
Ufficiale n. 29 del 4 febbraio 2008 – Suppl. Ordinario n. 30, e della Circolare applicativa 2
febbraio 2009, n. 617 - Istruzioni per l’applicazione delle “Nuove norme tecniche per le
costruzioni” di cui al D.M. 14 gennaio 2008, Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti,
pubblicata sulla Gazzetta Ufficiale n. 47 del 26 febbraio 2009 - Suppl. Ordinario n. 27.
Figura 1-1 Vista del centro de L’Aquila con l’individuazione del Palazzo del Governo.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
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2
CONTESTO NORMATIVO
Le nuove Norme Tecniche per le Costruzioni (DM 14/01/2008) differenziano la procedura
di valutazione della sicurezza per gli edifici esistenti dalla progettazione dei nuovi edifici.
Gli edifici esistenti si differenziano da questi ultimi, infatti, perché:
- il progetto riflette lo stato delle conoscenze al tempo della loro costruzione;
- il progetto può contenere difetti di impostazione concettuale e di realizzazione non
evidenziabili;
- tali edifici possono essere stati soggetti a terremoti passati o ad altre azioni accidentali i
cui effetti non sono manifesti.
La normativa pertanto prescrive, preliminarmente alla valutazione della sicurezza sismica
della struttura, l'acquisizione di dati dalle seguenti fonti:
- documenti di progetto e fonti storiche;
- rilievo strutturale geometrico e dettagli esecutivi;
- prove in-situ e in laboratorio.
La norma indica come la conoscenza dell’edificio in muratura possa essere conseguita
con diversi livelli di approfondimento, in funzione dell’accuratezza delle operazioni di
rilievo, delle ricerche storiche, e delle indagini sperimentali. Prescrive di acquisire
informazioni riguardo:
- la geometria, mediante operazioni di rilievo geometrico e strutturale comprende il rilievo,
piano per piano, di tutti gli elementi in muratura e di eventuali nicchie, cavità, canne
fumarie, il rilievo delle volte (spessore e profilo), dei solai e della copertura (tipologia e
orditura), delle scale (tipologia strutturale), la individuazione dei carichi gravanti su ogni
elemento di parete e la tipologia delle fondazioni. Deve inoltre essere rilevato e
rappresentato l’eventuale quadro fessurativo e deformativo per consentire, nella fase
diagnostica, l’individuazione dell’origine e delle possibili evoluzioni delle problematiche
strutturali dell’edificio;
- i dettagli costruttivi, relativi alla qualità del collegamento tra pareti verticali e tra
orizzontamenti e pareti, l’eventuale presenza di cordoli di piano o di altri dispositivi di
collegamento; l’esistenza di architravi strutturalmente efficienti al di sopra delle aperture;
la presenza di elementi strutturalmente efficienti atti ad eliminare le spinte eventualmente
presenti; la presenza di elementi, anche non strutturali, ad elevata vulnerabilità; la
tipologia della muratura (a un paramento, a due o più paramenti, con o senza
collegamenti trasversali, ...) e le sue caratteristiche costruttive (eseguita in mattoni o in
pietra, regolare, irregolare, ...);
- le proprietà dei materiali, in particolare per la valutazione del paramento murario, con
l’esame della qualità muraria e l’eventuale valutazione sperimentale delle caratteristiche
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pag. 6
meccaniche per stabilire se la muratura in esame è capace di un comportamento
strutturale idoneo a sostenere le azioni statiche e dinamiche prevedibili per l’edificio in
oggetto. Di particolare importanza risulta la presenza o meno di elementi di collegamento
trasversali (es. diatoni), la forma, tipologia e dimensione degli elementi, la tessitura,
l’orizzontalità delle giaciture, il regolare sfalsamento dei giunti, la qualità e consistenza
della malta. Di rilievo risulta anche la caratterizzazione di malte (tipo di legante, tipo di
aggregato, rapporto legante/aggregato, livello di carbonatazione), e di pietre e/o mattoni
(caratteristiche fisiche e meccaniche) mediante prove sperimentali.
La norma specifica come la quantità e qualità dei dati acquisiti determina il metodo di
analisi e i valori dei fattori di confidenza da applicare alle proprietà dei materiali da
adoperare nelle verifiche di sicurezza, nonché consente una valutazione più realistica
dell’eventualità e di quali tipi di meccanismi locali di collasso possano verificarsi nella
struttura, per condurre le relative verifiche di sicurezza.
Tali richieste conoscitive della normativa vigente sono particolarmente avvertite per edifici
appartenenti al patrimonio storico architettonico, in particolare quando è necessario
valutarne le performance strutturali in relazione alle azioni sismiche.
Per quest’ambito particolare, è stata promulgata la “Direttiva del Presidente del Consiglio
dei Ministri - Patrimonio Culturale del 12/10/2007. Linee guida per la valutazione e
riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle Norme Tecniche
e all’applicazione dell’O.P.C.M. n. 3274 del 2003 e successive modifiche e integrazioni.
G.U. n. 24 del 29/1/2008 suppl. ord. n. 25”, documento tecnico calibrato specificamente
sulle esigenze di tali edifici.
Le indagini strumentali condotte presso le murature del Palazzo del Governo a L’Aquila
(prove di martinetto piatto singolo e doppio, prove soniche) hanno consentito di estrarre
utili informazioni circa le caratteristiche delle murature indagate, ottenendo pertanto una
valutazione preliminare sullo stato delle stesse.
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3
DESCRIZIONE GENERALE DEL PROGRAMMA D’INDAGINI
Nei giorni 12 e 13 settembre 2011 si è svolta una serie di prove in situ presso il Palazzo
del Governo a L’Aquila (AQ). La campagna è stata svolta per ottenere indicazioni sulla
composizione tipologica e le caratteristiche meccaniche delle murature analizzate.
Sono quindi state eseguite le seguenti tipologie d’indagine:
-
prove di martinetto piatto singolo e doppio (prova debolmente distruttiva),
-
prove soniche (prova non distruttiva)
Le prove eseguite sull’edificio sono state:
- n. 2 prove con martinetto piatto singolo e doppio. Dall’esecuzione di tale tipologia di
prova si ottengono informazioni circa la tensione locale della muratura (martinetto
singolo) e sulle caratteristiche meccaniche della muratura indagata in termini di modulo
elastico (martinetto doppio);
MP A2
MP D2
N
Figura 3-1 Localizzazione delle prove di martinetto piatto singolo e doppio
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 8
- n. 4 prove soniche dirette. Dall’esecuzione di tale tipologia di prova si ottengono
informazioni qualitative sulla consistenza muraria e si possono ottenere informazioni
circa la presenza di vuoti, cavità o discontinuità interne nelle murature.
D
A
C
N
B
Figura 3-2 Localizzazione delle prove soniche dirette
4
PROVE DI MARTINETTO PIATTO
Le prove di martinetto piatto si sono affermate, a livello nazionale ed internazionale, come
metodologia
relativamente
semplice
e
sufficientemente
non
invasiva
per
la
determinazione delle caratteristiche meccaniche della muratura indagata. Mediante le
prove di martinetto piatto è infatti possibile determinare, con un accettabile margine di
errore, tanto lo stato locale di tensione nel solido indagato che le caratteristiche di
deformabilità dello stesso.
Nel seguito viene descritta la metodologia delle prove di martinetto piatto singolo e
doppio, in relazione alle normative tecniche di riferimento (RILEM Recommendation
MDT.D.4: In-situ stress tests based on the flat-jack - MDT.D.5: In-situ stress-strain
behaviour tests based on the flat-jack; ASTM C 1196-92: Standard test method for in situ
compressive stress within solid unit masonry estimated using flatjack measurement ASTM C 1197-92: In situ measurement of masonry deformability properties using the
flatjack method).
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
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4.1
PROVA DI MARTINETTO PIATTO SINGOLO
La prova con martinetto piatto singolo permette di stimare lo stato di tensione locale
presente nelle strutture murarie. La tecnica di prova si basa sulla variazione dello stato
tensionale in un punto della struttura provocato da un taglio piano eseguito in direzione
normale alla superficie della muratura. Il taglio viene realizzato mediante sega idraulica
con lama diamantata circolare. II rilascio delle tensioni che si manifesta provoca una
parziale chiusura del taglio, che viene rilevata tramite misure di distanza relativa fra
coppie di punti posti in posizione simmetrica rispetto al taglio stesso (Figura 4-1).
CH1
CH2
CH3
CH4
Figura 4-1 schema di disposizione dei sensori nel test di martinetto piatto singolo
Viene quindi inserito all'interno del taglio un martinetto piatto, realizzato mediante sottili
lamiere di acciaio saldate, che viene collegato al circuito idraulico di una pompa. La
pressione interna viene quindi gradualmente aumentata fino ad annullare la deformazione
misurata successivamente all’esecuzione del taglio. In queste condizioni la pressione
all'interno del martinetto è uguale in prima approssimazione alla sollecitazione
preesistente nella muratura in direzione normale al piano del martinetto, a meno di una
costante sperimentale che tiene conto del rapporto tra l'area del martinetto e l'area del
taglio (kA), ed a meno di una costante che tiene conto della rigidezza intrinseca di ogni
martinetto (kM). In Figura 4-2 viene riportata la visualizzazione grafica delle fasi
successive dell’esecuzione del test di martinetto piatto singolo (simulazione numerica).
I risultati della prova di martinetto piatto singolo vengono generalmente rappresentati
mediante un diagramma in cui in ascissa si legge la tensione, ovvero la pressione dell’olio
all’interno del martinetto moltiplicata per le costanti d’area e di martinetto (k A e kM), ed in
ordinata si leggono le distanze relative tra le basi di misura posizionate al di sopra ed al di
sotto del taglio (Figura 4-3). La prova si considera ultimata quando – in seguito ad
incremento di pressione nel martinetto - si ottiene il ripristino delle misurazioni iniziali (le
misure relative si portano sullo zero), e la corrispondente pressione letta al martinetto è la
tensione locale nella muratura, a meno delle costanti moltiplicative k A e kM.
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pag. 10
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Figura 4-2 simulazione numerica del test di martinetto piatto singolo: a) pannello murario uniformemente
soggetto ad una tensione di compressione di 2,0 MPa; b) esecuzione del taglio e variazione del quadro
tensionale: si nota lo scarico delle porzioni di muratura immediatamente al di sopra e sotto del taglio, con
avvicinamento relativo dei lembi; applicazione di pressione sul piano di taglio mediante pompaggio di olio
all’interno del martinetto piatto: pressione nel martinetto pari a: c) 0,5 MPa; d) 1,0 MPa; e) 1,5 MPa; f) 2,0
MPa: compensazione delle distanze iniziali tra i lembi e ripristino del quadro tensionale iniziale – termine
della prova.
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Figura 4-3 rappresentazione tipica dei risultati di una prova di martinetto piatto singolo: in ordinata le
distanze relative tra le basi di misura posizionate al di sopra ed al di sotto del taglio, in ascissa la
tensione applicata alla muratura
4.2
PROVA DI MARTINETTO PIATTO DOPPIO
La prova con martinetto piatto doppio consente di determinare le caratteristiche di
deformabilità della muratura, nonché di fornire una stima della resistenza muraria al limite
elastico. La prova consiste nell'effettuare due tagli nella muratura, mediante sega idraulica
con lama diamantata circolare, paralleli fra loro, ad una distanza variabile (che dipende
dagli elementi resistenti della muratura investigata e dalla larghezza del martinetto
utilizzato, potendo variare tra 1 e 1,5 volte quest’ultima dimensione). All’interno dei tagli
vengono inseriti due martinetti, realizzati mediante sottili lamiere di acciaio saldate.
Questa procedura consente di delimitare un campione di muratura rappresentativo per
dimensioni del comportamento meccanico della stessa. I due martinetti paralleli,
opportunamente messi in pressione, applicano al campione interposto uno stato di
sollecitazione monoassiale, e le deformazioni risultanti nella porzione muraria vengono
misurate da un numero adeguato di sensori di spostamento in direzione ortogonale e
parallela ai piani di inserimento dei martinetti (Figura 4-4), al fine di determinare il
diagramma tensione deformazione della muratura indagata.
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pag. 12
CH5
CH1
CH2
CH3
CH4
Figura 4-4 schema di disposizione dei sensori nel test di martinetto piatto doppio
Generalmente il carico viene applicato in maniera ciclica, ovvero con cicli di carico con
incrementi crescenti di pressione nei martinetti intervallati dallo scarico completo di questi.
La prova viene spinta fino ad una pressione superiore allo stato di compressione locale,
limitando la tensione massima raggiunta nei cicli di carico ad un valore sufficientemente
inferiore alla tensione di rottura del materiale. In Figura 4-6 viene riportata la
visualizzazione grafica del test di martinetto piatto doppio (simulazione numerica).
I risultati della prova di martinetto piatto doppio vengono generalmente rappresentati
mediante un diagramma in cui in ascissa si leggono le deformazioni registrate nelle basi
di misura (positive – accorciamento – basi verticali; negative – allungamento – basi
orizzontali), in ordinata la tensione applicata alla muratura compresa tra i martinetti,
ovvero la pressione dell’olio all’interno dei martinetti moltiplicata per le costanti d’area e di
martinetto (kA e kM) - Figura 4-5. La pendenza della curva di carico corrisponde per le basi
verticali al modulo di rigidezza della muratura indagata (E, modulo di Young).
Figura 4-5 rappresentazione tipica dei risultati di una prova di martinetto piatto doppio: in ascissa le
deformazioni registrate nelle basi di misura (positive – accorciamento – basi verticali; negative –
allungamento – basi orizzontali), in ordinata la tensione applicata alla muratura
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pag. 13
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Figura 4-6 simulazione numerica del test di martinetto piatto doppio: a) pannello murario uniformemente
soggetto ad una tensione di compressione di 2,0 MPa; esecuzione del taglio inferiore b) e superiore c),
variazione del quadro tensionale: si nota lo scarico delle porzioni di muratura compresa tra i tagli ed al di
sopra e sotto di questi; applicazione di pressione sulla muratura mediante pompaggio di olio all’interno dei
martinetti piatti: pressione nei martinetti pari a: d) 1,5 MPa; e) 3,0 MPa; f) 6,0 MPa – si nota la
compressione – relativamente uniforme - della muratura compresa tra i tagli e la conseguente
deformazione nella stessa.
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4.3
RISULTATI DELLA CAMPAGNA DI PROVE DI MARTINETTO PIATTO
Il 13 settembre 2011 sono state eseguite 2 prove di martinetto piatto singolo e doppio, in
punti ritenuti sufficientemente rappresentativi delle tipologie murarie riscontrate nel
Palazzo del Governo di L’Aquila.
MP A2
MP D2
N
Figura 4-7 Localizzazione delle prove di martinetto piatto singolo e doppio.
Le prove sono state condotte con riferimento alle seguenti normative:
-
ASTM C 1196-91 – In situ compressive stress within solid unit masonry
estimated using flat jack measurements;
-
ASTM C1197-91 - Standard test method for in situ measurement of masonry
deformability properties using flat jack method;
-
RILEM Lum 90/2 Lum.D.2. – In situ stress based on the flat jack;
-
RILEM Lum 90/2 LumD3 - In situ strength and elasticity tests based on the
flatjack.
In riferimento al test di martinetto piatto singolo, la metodologia di prova consiste, una
volta individuato il punto di esecuzione nella muratura, nel fissaggio mediante tasselli
meccanici di 8 dadi in alluminio con fori di alloggiamento per i sensori (4 al di sopra e 4 al
di sotto del taglio) per la misurazione delle distanze iniziali (pre-taglio) delle basi di misura.
Le basi hanno lunghezza (distanza tra i centri del dado superiore ed inferiore) variabile in
funzione delle condizioni locali della muratura, pari a circa 25 cm, e passo orizzontale pari
a 8 cm.
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Figura 4-8 Fissaggio delle basi di misura, test di martinetto piatto singolo.
Viene quindi misurata elettronicamente (mediante applicazione di trasduttori di
spostamento potenziometrici lineari collegati ad unità di acquisizione interfacciata tramite
porta USB a computer portatile provvisto di apposito software sviluppato in ambiente
labview) la distanza iniziale tra i dadi superiore ed inferiore, lasciando un tempo adeguato
alla stabilizzazione della lettura, acquisita in continuo ad una frequenza di campionamento
pari ad una lettura al secondo (1 SPS). I sensori vengono successivamente rimossi e si
procede al taglio della muratura mediante mototroncatrice eccentrica a lama circolare
diamantata (Figura 4-9).
Figura 4-9 Esecuzione del taglio nella muratura - Martinetto inserito all’interno del taglio, con da
destra il trasduttore di pressione, i sensori di spostamento ricollocati nelle precedenti posizioni, il
tubo di ingresso dell’olio all’interno del martinetto.
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pag. 16
Viene successivamente inserito il martinetto piatto semicircolare all’interno del foro (le
dimensioni del martinetto coincidono con quelle eseguite nella muratura mediante
mototroncatrice, larghezza del taglio pari a 35 cm - profondità pari a 26 cm), vengono
ricollocati i sensori di spostamento per l’acquisizione delle letture di distanza relativa
durante l’esecuzione della prova, viene posizionato il trasduttore di pressione ad un tubo
di estremità del martinetto piatto e collegato il martinetto ad una pompa idraulica manuale
per l’esecuzione della prova.
La pressione viene quindi incrementata nel martinetto, mediante la pompa idraulica
manuale, fino al ripristino,
nelle basi verticali di misura,
della misura letta
precedentemente all’esecuzione del taglio, con una deviazione media accettabile della
distanza tra le basi dalla distanza iniziale inferiore al valore massimo tra 0.0127 mm e
1/20 della deviazione iniziale massima. Rilevato il valore di pressione corrispondente
all’annullamento della convergenza provocata dal taglio, si diminuisce la pressione, fino a
scaricare la muratura. Il valore dello stato di sforzo viene calcolato con la seguente
relazione:
m
= P • Ka • Km
dove:
P=
pressione del martinetto che permette di ristabilire la distanza iniziale tra le basi
(media dei valori di pressione corrispondenti ad uno spostamento nullo delle quattro
basi di misura, ottenuti per interpolazione);
Ka = costante adimensionale che rappresenta il rapporto tra l’area del martinetto e l’area
del taglio nella muratura, considerata pari a 1 (larghezza martinetto pari a 35 cm);
Km = costante adimensionale, dipendente dalla geometria e dalla rigidezza del martinetto,
riportata sul certificato di taratura del martinetto stesso, pari a 0,85 per i martinetti
utilizzati.
Le prove di martinetto piatto doppio sono state eseguite nelle stesse posizioni di prova
del martinetto piatto singolo, eseguendo un taglio parallelo al primo in modo da isolare un
campione di muratura di dimensioni circa pari a 35 x 50 cm (Figura 4-10). Vengono
disposte 4 basi di misura verticali ed 1 orizzontale nel campione murario compreso tra i
due tagli (distanza tra gli assi dei dadi di alluminio pari a circa 20 - 30 cm per le basi
verticali e 40 – 50 cm per le basi orizzontali).
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pag. 17
Figura 4-10 prova di martinetto piatto doppio; esecuzione del secondo taglio sulla muratura,
inserimento del secondo martinetto e disposizione delle basi di misura; disposizione dei sensori.
Vengono quindi posizionati i trasduttori di spostamento verticali ed orizzontali, inserito il
secondo martinetto piatto all’interno dei taglio, collegati tra loro i martinetti mediante tubo
in PVC, applicato all’estremità del martinetto superiore il trasduttore e collegato il
martinetto inferiore alla pompa idraulica manuale. Nel corso della prova il campione
murario posto tra i due martinetti viene sottoposto a compressione monoassiale. Si
effettuano cicli di carico e scarico a livelli di sollecitazione crescenti generalmente fino al
raggiungimento del limite di comportamento “elastico” del materiale. La pressione viene
applicata
per
passi
discreti
(pari
a
0,3
MPa)
e
registrata
in
automatico,
contemporaneamente alle corrispondenti letture degli spostamenti, mediante una
centralina di acquisizione dati collegata ad un computer portatile.
La catena di acquisizione risulta composta dai trasduttori di spostamento (Penny+Giles
mod. MLS130/25/S/P) e pressione (AEP mod. TP 14 - 20-100 bar), i primi a registrare le
deformazioni murarie ed i secondi le variazioni di pressione all’interno dei martinetti piatti,
collegati tramite cavo di segnale ad una morsettiera in cui si trova la scheda di
acquisizione (National Instruments mod. USB-6210), a sua volta connessa tramite cavo
USB ad un computer portatile. I martinetti vengono messi in pressione mediante una
pompa idraulica manuale. Lo schema di acquisizione del sistema di martinetto piatto
singolo e doppio è riportato in Figura 4-11. I dati tecnici della strumentazione sono riportati
al termine della relazione.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 18
SCHEMA LOGICO - SISTEMA
MARTINETTO PIATTO DOPPIO
SCHEMA LOGICO - SISTEMA
MARTINETTO PIATTO SINGOLO
220 V
220 V
TRASDUTTORE DI SPOSTAMENTO
TRASDUTTORE DI PRESSIONE
CAVO DI SEGNALE
TUBO CAVO PVC PASSAGGIO OLIO
POMPA IDRAULICA MANUALE
COMPUTER PORTATILE
MARTINETTO PIATTO
SEMICIRCOLARE
ENCLOSURE CON SCHEDA DI
ACQUISIZIONE USB
CAVO USB
Figura 4-11 Schema logico di funzionamento, prova di martinetto doppio e singolo.
Il software di acquisizione è stato sviluppato in ambiente Labview, e prevede
metodologie di acquisizione differenziate per le prove di martinetto piatto singolo e doppio.
La prova di martinetto piatto singolo (modalità “config”) inizia con la lettura della
lunghezza delle basi di misura pre taglio, e consente la visualizzazione in diretta delle
letture contro il tempo, al fine di valutare la stabilizzazione delle stesse. Vengono quindi
inseriti i dati necessari all’esecuzione della prova quali le costanti d’area e di martinetto,
vengono selezionati i sensori relativamente ai diversi canali, viene scelta la frequenza di
campionamento.
Viene
così
salvato
il
file
di
configurazione
della
prova,
e
successivamente eseguito il taglio nella muratura. Il pannello di acquisizione visualizzato
durante la prova (modalità “test”), consente di visualizzare la variazione delle letture di
misura delle basi sia contro il tempo (finestra a sinistra) che contro la pressione nel
martinetto – stress nella muratura. I dati vengono riportati anche in cifra digitale con
visualizzazione del valore assoluto e relativo (lettura attuale meno lettura pre taglio). E’
possibile impostare delle condizioni, precedentemente all’inizio della prova, relativamente
al soddisfacimento delle richieste normative sulla validità dell’esecuzione del test
(distorsione media a compensazione su tutti gli strumenti di lettura – e massima su
singolo sensore - inferiore ad un valore scelto dall’utente), con visualizzazione di led di
soddisfacimento delle stesse durante lo svolgimento della prova. Le visualizzazione delle
modalità di configurazione ed acquisizione dati durante lo svolgimento della prova di
martinetto piatto doppio sono riportate in Figura 4-12.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 19
Figura 4-12 software di acquisizione, prova di martinetto doppio: a sinistra schermata di
configurazione iniziale, a destra pannello di acquisizione durante la prova
I dati vengono salvati in continuo, una volta avviato il test, con la frequenza di
campionamento impostata durante la configurazione di prova (ad es. 1 Hz corrisponde al
salvataggio di una lettura – spostamento nei sensori e pressione alla pompa – al
secondo), e possono comunque essere salvati su altro file su comando dell’operatore.
Vengono nel seguito riportati i risultati delle prove di martinetto piatto singolo e doppio
eseguite presso le murature del Palazzo del Governo a L’Aquila.
Per le prove di martinetto piatto singolo vengono riportati:
- descrizione del sito di esecuzione del test;
- documentazione fotografica dello svolgimento della prova;
- schema di fissaggio e numerazione dei sensori;
- grafico rappresentativo dell’andamento delle misure (relative rispetto alle letture eseguite
precedentemente all’esecuzione del taglio) registrate nelle basi di misura in funzione
dell’incremento di carico durante l’esecuzione della prova;
.
Per le prove di martinetto piatto doppio vengono riportati:
- descrizione del sito di esecuzione del test;
- documentazione fotografica dello svolgimento della prova;
- schema di fissaggio e numerazione dei sensori;
- diagramma tensioni-deformazioni per le basi di misura verticali ed orizzontali;
- tabelle con indicazione dello sforzo massimo raggiunto e calcolo del valore del modulo di
Young in carico e in scarico.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 20
4.3.1
Test di martinetto piatto singolo MPS D2
La prova di martinetto piatto singolo MPS D2 è stata svolta nella la muratura perimetrale
sud del chiostro posto più a ovest dell’edificio, a livello del piano terra. La prova è stata
eseguita a una altezza di 70 cm misurati dal livello di calpestio, il taglio praticato ha una
lunghezza pari a 35 cm. La muratura in tale posizione presenta uno spessore di circa 66
cm.
MPS D2
N
Figura 4-13 Prova di martinetto piatto singolo MPS D2; individuazione prova; misura delle distanze
iniziali; esecuzione del taglio.
La muratura presenta tessitura abbastanza irregolare ed è costituita da pietrame, con
elementi a pezzatura disomogenea parzialmente sbozzati con inclusioni di elementi di
laterizio. Ad una battitura superficiale, la struttura muraria presenta un suono pieno, indice
di assenza di cavedi o vuoti a ridosso del punto di esecuzione della prova. Per
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 21
l’esecuzione del test sono stati utilizzati 4 sensori di spostamento posizionati a cavallo del
taglio eseguito nella muratura. Il test si è svolto tra le ore 09:30 e le ore 11:00 del giorno
13 settembre 2011.
Spostamento (mm)
0.09
CH1
CH2
CH3
CH4
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Tensione (N/mm2)
Figura 4-14 Test di martinetto singolo MPS D2; variazione relativa della misura registrata dai
sensori di spostamento in funzione dello sforzo applicato.
CH1
CH2
Tensione di compressione in corrispondenza della
compensazione della lettura (azzeramento)
CH3
CH4
Sensore 1 (CH1)
0,40 N/mm
2
Sensore 2 (CH2)
0,68 N/mm
2
Sensore 3 (CH3)
0,36 N/mm
2
Sensore 4 (CH4)
0,60 N/mm
2
Media sui sensori (σ locale)
0, 51 N/mm
2
Schema dei sensori durante la prova
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 22
4.3.2
Test di martinetto piatto doppio MPD D2
MPD D2
N
Figura 4-15 Individuazione punto di prova.
La prova di martinetto piatto doppio MPD D2 ha comportato l’esecuzione di un secondo
taglio nella muratura ove si è svolta la prova di martinetto singolo MPS D2, al di sopra del
primo taglio ad una distanza da questo di 50 cm. La distanza fra la quota di pavimento e
quella relativa all’esecuzione del taglio inferiore è di 70 cm. Nel campione di muratura
posto tra i due tagli sono state posizionate 4 basi di lettura verticali ed 1 orizzontale per il
rilievo delle deformazioni durante i cicli di carico. Il test si è svolto tra le ore 11:00 e le ore
12:30 del giorno 13 settembre 2011.
Figura 4-16 Prova con martinetto piatto doppio MPD D2 – Esecuzione del secondo taglio e
disposizione dei sensori.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 23
CH3
CH4
CH2
CH1
σ massimo applicato [N/mm2]
2,40
step incremento ciclo [N/mm2]
0,30
Modulo di elasticità tangente
Δ (σ)
Etan [N/mm2]
[N/mm2]
3000
0,00-0,30
5300
0,30-0,60
5900
0,60-0,90
4700
0,90-1,20
3600
1,20-1,50
3200
1,50-1,80
2500
1,80-2,10
2000
2,10-2,40
CH5
Schema dei sensori durante la prova
Martinetto Piatto Doppio
2.40
CH1
2.10
CH2
1.80
CH3
Tensione [MPa]
1.50
CH4
1.20
CH5
0.90
tensione
locale
0.60
0.30
0.00
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
Deformazione [microstrain]
2000
2500
Figura 4-17 Test di martinetto doppio MPD D2: diagramma sforzi-deformazioni relativo alle singole
basi di misura.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 24
Martinetto Piatto Doppio - media sulle basi verticali
2.40
2.10
1.80
Media
Tensione [MPa]
1.50
Inviluppo
1.20
tensione locale
0.90
0.60
0.30
0.00
0
500
1000
1500
2000
2500
Deformazione [microstrain]
Figura 4-18 Test di martinetto doppio MPD D2: diagramma sforzi-deformazioni relativo alla media
delle basi di misura verticali con visualizzazione dei moduli di rigidezza calcolati.
Modulo di elasticità nei rami di scarico E [N/mm2]
Δ (σ)
[N/mm2]
4400
0,60-0,10
4500
0,90-0,10
5300
1,20-0,10
5000
1,50-0,10
4900
1,80-0,10
5100
2,10-0,10
4900
2,40-0,10
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 25
Ramo di Scarico
2.40
2.10
Media
1.50
0,6-0,1
Tensione [MPa]
1.80
0,9-0,1
1.20
1,2-0,1
0.90
0.60
0.30
0.00
0
500
1000
1500
2000
Deformazione [microstrain]
2500
Figura 4-19 Variazione del coefficiente angolare della retta approssimante l’inclinazione dei rami di
scarico per il calcolo dei moduli elastici.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 26
4.3.3
Test di martinetto piatto singolo MPS A2
La prova di martinetto piatto singolo MPS A2 è stata effettuata nella la muratura
perimetrale ovest del chiostro principale dell’edificio, a livello del piano terra. La prova è
stata eseguita a una altezza di 125 cm misurati dal livello di calpestio, il taglio praticato ha
una lunghezza pari a 35 cm. La muratura in tale posizione presenta uno spessore di circa
100 cm.
MPS A2
N
Figura 4-20 Prova di martinetto piatto singolo MPS A2; individuazione prova; misura delle distanze
iniziali.
La muratura presenta tessitura abbastanza irregolare ed è costituita da pietrame, con
elementi a pezzatura disomogenea parzialmente sbozzati, sono presenti inclusioni di
elementi in laterizio. Ad una battitura superficiale, la struttura muraria presenta un suono
pieno, indice di assenza di cavedi o vuoti a ridosso del punto di esecuzione della prova.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 27
Per l’esecuzione del test sono stati utilizzati 4 sensori di spostamento posizionati a cavallo
del taglio eseguito nella muratura. Il test si è svolto tra le ore 14:30 e le ore 16:30 del
giorno 13 settembre 2011.
Spostamento (mm)
0.25
CH2
CH3
0.2
CH4
0.15
0.1
0.05
0
0
0.2
0.4
0.6
Tensione (N/mm2)
0.8
1
1.2
Figura 4-21 Test di martinetto singolo MPS A2; variazione relativa della misura registrata dai
sensori di spostamento in funzione dello sforzo applicato.
CH2
Tensione di compressione in corrispondenza della
compensazione della lettura (azzeramento)
CH3
CH1
CH4
Sensore 1 (CH1)
Sensore 2 (CH2)
0,51 N/mm
2
Sensore 3 (CH3)
1,01 N/mm
2
Sensore 4 (CH4)
0,94 N/mm
2
Media sui sensori (σ locale)
0,82 N/mm
2
Schema dei sensori durante la prova
Il sensore CH1 è stato rimosso dall’analisi dei risultati in quanto il suo comportamento non
è stato ritenuto attendibile.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 28
4.3.4
Test di martinetto piatto doppio MPD A2
MPD A2
N
Figura 4-22 Individuazione punto di prova.
La prova di martinetto piatto MPD A2 ha comportato l’esecuzione di un secondo taglio
nella muratura ove si è svolta la prova di martinetto singolo MPS A2, al di sotto del primo
taglio ad una distanza da questo di 45 cm. La distanza fra la quota di pavimento e quella
relativa all’esecuzione del taglio inferiore è di 80 cm. Nel campione di muratura posto tra i
due tagli sono state posizionate 4 basi di lettura verticali ed 1 orizzontale per il rilievo delle
deformazioni durante i cicli di carico. Il test si è svolto tra le ore 16:30 e le ore 18:00 del
giorno 13 settembre 2011.
Figura 4-23 Prova con martinetto piatto doppio MPD A2 - Esecuzione del secondo taglio e
disposizione dei sensori.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 29
CH2
CH3
CH4
CH1
σ massimo applicato [N/mm2]
1,80
step incremento ciclo [N/mm2]
0,30
Modulo di elasticità tangente
Δ (σ)
Etan [N/mm2]
[N/mm2]
5300
0,00-0,30
6100
0,30-0,60
6500
0,60-0,90
2700
0,90-1,20
670
1,20-1,50
350
1,50-1,80
CH5
Schema dei sensori durante la prova
Martinetto Piatto Doppio
2.40
CH1
2.10
1.80
CH2
Tensione [MPa]
1.50
1.20
0.90
0.60
0.30
0.00
-1500
-500
500
1500
Deformazione [microstrain]
2500
Figura 4-24 Test di martinetto doppio MPD A2: diagramma sforzi-deformazioni relativo alle singole
basi di misura.
Il sensore CH4 è stato rimosso dall’analisi dei risultati in quanto il suo comportamento non
è stato ritenuto attendibile.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 30
Martinetto Piatto Doppio - media sulle basi verticali
2.40
2.10
1.80
1.50
Media
Tensione [MPa]
1.20
0.90
0.60
0.30
0.00
0
500
1000
1500
2000
2500
Deformazione [microstrain]
Figura 4-25 Test di martinetto doppio MPD A2: diagramma sforzi-deformazioni relativo alla media
delle basi di misura verticali con visualizzazione dei moduli di rigidezza calcolati.
Modulo di elasticità nei rami di scarico E [N/mm2]
Δ (σ)
[N/mm2]
6700
0,60-0,10
6900
0,90-0,10
6000
1,20-0,10
4100
1,50-0,10
3000
1,80-0,10
Ramo di Scarico
2.40
2.10
Media
1.80
0,6-0,1
Tensione [MPa]
1.50
1.20
0,9-0,1
0.90
0.60
0.30
0.00
0
500
1000
1500
2000
Deformazione [microstrain]
2500
Figura 4-26 Variazione del coefficiente angolare della retta approssimante l’inclinazione dei rami di
scarico per il calcolo dei moduli elastici.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 31
4.4
RISULTATI COMPLESSIVI DELLE PROVE DI MARTINETTO
Nel complesso i risultati emersi dalle prove di martinetto piatto danno indicazione di una
tipologia muraria abbastanza omogenea che presenta discrete caratteristiche meccaniche
in termini di rigidezza, per entrambe le posizioni di prova.
Con riferimento alla tabella C8A.2.1 della circolare applicativa 2 febbraio 2009, n. 617 Istruzioni per l’applicazione delle “Nuove norme tecniche per le costruzioni”, le tre
tipologie murarie che potrebbero configurarsi come di riferimento per le murature
analizzate, (1) “Muratura in pietrame disordinata (ciottoli, pietre erratiche e irregolari)”, (2)
“Muratura a conci sbozzati, con paramento di limitato spessore e nucleo interno”, e (3)
“Muratura in pietre a spacco con buona tessitura”, sembrano in un certo modo
sottostimare quanto emerso in sede di prova, dove le indicazioni ad es. di rigidezza,
mediate sugli step tensionali applicati, forniscono valori di circa 3700 N/mm2 per la curva
di inviluppo di carico. Anche considerando l’ultima tipologia muraria riportata, (3), i dati
normativi suggeriscono un range di valori per il modulo di rigidezza tra i 1500 ed i 1980
N/mm2: si nota che i valori sperimentali ottenuti per le murature del Palazzo del Governo
risultano generalmente superiori ai valori proposti da tabella per la tipologia muraria in
esame. Si fa tuttavia notare che i livelli tensionali di entrambe le murature sono risultati
relativamente elevati (0,5 – 0,8 N/mm2), e che nella prova MPD A2, è emerso un deciso
abbassamento della performance della muratura al di sopra degli 1,2 N/mm2.
MP A2
MP D2
E media carico
3800 N/mm2
E media scarico
4900 N/mm2
E media carico
3600 N/mm2
E media scarico
5300 N/mm2
Figura 4-27 Media dei risultati ottenuti con le prove di martinetto piatto doppio.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 32
Si ricorda in conclusione che le prove svolte hanno avuto la finalità di fornire dei valori
plausibili relativamente al comportamento meccanico delle murature, tuttavia in un punto
estremamente limitato di posizioni in relazione all’estensione dell’edificio . Tali indagini
sono pertanto da considerarsi come studio iniziale propedeutico alla progettazione
preliminare degli interventi di consolidamento strutturale. Per una più corretta definizione
degli interventi, e per l’esecuzione delle necessarie verifiche strutturali con un minore
grado di incertezza sarà necessario integrare tale ridotta campagna di prove iniziale con
altre ulteriori indagini che possano far raggiungere un adeguato livello conoscitivo, esteso
od esaustivo ai sensi delle attuali norme tecniche.
Tabella 4-1 Risultati martinetti piatti singoli e doppi
Caratteristiche di deformabilità
Nome Prova
MPD-D2
MPD-A2
σlocale [N/mm2]
0,51
0,82
Δσ [N/mm2]
E tangente
[N/mm2]
E scarico [N/mm2]
0,00-0,30
3000
-
0,30-0,60
5300
4400 (0,60-0,10)
0,60-0,90
5900
4500 (0,90-0,10)
0,90-1,20
4700
5300 (1,20-0,10)
1,20-1,50
3600
5000 (1,50-0,10)
1,50-1,80
3200
4900 (1,80-0,10)
1,80-2,10
2500
5100 (2,10-0,10)
2,10-2,40
2000
4900 (2,40-0,10)
0,00-0,30
5300
-
0,30-0,60
6100
6700 (0,60-0,10)
0,60-0,90
6500
6900 (0,90-0,10)
0,90-1,20
2700
6000 (1,20-0,10)
1,20-1,50
670
4100 (1,50-0,10)
1,50-1,80
350
3000 (1,80-0,10)
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 33
5
PROVE SONICHE
Le indagini soniche restituiscono la velocità di propagazione di onde meccaniche (sonore)
attraverso il mezzo murario investigato, fornendo indicazioni di natura qualitativa sulla
consistenza della muratura e sulla presenza di cavità, fessure o eterogeneità di materiale
intercettate lungo il percorso di trasmissione dell’onda. Le indagini assumono natura
quantitativa quando applicate prima e dopo l’intervento di consolidamento delle murature
mediante iniezioni di miscela, in quanto riescono a proporre una valutazione comparativa
tra le velocità soniche pre e post intervento e quindi a determinare l’efficacia
dell’intervento stesso in relazione alla diffusione della miscela di iniezione all’interno del
corpo murario. Inoltre le prove soniche sono un valido strumento per avere un’indicazione
qualitativa sull’omogeneità della tipologia muraria in punti differenti di una struttura.
Nel Palazzo del Governo (AQ), le indagini soniche sono state effettuate in modalità diretta
(trasmettitore e ricevente sui due lati opposti dello stesso muro) per dare una valutazione
sulla consistenza muraria in punti diffusi dell’edificio al fine di ottenere un quadro
complessivo il più esaustivo possibile.
Nel seguito vengono forniti dei brevi cenni sulla metodica delle prove soniche, quindi sulla
localizzazione e le modalità delle prove effettuate, per poi presentare i risultati ottenuti. Le
specifiche tecniche della strumentazione utilizzata nell’esecuzione delle prove (sistema di
acquisizione, sensori di accelerazione), sono riportate al termine della relazione.
5.1
TECNICA DI ESECUZIONE
Le prove soniche rappresentano un metodo di indagine non distruttiva validamente
applicabile alle strutture murarie al fine di ottenere informazioni per la caratterizzazione e
descrizione qualitativa della muratura.
La tecnica di indagine sonica si basa sulla generazione di impulsi meccanici con
frequenze nel campo del sonoro (20-20000 Hz) e per questo detti sonici. L’onda sonica
viene generata sul supporto murario mediante battitura con martello strumentato, e viene
quindi ricevuta da un sensore (accelerometro piezoelettrico) posto in un punto diverso
della struttura. Entrambi i dispositivi sono collegati ad un amplificatore di segnale e ad un
convertitore analogico-digitale per la visualizzazione e registrazione dei dati su un
computer portatile. L’elaborazione dei dati consiste nel calcolo del tempo di volo,
ricavando quindi – noto lo spazio che divide trasmettitore e ricettore – la velocità di
attraversamento della muratura.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 34
Il principio generale dell’indagine sonica si basa sulla relazione che lega la velocità di
propagazione delle onde elastiche attraverso un mezzo alle proprietà fisico-meccaniche
del mezzo stesso, secondo la relazione:
v
E
dove:
v = velocità di propagazione delle onde longitudinali nel mezzo attraversato;
E = modulo di Young (rigidezza del materiale);
ρ = densità del mezzo attraversato.
Questa relazione è valida solo per materiali elastici, omogenei (a densità costante) ed
isotropi (con medesime proprietà fisico-meccaniche in tutte le direzioni) e quindi in
generale non valida per la propagazione di onde meccaniche nella muratura, mezzo
fortemente eterogeneo ed anisotropo.
Le prove soniche applicate alla muratura (in particolar modo nelle murature storiche)
propongono pertanto risultati con caratteristiche maggiormente “qualitative” che
quantitative (non è corretto ad es. desumere il modulo di Young dalla velocità di
propagazione). La velocità dell’onda sonica non può essere direttamente correlata alle
proprietà della muratura (resistenza e stato tensionale) proprio per l’assenza delle ipotesi
di omogeneità ed isotropia, e non esistono in letteratura correlazioni attendibili e
quantitative tra le velocità soniche ricavate nelle murature storiche e le proprietà
meccaniche (ad esempio resistenza) delle stesse murature.
Le prove soniche sono quindi in grado di fornire dati qualitativi sulle caratteristiche
elastiche del materiale ed informazioni quantitative sui rapporti di variazione di tali
caratteristiche tra punti diversi della struttura. Inoltre, effettuate prima e dopo l’esecuzione
di interventi di consolidamento che modificano le proprietà della muratura (densità,
modulo elastico, resistenza), quali ad esempio le iniezioni con miscele leganti, tali prove
forniscono un’indicazione della variazione di consistenza del muro per effetto
dell’intervento e, pertanto, consentono di stimare, seppure in maniera approssimata,
l’efficacia dell’intervento stesso.
Le prove soniche applicate alle strutture di muratura consentono inoltre di individuare la
presenza di cavità, fessure o porzioni di muratura aventi caratteristiche differenti,
intercettate lungo il percorso di trasmissione dell’onda, dato che le onde sonore si
trasmettono attraverso i mezzi prediligendo i canali a maggiore densità, deviando quindi in
corrispondenza di lacune o discontinuità. La velocità sonica è infatti generalmente
uniforme nei solidi omogenei, tendendo ad abbassarsi in presenza di vuoti o discontinuità,
data la bassa velocità di propagazione dell’onda sonora nell’aria.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 35
Riassumendo, le indagini soniche sono utilizzate nella diagnosi della muratura per:
 qualificare la morfologia della sezione, individuando la presenza di vuoti, difetti e
lesioni;
 controllare le caratteristiche della muratura dopo interventi di consolidamento (ad es.
iniezioni di miscele), verificando i cambiamenti delle caratteristiche fisiche dei
materiali.
Le misure soniche di velocità possono essere svolte secondo tre modalità (Figura 5-1):
 diretta o in trasparenza;
 indiretta o superficiale;
 semidiretta o radiale;
 tomografia.
Figura 5-1: Procedure di svolgimento delle prove soniche: (1) diretta o in trasparenza; (2) indiretta o
superficiale; (3) semidiretta o radiale; (4) tomografia
La scelta di una metodologia di acquisizione rispetto ad un altra dipende da vari fattori, tra
cui il tipo di muratura e l’accessibilità su vari lati della stessa.
Le prove soniche dirette (in trasparenza) consistono nell’emettere e ricevere l’onda
elastica in punti corrispondenti sulle due facce opposte della muratura in esame (Figura
5-2). Questo tipo di trasmissione è quello che fornisce i dati più significativi sulla
consistenza della sezione muraria.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 36
Figura 5-2: esecuzione di prova sonica diretta
Le prove soniche superficiali consistono invece nell’emettere e ricevere l’onda elastica in
punti localizzati sullo stesso lato del muro. Esse vengono utilizzate qualora sia disponibile
per l’indagine una sola superficie muraria. Le informazioni date da questo tipo di prove
sembrano essere limitate agli strati più esterni della muratura; i risultati non sono pertanto
molto significativi per quanto riguarda la composizione all’interno dello spessore murario.
Maggiori informazioni sono disponibili localmente grazie alle tomografie soniche le quali,
basandosi sulla combinazione di acquisizioni soniche su più direzioni in una stessa
sezione, consentono di migliorare il grado di conoscenza della sezione mediante una
“mappatura” delle velocità acquisite.
5.2
ESECUZIONE DEI TEST SONICI SULLA STRUTTURA
Il 12 e 13 settembre 2011 si sono eseguite prove soniche in corrispondenza di 4 setti
murari individuati presso il Palazzo del Governo de L’Aquila (Figura 5-3). Le prove sono
state
condotte
in
corrispondenza
di
alcune
murature
ritenute
tipologicamente
rappresentative delle diverse aree della costruzione, con la finalità di ottenere un quadro
conoscitivo iniziale sulla consistenza muraria della struttura in esame.
Le indagini sono consistite nella misurazione del tempo di attraversamento delle onde
soniche nei paramenti murari in oggetto, per risalire alla velocità delle medesime, noto lo
spessore della muratura attraversata. Sono state eseguite prove soniche di tipo diretto (o
in trasparenza), dove ogni prova consisteva nella battitura con martello strumentato,
dotato di sensore piezoelettrico per registrare l’impulso, su uno dei due lati della griglia
sonica. Lo stesso impulso veniva ricevuto sull’altro lato con un trasduttore di
accelerazione sostenuto manualmente.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 37
A
D
C
B
Figura 5-3 Localizzazione delle prove soniche dirette
La griglia sonica, tracciata sui due lati della muratura indagata, è consistita per tutte le
prove in una griglia quadrata 5x5 (5 righe e 5 colonne) con spaziatura orizzontale e
verticale pari a 20x20 cm, per un totale di 25 punti.
La catena di acquisizione risultava composta da (i dati tecnici della strumentazione
utilizzata sono riportati al termine della relazione):
 unità centrale di acquisizione (piattaforma portatile a 16 canali dotata di
processore, hard disk, monitor e tastiera National Instruments mod. PXI 1025 schede di acquisizione digitale National Instruments mod. PXI NI 4472);
 martello strumentato (PCB Piezotronics mod. 086D20);
 un sensore di accelerazione (PCB Piezotronics mod. 393 B12), collegato alla unità
centrale di acquisizione mediante cavi coassiali PCB 012R10 a bassa impedenza
(lunghezza 3.0 m) e cavi coassiali RG58 a bassa impedenza (lunghezza variabile
da 10.0 a 25.0 m).
La gestione dell'acquisizione e dell'archiviazione è effettuata tramite software sviluppato in
ambiente Labwiev. Lo schema logico di acquisizione è riportato in Figura 5-4.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 38
220V
MURATURA INDAGATA
UNITA' DI ACQUISIZIONE
NATIONAL INSTRUMENTS MOD. PXI-1025
MARTELLO STRUMENTATO
PCB PIEZOTRONICS
MOD. 086D20
SENSORE DI ACCELERAZIONE
PCB PIEZOTRONICS
MOD. 393B12
Figura 5-4 Schema logico dell’acquisizione, test sonici
L’impulso generato dal martello in seguito all’urto sul supporto murario è registrato dal
sistema di acquisizione, così come la vibrazione ricevuta dal sensore di accelerazione.
L’intervallo temporale tra l’impulso generato dal martello e l’inizio del fenomeno vibratorio
nell’accelerometro corrisponde al tempo impiegato dall’onda meccanica per attraversare
la muratura indagata. Se lo spessore della muratura è noto, dalla legge fisica
s = v · t (spazio = velocità · tempo)
si ricava la velocità nel mezzo come rapporto tra lo spessore murario ed il tempo di volo
dell’onda sonica. Per ogni punto di prova sono stati registrati tre segnali; la velocità
calcolata è, infatti, la media dei tre valori di velocità emersi dai test, con possibilità di
rimuovere eventuali dati incoerenti, al fine di ottenere informazioni maggiormente
rappresentative.
In Figura 5-5 è riportata l’interfaccia del unità di acquisizione: nel grafico è rappresentato
in verde l’impulso prodotto dal martello strumentato, ed in giallo la corrispondente
vibrazione – generata dall’impulso - misurata dal sensore di accelerazione, traslata a
destra rispetto alla prima di una quantità pari al tempo di attraversamento.
Figura 5-5 Interfaccia dell’unità di acquisizione.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 39
5.2.1
Prova sonica A
Il test è stato eseguito in modalità diretta su una porzione di dimensioni cm 80X80 della
muratura del palazzo, individuata in Figura 5-6, nella parete ovest del chiostro principale
dell’edificio, al piano terra. La griglia di acquisizione è stata tracciata a 95 cm dal
pavimento sul lato A utilizzando una griglia quadrata 5x5 (5 righe e 5 colonne) e
spaziatura orizzontale e verticale pari a 20x20 cm, come riportato in Figura 5-7. Il muro
sul quale è stata compiuta la prova presenta uno spessore pari a 100 cm. La battitura dei
punti è stata eseguita sul lato A, e la ricezione sul lato B.
A
B A
N
Figura 5-6 Localizzazione prova A
A)
B)
Figura 5-7 Rappresentazione della griglia sul lato A (esterno) e B, prova A
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 40
Acquisite tre registrazioni per ognuna delle 25 coppie di punti si sono calcolati i tempi
medi di propagazione delle onde soniche e, dividendo per lo spessore del muro, si sono
ottenute le velocità medie di propagazione. Tutti i dati sono riportati in Tabella 5-1.
Tabella 5-1 Dati acquisiti e velocità calcolate, prova A.
Path
11
dist. retta
t1
t2
t3
tm
vm
[m]
[s]
[s]
[s]
[s]
[m/s]
1
2.1008E-03 2.1614E-03 2.3482E-03 2.2035E-03 450
12
1
1.1304E-03 1.1737E-03 1.1357E-03 1.1466E-03
870
13
1
1.2360E-03 1.1111E-03 1.2056E-03 1.1842E-03
840
14
1
1.5165E-03 1.5233E-03 1.3814E-03 1.4737E-03
680
15
1
1.8749E-03 1.9674E-03 2.0424E-03 1.9616E-03
510
21
1
2.0715E-03 1.9883E-03 2.0016E-03 2.0205E-03
500
22
1
1.4238E-03 1.2751E-03 1.2830E-03 1.3273E-03
750
23
1
1.2764E-03 1.2130E-03 1.2108E-03 1.2334E-03
810
24
1
1.8710E-03 1.8767E-03 1.9094E-03 1.8857E-03
530
25
1
1.7499E-03 1.6100E-03 1.5121E-03 1.6240E-03
620
31
1
1.7894E-03 1.4146E-03 1.2999E-03 1.5013E-03
670
32
1
1.3622E-03 1.4524E-03 1.4100E-03 1.4082E-03
710
33
1
1.1677E-03 1.2499E-03 1.1362E-03 1.1846E-03
840
34
1
1.5585E-03 1.6546E-03 1.6597E-03 1.6243E-03
620
35
1
1.6605E-03 1.7764E-03 1.8341E-03 1.7570E-03
570
41
1
1.3239E-03 1.2839E-03 1.2489E-03 1.2856E-03
780
42
1
1.2022E-03 1.0529E-03 1.0292E-03 1.0948E-03
910
43
1
9.1698E-04 1.1986E-03 1.0739E-03 1.0632E-03
940
44
1
1.3376E-03 1.2312E-03 1.0918E-03 1.2202E-03
820
45
1
1.8783E-03 1.8670E-03 1.7813E-03 1.8422E-03
540
51
1
1.4831E-03 1.4752E-03 1.5112E-03 1.4898E-03
670
52
1
1.0080E-03 1.0165E-03 9.9341E-04 1.0060E-03
990
53
1
9.8389E-04 8.9966E-04 6.4684E-04 8.4346E-04 1190
54
1
9.5841E-04 9.4071E-04 8.7771E-04 9.2561E-04 1080
55
1
1.1848E-03 1.1498E-03 1.1224E-03 1.1523E-03
870
Si riportano di seguito:
-
l’istogramma delle velocità medie ottenute;
-
la rappresentazione delle velocità mediante mappatura di colore.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 41
Nel caso in cui – nella lettura dei dati – il segnale di uno di questi fosse eccessivamente
disturbato, o qualora in una delle tre ripetizioni della prova - relativamente allo stesso
percorso - il dato analizzato presentasse velocità discordante con quanto emerso dalle
due altre acquisizioni, tale dato veniva rimosso ai fini del calcolo dei valori di velocità
media.
Nella prova A la velocità media delle letture eseguite (25 percorsi sonici) è risultata pari a
750 m/s. Dall’analisi dei dati si nota una certa variabilità all’interno dell’area indagata. Le
velocità presentano valori maggiori nella parte centrale del pannello indagato mentre nelle
due fasce laterali i valori si abbassano lievemente. Il massimo valore di velocità registrato
è pari a 1190 m/s mentre quello minimo è di 450 m/s.
Velocità soniche [m/s]
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
11 12 13 14 15 21 22 23 24 25 31 32 33 34 35 41 42 43 44 45 51 52 53 54 55
Punti griglia
Figura 5-8 Prova sonica A, istogramma delle velocità medie.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 42
Figura 5-9 Prova sonica A, restituzione grafica delle velocità soniche (dati in m/s) nella prova
(vista frontale del muro, lato A).
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 43
5.2.2
Prova sonica B
Il test è stato eseguito in modalità diretta su una porzione di dimensioni cm 80X80 di una
muratura di spina del palazzo, nella parte sud, individuata in Figura 5-10 al piano terra. La
griglia di acquisizione è stata tracciata a 130 cm dal pavimento sul lato A utilizzando una
griglia quadrata 5x5 (5 righe e 5 colonne) e spaziatura orizzontale e verticale pari a 20x20
cm, come riportato in Figura 5-11. Il muro sul quale è stata compiuta la prova presenta
uno spessore pari a 92.5 cm. La battitura dei punti è stata eseguita sul lato A, e la
ricezione sul lato B.
A B
N
B
Figura 5-10 Localizzazione della prova B
A)
B)
Figura 5-11 Rappresentazione della griglia sul lato A e B, prova B
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 44
Acquisite tre registrazioni per ognuna delle 25 coppie di punti si sono calcolati i tempi
medi di propagazione delle onde soniche e, dividendo per lo spessore del muro, si sono
ottenute le velocità medie di propagazione. Tutti i dati sono riportati in Tabella 5-2.
Tabella 5-2 Dati acquisiti e velocità calcolate, prova B.
Path
11
dist. retta
t1
t2
t3
tm
vm
[m]
[s]
[s]
[s]
[s]
[m/s]
0.925
1.0424E-03 1.0284E-03 9.7886E-04 1.0166E-03 910
12
0.925
1.0029E-03 1.0118E-03 9.7951E-04 9.9807E-04
930
13
0.925
1.1527E-03 1.0526E-03 1.1630E-03 1.1228E-03
820
14
0.925
9.8347E-04 9.1078E-04 9.2293E-04 9.3906E-04
990
15
0.925
9.3196E-04 8.8864E-04 8.6836E-04 8.9632E-04 1030
21
0.925
1.0964E-03 9.5306E-04 9.8627E-04 1.0119E-03
910
22
0.925
1.0717E-03 1.2631E-03 1.1754E-03 1.1701E-03
790
23
0.925
1.2304E-03 1.2480E-03 1.3693E-03 1.2826E-03
720
24
0.925
1.3713E-03 1.1914E-03 1.6754E-03 1.4127E-03
660
25
0.925
1.1974E-03 1.1360E-03 1.3064E-03 1.2133E-03
760
31
0.925
9.7251E-04 8.9073E-04 8.1483E-04 8.9269E-04 1040
32
0.925
1.0423E-03 1.0966E-03 1.1091E-03 1.0827E-03
850
33
0.925
1.0964E-03 1.1388E-03 1.1707E-03 1.1353E-03
820
34
0.925
1.0324E-03 1.0177E-03 1.0339E-03 1.0280E-03
900
35
0.925
1.1666E-03 1.1867E-03 1.1353E-03 1.1629E-03
800
41
0.925
7.7287E-04 7.0059E-04 7.3407E-04 7.3584E-04 1260
42
0.925
9.5030E-04 9.8722E-04 9.8909E-04 9.7554E-04
950
43
0.925
9.6020E-04 1.0451E-03 9.6879E-04 9.9136E-04
930
44
0.925
1.1044E-03 1.1878E-03 1.4941E-03 1.2621E-03
730
45
0.925
1.1488E-03 1.0953E-03 1.0258E-03 1.0900E-03
850
51
0.925
8.9795E-04 8.8382E-04 8.2436E-04 8.6871E-04 1070
52
0.925
8.3173E-04 8.8252E-04 8.3830E-04 8.5085E-04 1090
53
0.925
9.9955E-04 1.0002E-03 1.0013E-03 1.0004E-03
930
54
0.925
1.1289E-03 1.0950E-03 1.2153E-03 1.1464E-03
810
55
0.925
1.1761E-03 1.1890E-03 1.1706E-03 1.1786E-03
790
Si riportano di seguito:
-
l’istogramma delle velocità medie ottenute;
-
la rappresentazione delle velocità mediante mappatura di colore.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 45
Nel caso in cui – nella lettura dei dati – il segnale di uno di questi fosse eccessivamente
disturbato, o qualora in una delle tre ripetizioni della prova - relativamente allo stesso
percorso - il dato analizzato presentasse velocità discordante con quanto emerso dalle
due altre acquisizioni, tale dato veniva rimosso ai fini del calcolo dei valori di velocità
media.
Nella prova B la velocità media delle letture eseguite (25 percorsi sonici) è risultata pari a
890 m/s. Dall’analisi dei dati si nota una certa omogeneità dei dati. Le velocità presentano
valori che non si discostano molto da quello medio, il massimo valore di velocità registrato
è pari a 1260 m/s mentre quello minimo è pari a 660 m/s.
Velocità soniche [m/s]
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
11 12 13 14 15 21 22 23 24 25 31 32 33 34 35 41 42 43 44 45 51 52 53 54 55
Punti griglia
Figura 5-12 Prova sonica B, istogramma delle velocità medie.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 46
Figura 5-13 Prova sonica B, restituzione grafica delle velocità soniche (dati in m/s) nella prova
(vista frontale del muro, lato A).
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 47
5.2.3
Prova sonica C
Il test è stato eseguito in modalità diretta su una porzione di dimensioni cm 80X80 della
muratura del palazzo, individuata in Figura 5-14, al piano terra. La griglia di acquisizione è
stata tracciata a 120 cm dal pavimento sul lato A utilizzando una griglia quadrata 5x5 (5
righe e 5 colonne) e spaziatura orizzontale e verticale pari a 20x20 cm, come riportato in
Figura 5-15. Il muro sul quale è stata compiuta la prova presenta uno spessore pari a 71
cm. La battitura dei punti è stata eseguita sul lato A, e la ricezione sul lato B.
A
B
C
N
Figura 5-14 Localizzazione della prova C
A)
B)
Figura 5-15 Rappresentazione della griglia sul lato A e B, prova C.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 48
Acquisite tre registrazioni per ognuna delle 25 coppie di punti si sono calcolati i tempi
medi di propagazione delle onde soniche e, dividendo per lo spessore del muro, si sono
ottenute le velocità medie di propagazione. Tutti i dati sono riportati in Tabella 5-3.
Tabella 5-3 Dati acquisiti e velocità calcolate, prova C.
Path
11
dist. retta
t1
t2
t3
tm
vm
[m]
[s]
[s]
[s]
[s]
[m/s]
0.71
1.0973E-03 9.6276E-04 1.0176E-03 1.0259E-03 690
12
0.71
6.2205E-04 6.6098E-04 6.6749E-04 6.5017E-04 1090
13
0.71
5.9034E-04 5.2011E-04 4.6726E-04 5.2590E-04 1350
14
0.71
4.3253E-04 5.2824E-04 5.2158E-04 4.9412E-04 1440
15
0.71
6.6392E-04 6.8239E-04 6.0392E-04 6.5008E-04 1090
21
0.71
1.1357E-03 1.1498E-03 1.3049E-03 1.1968E-03
590
22
0.71
8.8401E-04 8.1792E-04 8.4891E-04 8.5028E-04
840
23
0.71
7.1546E-04 6.0366E-04 6.4493E-04 6.5468E-04 1080
24
0.71
6.0680E-04 6.6647E-04 6.3381E-04 6.3569E-04 1120
25
0.71
1.0751E-03 8.8212E-04 1.0842E-03 1.0138E-03
700
31
0.71
1.2804E-03 1.3013E-03 1.5010E-03 1.3609E-03
520
32
0.71
1.1850E-03 1.0680E-03 1.2861E-03 1.1797E-03
600
33
0.71
9.9936E-04 1.0219E-03 9.7805E-04 9.9977E-04
710
34
0.71
9.6202E-04 9.4239E-04 8.5566E-04 9.2002E-04
770
35
0.71
1.0013E-03 1.0425E-03 8.7770E-04 9.7383E-04
730
41
0.71
1.3807E-03 1.3494E-03 1.4493E-03 1.3931E-03
510
42
0.71
9.9444E-04 1.0229E-03 9.1993E-04 9.7909E-04
730
43
0.71
8.5664E-04 8.9799E-04 8.8338E-04 8.7934E-04
810
44
0.71
4.6878E-04 5.6036E-04 5.9004E-04 5.3973E-04 1320
45
0.71
8.1027E-04 7.7681E-04 7.9049E-04 7.9252E-04
890
51
0.71
1.8669E-03 1.9778E-03 2.0783E-03 1.9743E-03
360
52
0.71
1.3256E-03 1.2476E-03 1.3091E-03 1.2941E-03
550
53
0.71
8.4081E-04 7.5771E-04 7.9524E-04 7.9792E-04
890
54
0.71
1.0042E-03 1.1433E-03 1.0713E-03 1.0729E-03
660
55
0.71
6.3708E-04 5.6636E-04 6.4533E-04 6.1626E-04 1150
Si riportano di seguito:
-
l’istogramma delle velocità medie ottenute;
-
la rappresentazione delle velocità mediante mappatura di colore.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 49
Nel caso in cui – nella lettura dei dati – il segnale di uno di questi fosse eccessivamente
disturbato, o qualora in una delle tre ripetizioni della prova - relativamente allo stesso
percorso - il dato analizzato presentasse velocità discordante con quanto emerso dalle
due altre acquisizioni, tale dato veniva rimosso ai fini del calcolo dei valori di velocità
media.
Nella prova C la velocità media delle letture eseguite (25 percorsi sonici) è risultata pari a
850 m/s. Dall’analisi dei dati si nota una certa variabilità dei risultati ottenuti con dei valori
che vanno decrescendo nella parte sinistra del pannello guardandolo dal lato A. Il
massimo valore di velocità sonica ottenuto risulta essere pari a 1440 m/s mentre il valore
più basso è pari a 360 m/s.
Velocità soniche [m/s]
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
11 12 13 14 15 21 22 23 24 25 31 32 33 34 35 41 42 43 44 45 51 52 53 54 55
Punti griglia
Figura 5-16 Prova sonica C, istogramma delle velocità medie.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 50
Figura 5-17 Prova sonica C, restituzione grafica delle velocità soniche (dati in m/s) nella prova
(vista frontale del muro, lato A).
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 51
5.2.4
Prova sonica D
Il test è stato eseguito in modalità diretta su una porzione di dimensioni cm 80X80 della
muratura del palazzo, sulla parete est del chiostro ovest dell’edificio, individuata in Figura
5-18, al piano terra. La griglia di acquisizione è stata tracciata a 85 cm dal pavimento sul
lato A utilizzando una griglia quadrata 5x5 (5 righe e 5 colonne) e spaziatura orizzontale e
verticale pari a 20x20 cm, come riportato in Figura 5-19. Il muro sul quale è stata
compiuta la prova presenta uno spessore pari a 66 cm. La battitura dei punti è stata
eseguita sul lato A, e la ricezione sul lato B.
D
B A
N
Figura 5-18 Localizzazione della prova D
A)
B)
Figura 5-19 Rappresentazione della griglia sul lato A e B, prova D
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 52
Acquisite tre registrazioni per ognuna delle 25 coppie di punti si sono calcolati i tempi
medi di propagazione delle onde soniche e, dividendo per lo spessore del muro, si sono
ottenute le velocità medie di propagazione. Tutti i dati sono riportati in Tabella 5-4.
Tabella 5-4 Dati acquisiti e velocità calcolate, prova D.
Path
11
dist. retta
t1
t2
t3
tm
vm
[m]
[s]
[s]
[s]
[s]
[m/s]
0.66
1.6097E-03 1.4573E-03 1.4230E-03 1.4967E-03 440
12
0.66
1.1101E-03 8.3866E-04 9.3037E-04 9.5971E-04
690
13
0.66
1.0133E-03 1.0304E-03 8.1477E-04 9.5282E-04
690
14
0.66
8.4676E-04 9.2743E-04 9.4316E-04 9.0578E-04
730
15
0.66
5.7747E-04 5.6739E-04 5.7293E-04 5.7260E-04 1150
21
0.66
1.3223E-03 1.5503E-03 1.3418E-03 1.4048E-03
470
22
0.66
1.3581E-03 1.1537E-03 1.2834E-03 1.2651E-03
520
23
0.66
9.5280E-04 1.0666E-03 1.0328E-03 1.0174E-03
650
24
0.66
1.0813E-03 1.1710E-03 1.2620E-03 1.1714E-03
560
25
0.66
1.0841E-03 1.1401E-03 1.1756E-03 1.1333E-03
580
31
0.66
7.6936E-04 7.9929E-04 7.5362E-04 7.7409E-04
850
32
0.66
8.3709E-04 9.2000E-04 9.8095E-04 9.1268E-04
720
33
0.66
1.0599E-03 1.0530E-03 9.8692E-04 1.0333E-03
640
34
0.66
7.3280E-04 9.0101E-04 6.8315E-04 7.7232E-04
860
35
0.66
1.1730E-03 1.0322E-03 1.0856E-03 1.0969E-03
600
41
0.66
6.7204E-04 6.1773E-04 5.7176E-04 6.2051E-04 1060
42
0.66
6.0426E-04 5.4242E-04 5.9683E-04 5.8117E-04 1140
43
0.66
1.0189E-03 1.0924E-03 1.4707E-03 1.1940E-03
550
44
0.66
1.0946E-03 1.1365E-03 1.0392E-03 1.0901E-03
610
45
0.66
1.2453E-03 1.2014E-03 1.1492E-03 1.1986E-03
550
51
0.66
1.0572E-03 8.9021E-04 9.0751E-04 9.5164E-04
690
52
0.66
8.7762E-04 6.8425E-04 5.8947E-04 7.1711E-04
920
53
0.66
1.0696E-03 8.2583E-04 8.9202E-04 9.2915E-04
710
54
0.66
1.0297E-03 9.2609E-04 9.4563E-04 9.6714E-04
680
55
0.66
1.3586E-03 1.3147E-03 1.4095E-03 1.3609E-03
490
Si riportano di seguito:
-
l’istogramma delle velocità medie ottenute;
-
la rappresentazione delle velocità mediante mappatura di colore.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 53
Nel caso in cui – nella lettura dei dati – il segnale di uno di questi fosse eccessivamente
disturbato, o qualora in una delle tre ripetizioni della prova - relativamente allo stesso
percorso - il dato analizzato presentasse velocità discordante con quanto emerso dalle
due altre acquisizioni, tale dato veniva rimosso ai fini del calcolo dei valori di velocità
media.
Nella prova D la velocità media delle letture eseguite (25 percorsi sonici) è risultata pari a
700 m/s. Dall’analisi dei dati si nota una certa variabilità all’interno dell’area indagata;
nella diagonale che va dall’angolo in alto a sinistra a quello in basso a destra, guardando
il pannello dal lato A, si registrano velocità più basse mentre nei due spigoli in alto a
destra e in basso a sinistra si riscontrano velocità più elevate. Il massimo valore registrato
è pari a 1150 m/s mentre quello minimo è pari a 440 m/s.
Velocità soniche [m/s]
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
11 12 13 14 15 21 22 23 24 25 31 32 33 34 35 41 42 43 44 45 51 52 53 54 55
Punti griglia
Figura 5-20 Prova sonica D, istogramma delle velocità medie.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 54
Figura 5-21 Prova sonica D, restituzione grafica delle velocità soniche (dati in m/s) nella prova
(vista frontale del muro, lato A).
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 55
5.3
RISULTATI COMPLESSIVI DELLE PROVE SONICHE
Le prove soniche eseguite denotano una tipologia muraria abbastanza omogenea per
quanto riguarda la morfologia della sezione e la presenza di vuoti e cavità.
Dando una interpretazione qualitativa dei dati emersi si può osservare che i paramenti
sono caratterizzati da velocità in linea o superiori rispetto a quelle analizzate in aree
limitrofe con simile tipologia muraria, presentando velocità comprese fra circa 700 e 900
m/s. Sono tuttavia presenti delle aree in cui le velocità soniche si abbassano scendendo
sotto i 700 m/s fino ad arrivare a valori molto bassi pari a 400 m/s, denotando la probabile
presenza di cavità e disconnessioni all’interno della compagine muraria, o la decoesione
dell’intonaco superficiale.
Figura 5-22 Risultati delle prove soniche dirette.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 56
6
COMMENTI CONCLUSIVI
Come già espresso nelle premesse, la campagna di indagini svoltasi presso il Palazzo del
Governo a L’Aquila e descritta nella presente relazione è da considerarsi preliminare ad
una eventuale analisi più approfondita atta al conseguimento di un adeguato livello di
conoscenza ai sensi delle Norme Tecniche per le Costruzioni.
La campagna è stata comunque in grado di proporre alcune indicazioni sulla qualità
muraria che, stando alle prove di martinetto piatto svolte, ha manifestato un discreto
comportamento in termini di rigidezza, fornendo una risposta, in termini di modulo
elastico, superiore a quella proposta in normativa per murature tipologicamente
assimilabili a quelle osservate.
Figura 6-1 Media dei risultati ottenuti con le prove di martinetto piatto doppio.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 57
Analizzando infatti i valori presenti nella tabella C8A.2.1 della normativa si nota che quelli
sperimentali medi (Figura 6-1), superano l’estremo superiore dei moduli elastici proposti
per la tipologia qualitativamente superiore delle tre inizialmente proposte, ovvero
“Muratura in pietre a spacco con buona tessitura”.
Dalle prove soniche (quadro riassuntivo in Figura 6-2) è emerso in termini qualitativi che
la compattezza delle murature indagate non è inferiore rispetto a quanto emerso da prove
applicate a tipologie murarie analoghe in aree limitrofe, anzi si sono apprezzati in alcuni
casi dati di velocità sonica generalmente accettabili. Nell’esecuzione delle prove sono
emerse tuttavia delle aree in cui si denota un abbassamento della velocità sonica e
dunque si individua la probabile presenza di lesioni o cavità interne, o decoesione
dell’intonaco superficiale. Prima di trarre conclusioni di carattere definitivo sarà opportuno
calibrare le valutazioni indirette sulla compattezza delle murature (emerse con l’utilizzo
delle prove soniche) con ispezioni dirette considerando ad esempio sondaggi nello
spessore murario ed ispezioni video endoscopiche.
Figura 6-2 Risultati delle prove soniche dirette.
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
pag. 58
A completamento di questa campagna preliminare si è rilevato il paramento murario in
diverse posizioni, tramite rilievo fotografico, per controllare se la tipologia muraria emersa
dal lievo di intonaco fosse generalmente uniforme o se vi fossero marcate variazioni
tessiturali e compositive nelle diverse aree del Palazzo del Governo. In Figura 6-3 si
riportano alcune foto delle aree ispezionate.
Figura 6-3 Alcune delle aree indagate tramite ispezione visiva.
Il paramento in pietrame incoerente risulta ricorrente nelle murature presenti in differenti
posizioni. La pezzatura impiegata è abbastanza omogenea nei vari punti ispezionati
visivamente: nonostante ciò l’incertezza sulla morfologia interna risulta ancora elevata a
causa della limitatezza della campagna eseguita. Vi sono inoltre alcune aree in cui la
muratura in pietrame lascia molto spazio alle inclusioni di laterizio, fino ad arrivare a pareti
interamente realizzate in mattoni.
Padova, li 26/09/2011
Per EXPIN s.r.l.
ing. Filippo Casarin
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pag. 59
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pag. 60
SCHEDE TECNICHE DEI SENSORI DI MISURA
TRASDUTTORE DI PRESSIONE TP14 – AEP TRANSDUCERS
Specifiche tecniche
TIPO
TP14
PRESSIONE RELATIVA (R)
20-100 bar
≤ ± 0.10 %
LINEARITÀ ED ISTERESI
EFFETTO DELLA TEMPERATURA (1°C)
a) sullo zero
≤ ± 0.005 %
b) sulla sensibilità
≤ ± 0.005 %
SENSIBILITÀ NOMINALE
0-10 V
TOLLERANZA DI CALIBRAZIONE
ALIMENTAZIONE NOMINALE (0-10V)
≤ ± 0.1 %
15-24 Vdc
min. 3 KΩ
RESISTENZA DI CARICO:
FREQUENZA DI RISPOSTA
da 2.5 a 5 kHz
VALORI MECCANICI LIMITE riferiti alla pressione nominale:
a) pressione di servizio
b) pressione limite
100 %
150 %
c) pressione di rottura
>300 %
d) pressione altamente dinamica
75%
TEMPERATURA DI RIFERIMENTO
TEMPERATURA DI ESERCIZIO
ATTACCO DI PROCESSO
+23 °C
-10/+70 °C
1/4"Gas (*1/2"Gas) Maschio / BSP Male
CHIAVE DI SERRAGGIO
27 mm
COPPIA DI SERRAGGIO
28 Nm
CLASSE DI PROTEZIONE (EN 60529)
MATERIALE PARTE SENSORE
IP65
INOX 17-4 PH
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pag. 61
TRASDUTTORE DI SPOSTAMENTO MLS 130 – PENNY AND GILES
Specifiche tecniche
TIPO
MLS 130
CORSA
25 mm
1 KΩ
RESISTENZA (±10%)
DIAMETRO DEL CORPO
13 mm
LINEARITA’ INDIPENDENTE GARANTITA
±0,25 % F.S.
ISTERESI
<0,01 mm
ALIMENTAZIONE MAX.
22 Vdc
RISOLUZIONE
Virtualmente infinita
TEMPERATURA DI FUNZIONAMENTO
MONTAGGIO
Grado di protezione
da -30 a +100 °C
Perni filettati M4
IP66
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pag. 62
SISTEMA DI ACQUISIZIONE MULTICANALE - National Instruments mod. PXI-1025
Specifiche tecniche
Channels
Peripheral slots for 3U PXI
LCD screen
Keyboard
Power supply
Peak power
16
8
10,4
Fold/down
AC/DC
275
number
number
inch
removable
240V
W
NI-8176 controller
Processor
Mb ram
Hard disk drive
Operating system
Intel Pentium III
128
15
Windows
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
1,26 GHz
Mb
Gb
2000
pag. 63
SCHEDA DI ACQUISIZIONE NI 4472
Specifiche tecniche
Simultaneously analog input channels
Resolution
Dynamic range
Maximum sampling rate
High frequency response
Input voltage range
Triggering
8
24
128
102,4
45
±10
analog/digital
number
bit
dB
KS/s
kHz
V
Caratteristiche dei canali
Number of channels
Resolution
Frequency accuracy
Input signal range
8
24
±25
±10
number
bit (nominal)
ppm
V peak
4
24
>250
<500
mA±5%
V
°kΩ at 1 khz
PA/√Hz
Condizionamento del segnale
Current
Compliance
Output impedance
Current noise
Caratteristiche fisiche
Dimension (l x w)
Analog I/O connectors
Digital trigger connector
16,0 x 9,9 cm
SMB male
SMB male
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pag. 64
TRASDUTTORI DI ACCELERAZIONE PCB mod. 393 B12
a)
b)
Specifiche tecniche
Voltage sensitivity
Frequency range (5%)
Frequency range (10%)
Resonant frequency
Amplitude range
Resolution
Non-linearity
Transverse sensitivity
10000
0.15 - 1000
0.1 - 1500
10
0.5
0.000008
<1
<7
mV/g
Hz
Hz
kHz
g pk
g rms
%
%
Specifiche elettriche
Excitation voltage
Constant current excitation
Output impedance
Output bias voltage
Ground isolation
18 to 30
2 to 20
< 1000
8 to 12
> 108
VDC
mA
ohm
VDC
ohm
Specifiche fisiche
Sensing element
Connector
Housing
Weight
ceramic
MIL-C-5015
stainless steel
210
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
material
connector
material
g
pag. 65
MARTELLO STRUMENTATO (IMPACT HAMMER) PCB mod. 086D20
a)
b)
Specifiche tecniche
Sensitivity (± 15 %)
Measurement Range
Frequency Range (-10 dB)
Frequency Range (-10 dB)
Frequency Range (-10 dB)
Frequency Range (-10 dB)
Resonant Frequency
Non-Linearity
(Hard Tip)
(Medium Tip)
(Soft Tip)
(Super Soft Tip)
0.23
± 22,000
1
700
450
400
≥ 12
≤1
mV/N
N pk
kHz
Hz
Hz
Hz
kHz
%
18 to 30
2 to 20
<100
8 to 12
VDC
mA
ohm
VDC
Specifiche elettriche
Excitation Voltage
Constant Current Excitation
Output Impedance
Output Bias Voltage
Specifiche fisiche
Sensing Element
Sealing
Hammer Mass
Head Diameter
Tip Diameter
Hammer Length
Electrical Connector
Quartz
Hermetic
1.1
5.1
5.1
37
BNC Jack
Indagini Diagnostiche – Palazzo del Governo, L’Aquila
kg
cm
cm
cm
pag. 66