f - Università degli Studi della Basilicata

Corso di
Riabilitazione Strutturale
POTENZA, a.a. 2011 – 2012
ESEMPIO DI PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI
PER LA CONOSCENZA DELLA
RESISTENZA IN SITU DEL CALCESTRUZZO
Dott. Marco VONA
DiSGG, Università di Basilicata
[email protected]
http://www.unibas.it/utenti/vona/
Indagini per la conoscenza delle strutture esistenti in C.A.
OBIETTIVO
Valutazione della resistenza in situ del CALCESTRUZZO
1. Metodo combinato SONREB SPECIFICO per il
calcestruzzo in esame
2. Indicazioni per la pianificazione
PIANIFICAZIONE delle indagini
CORRETTA
Criteri e modalità di esecuzione ed elaborazione di PND & PD
2
LA PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI
Si possono individuano tre differenti livelli nell’interpretazione ed
utilizzo dei risultati delle PND e PD
• variabilità nel passaggio da un piano all’altro
• variabilità tra un elemento e l’altro ad uno stesso piano
• variabilità nell’ambito di uno stesso elemento
La diffusione delle indagini in-situ deve essere ampia, mirando al
livello di conoscenza più elevato possibile anche oltre i requisiti
previsti dalle normative
La loro localizzazione deve ottemperare alle esigenze di
rappresentatività delle stesse tenendo conto dell’eterogeneità della
struttura anche in termini di procedure costruttive
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LA PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI
Le PND non sono affidabili per stimare DA SOLE la resistenza
del calcestruzzo, se non calibrate con risultati di test su carote
Può essere adoperata una procedura in grado di fornire la
relazione Rc = a Sb Vc, ricavata sperimentalmente
Il primo passo è l’esecuzione di una campagna di PND per
valutare la variabilità del calcestruzzo e delimitare ZONE O
PORZIONI OMOGENEE di struttura
Considerando NPND punti di misura all’interno di una zona
omogenea, in un numero limitato di punti Ncar ⊂ NPND, selezionati
in modo casuale, vengono estratte e sottoposte a prova di
compressione alcune carote per valutarne le resistenze fcar
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METODI COMBINATI: Espressione Sonreb calibrata
Indice sclerometrico
S (in NPND punti)
Velocità ultrasonica
V (in NPND punti)
Carotaggi
S, V, Rc
Rc (in NCAR punti, NCAR < NPND)
best correlation
Rc = a Sb Vc
Applicando l’espressione ottenuta è possibile stimare la
resistenza anche nei punti in cui sono state effettuate solo PND
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LA PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI: ESEMPIO
• Edificio progettato per soli carichi verticali e realizzato nella
seconda metà degli anni ’70
• Struttura intelaiata in c.a. con 5 impalcati fuori terra
• Pianta rettangolare 21.80 m x 11.90 m
• L’altezza di interpiano 3.00 m
Sono disponibili gli elaborati progettuali
Travi e pilastri hanno
dimensioni
costanti
lungo
l’altezza
dell’edificio mentre,
limitatamente
ai
pilastri, vi sono piccole
differenze
nei
quantitativi di armatura
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LA PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI: ESEMPIO
La collocazione dei punti di misura sulla superficie del piano tipo
è condotta in modo da poter indagare elementi, sia pilastri che
travi, con differenti funzioni strutturali e posizioni
È considerata la posizione e ruolo nel sistema strutturale, in
funzione del carico desunto dall’area di influenza
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LA PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI: ESEMPIO
Dall’analisi dei risultati delle PND sembra necessario individuare
• tre aree omogenee per il calcestruzzo dei pilastri
• due aree omogenee per il calcestruzzo delle travi
Area P1
Area P2
Area P3
Area T1
Area T2
Estensione
Pilastri del I
livello
Pilastri del II
Livello
Pilastri III, IV e V
livello
Travi dei livelli I e
II
Travi dei III, IV e V
livello
V impalcato
IV impalcato
Area T2
Area P3
III impalcato
II impalcato
Area P2
I impalcato
Area T1
Area P1
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LA PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI: ESEMPIO
Dall’analisi dei risultati delle PND appare opportuno individuare
• tre aree omogenee per il calcestruzzo dei pilastri
• due aree omogenee per il calcestruzzo delle travi
45
Media
4000
35
3500
30
3000
V [m/s]
40
25
S
4500
Dev.St
20
Dev.St
2500
2000
15
1500
10
1000
5
500
0
0
Area P1Area P2Area P3Area T1Area T2
Media
Area P1Area P2Area P3Area T1Area T2
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LA PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI: ESEMPIO
Sulla base delle aree omogenee individuate è possibile pianificare
ed eseguire la campagna di carotaggi
Per poter applicare la procedura Sonreb Calibrata sono eseguiti 3
carotaggi per ciascuna area omogenea ad eccezione che nell’Area
P3 dove, in virtù dell’estensione, sono eseguiti 6 carotaggi
Carotaggi Area P1
Carotaggi Area T1
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LA PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI: ESEMPIO
Risultati delle prove relativi alle varie aree
45
S
V/100 fc, PD
35
30
C.V.
40
S, V/100 [m/s], fc [MPa]
40
45
25
20
15
10
5
0
S
V/100 fc, PD
35
30
25
20
15
10
5
0
Area P1 Area P2 Area P3 Area T1 Area T2
Area P1 Area P2 Area P3 Area T1 Area T2
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LA PIANIFICAZIONE DELLE INDAGINI: ESEMPIO
fc,med per ciascuna area come media dei valori delle resistenze
ottenute dalle PD e PND combinando i due metodi di prova
f c = a ⋅ S ⋅V
b
c
Area P1 Area P2 Area P3 Area T1 Area T2
a
8.3E-05 1.3E-04 1.2E-01 3.6E-08 2.8E-02
Coefficienti Sonreb
b
0.09
3.03
1.41
5.37
0.32
c
1.51
0.20
0.05
0.52
0.73
fc,med
[MPa] 33.3
5.7
17.5
13.6
20.5
fcd (elementi duttili) [MPa] 33.3
5.7
17.5
13.6
20.5
fcd (elementi fragili) [MPa] 22.2
3.8
11.7
9.1
13.7
di Conoscenza
di
Confidenza
Coefficiente parziale di
sicurezza
(elementi
fragili) γC = 1.5
40
fcd [MPa]
Livello
LC3
Fattore
FC = 1
30
20
10
0
Area P1
Area P2
Area P3
Area T1
Area T2
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CRITERI DI PIANIFICAZIONE
• La resistenza del calcestruzzo deve essere determinata
utilizzando sia prove distruttive (PD) che non distruttive (PND)
• La combinazione delle due metodologie deve essere condotta
impiegando un’apposita espressione per il calcestruzzo in
esame (zone o aree omogenee)
• La pianificazione delle indagini deve essere condotta
individuando preliminarmente le aree di calcestruzzo omogeneo
nell’ambito dell’intera struttura
• Le caratteristiche meccaniche determinate per ciascuna area
omogenea sono necessarie per le operazioni di modellazione
• Le caratteristiche di resistenza determinate per ciascuna area
omogenea sono quelle che devono essere utilizzate nelle
operazioni di verifica degli elementi strutturali
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LA SCELTA DELLE RESISTENZE DI CALCOLO
È necessario far riferimento a diversi valori delle resistenze di
calcolo, in funzione del tipo di verifica in cui sono utilizzate:
a) verifiche di APPLICABILITÀ
fcd = fc,med
b) ELEMENTI DUTTILI
fcd = fc,med / FC
c) ELEMENTI FRAGILI (SLCO)
fcd = fc,med
d) ELEMENTI FRAGILI (AL)
fcd = fc,pd
e) sollecitazioni su ELEMENTI FRAGILI
/ (FC * γm)
/ (FC * γm)
fcd = fc,pd
*
FC
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LA SCELTA DELLE RESISTENZE DI CALCOLO
Dalla campagna di indagini si ottengo tanti valori di
quante sono le area omogenee individuate
fc,med
V impalcato
35
IV impalcato
fcd [MPa]
30
Area T2
25
Area P3
20
III impalcato
15
II impalcato
10
Area P2
5
I impalcato
Area T1
0
Area P1 Area P2 Area P3 Area T1 Area T2
Area P1
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LA SCELTA DELLE RESISTENZE DI CALCOLO
⇒
Livello di Conoscenza LC3
Fattore di Confidenza FC = 1
Coefficiente parziale di sicurezza γC = 1.5
P1
P2
Area
P3
T1
T2
Res. Media Prove
Dev.st Prove
fc,med
[MPa]
[MPa]
33.3 5.7 17.5 13.6 20.5
2.2 2.2 6.1 3.1 1.9
Applicabilità ASL
Elementi duttili
Elementi fragili SLCO
Elementi fragili AL
Elementi fragili Soll.
fcd = fc,med
fcd = fc,med / FC
fcd = fc,med / (FC * γm)
fcd = fc,pd * FC
fcd = fc,pd * FC
[MPa]
[MPa]
[MPa]
[MPa]
[MPa]
33.3
33.3
22.2
20.7
20.7
5.7
5.7
3.8
2.3
2.3
17.5
17.5
11.7
7.6
7.6
13.6
13.6
9.1
7.0
7.0
20.5
20.5
13.7
12.4
12.4
fc, pd = fc,med - Dev.ST
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LA SCELTA DELLE RESISTENZE DI CALCOLO
ACCIAIO
Si dovrebbe applicare un unico Fattore di Confidenza
Ad esempio nel caso di livello di conoscenza LC1, la resistenza
va divisa per 1.35 portando ad una sottostima del valore effettivo
dell’acciaio in esame che essendo comunque un materiale di
produzione industriale non presenta in genere variazioni così
ampie rispetto ai valori nominali
Tale sottostima potrebbe dare luogo ad assunzioni non
conservative facendo ipotizzare una rottura duttile che in realtà
potrebbe non verificarsi
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LA SCELTA DELLE RESISTENZE DI CALCOLO
ACCIAIO
Concettualmente è corretto usare un unico FC poiché è
conseguenza del Livello di Conoscenza acquisito dell’intera
struttura, ma sembra non conservativo considerare un unico valore
sia per il calcestruzzo che per l’acciaio
In realtà, una serie di verifiche effettuate mostrano che la
eventualità prospettata è potenzialmente possibile ma inusuale
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