Una problematica molto ricorrente nelle strutture in calcestruzzo armato è legata alle inadeguatezza fondale che produce dissesti locali sia del suolo di fondazione sia nel corpo strutturale della fondazione. Quando le fondazioni non sono state dimensionate in modo adeguato rispetto alle caratteristiche del suolo su cui gravitano – vuoi per sottovalutazione dei parametri meccanici, vuoi per modifiche degli stati tensionali del terreno a seguito di escursioni di falda o anche per una eterogeneità dei suoli non rilevata – il “consolidamento” locale del terreno che avviene a seguito dell’incremento di carico trasferito dal manufatto si traduce in piccoli cedimenti differenziali sulla struttura.
Tali cedimenti differenziali (quando legati ai cedimenti locali contenuti entro i limiti dei cedimenti non patologici, esclusi, dunque, i cedimenti per frane) producono la cui importanza varia a seconda della natura del manufatto stesso.
In genere, nelle strutture in acciaio essi vengono diffusi in modo abbastanza agevole grazie agli schemi statici solitamente adottati per le opere in carpenteria metallica e grazie alle caratteristiche di elevata duttilità del materiale. Altrettanto avviene nelle strutture in muratura, le quali nonostante si caratterizzino per gli elementi strutturali poco duttili, grazie al particolare schema statico (in genere a pareti) “seguono” il cedimento fondale operandone una ridistribuzione diffusa sugli interi maschi murari interessati dal cedimento.
Le strutture in cemento armato, invece, sono quelle che solitamente soffrono maggiormente gli effetti dei cedimenti differenziali. L’assenza di giunti di malta contrariamente alle pareti in muratura non consente di disporre di un “cuscinetto di distribuzione” delle tensioni in aumento.
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Tecniche di diagnosi, riparazione e miglioramento di strutture in calcestruzzo armato degradate
Il problema del degrado delle strutture ed infrastrutture in calcestruzzo armato in Italia ha assunto negli ultimi anni il carattere di vera emergenza. Il manuale tratta vari casi di interventi sulle strutture esistenti in calcestruzzo armato ponendosi quale ideale complemento del testo sul Degrado delle Strutture in Calcestruzzo Armato curato da Felitti e Mecca.L’opera, illustrando alcuni interventi realizzati dagli stessi Autori nello loro ultraventennale attività professionale, offre suggerimenti e spunti di approccio ai problemi che il progettista ed il costruttore si trovano più comunemente ad affrontare. Per tutti i casi studio il testo accenna all’esigenza “storica” (in funzione del dettato normativo)che influenza la capacità e l’accuratezza delle analisi sul comportamento del calcestruzzo armato, che nel tempo hanno visto il modificarsi sia delle tecniche di rilievo del danno e sia delle modalità di intervento. Allo stesso modo si sono modificati gli obiettivi progettuali passando dagli approcci prescrittivi a quelli prestazionali.Vengono esaminati, con dovizia di immagini e schemi commentati, casi che riguardano interi sistemi strutturali e interventi locali (travi, pilastri, fondazioni, ecc.).Matteo Felitti Titolare dello studio tecnico ENGINEERING & CONCRETE CONSULTING, si occupa principalmente di calcolo strutturale, dissesti statici nelle costruzioni esistenti, degrado dei materiali e risoluzione contestazioni in collaborazione con lo Studio Legale dell’Avv. Paola Tucci. Svolge, inoltre, attività di consulenza tecnologica presso importanti Aziende che operano nel settore della prefabbricazione e della fornitura di calcestruzzi prestazionali. Docente Esterno di “Calcolo Automatico delle Strutture” presso l’Università degli Studi di Napoli Federico II (Titolare Cattedra: Prof. Francesco Marotti de Sciarra). Certificato Livello 2 per i metodi PND: ES-MG-MO-PC-SC-UT-VT. Certificato Livello 3 per i metodi PND: TT. Settore: Ingegneria Civile, Beni Culturali e Architettonici. Autore di testi e pubblicazioni per collane e riviste di settore. Lucia Rosaria Mecca Ingegnere strutturista, titolare dello studio MECCAINGEGNERIA nel quale si occupa prevalentemente di progettazione e direzione lavori di opere ed infrastrutture realizzate in ambito civile ed industriale. Svolge attività di consulenza negli ambiti dell’ingegneria geotecnica e strutturale per Professionisti, importanti Società ed Aziende operanti in ambito nazionale ed internazionale. È direttore tecnico e socio titolare della Geomonitor srl, società di Ingegneria specializzata nel settore delle prove, dei monitoraggi e dei controlli non distruttivi, per i quali possiede la qualifica di Esperto. Autrice di testi e pubblicazioni per collane e riviste di settore.
Matteo Felitti, Lucia Rosaria Mecca | 2019 Maggioli Editore
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Vediamo più in dettaglio come eseguire il consolidamento di fondazioni di una civile abitazione e la perizia di diagnosi di dissesto, avente struttura mista in muratura-calcestruzzo armato.
Consolidamento fondazioni, ecco come procedere
La duttilità delle sezioni in calcestruzzo armato, non è così ampia come per i telai in carpenteria metallica, perciò avviene che i momenti che si generano a seguito dei cedimenti differenziali si redistribuiscono sui nodi determinando incrementi tensionali nelle sezioni di attacco che, per tale motivo, possono condurle a rottura.
L’intervento che riportiamo ad esempio, riguarda il consolidamento delle fondazioni in calcestruzzo armato di un fabbricato per civile abitazione interessato da un cedimento del cantonale a sinistra dell’ingresso principale.
Diagnosi del dissesto e studio dei quadri fessurativi: come si fa?
Il quadro fessurativo rilevato è particolarmente marcato – con lesioni a 45° – in corrispondenza dell’angolo di fabbricato a sinistra dell’ingresso principale.
Potresti approfondire con: Consolidamento fondazioni: si può considerare un intervento locale?
Dalla lettura del quadro fessurativo – nelle figure seguenti – risulta evidente che la fondazione ha subìto un cedimento differenziale “periferico” o da “cantonale”.
Il cedimento differenziale a sua volta è provocato dalle differenti caratteristiche geotecniche del terreno di fondazione della zona d’angolo rispetto al resto del fabbricato.
Caratterizzazione geotecnica del terreno, quale ruolo ha?
La caratterizzazione geomeccanica del terreno si è basata sui risultati delle indagini penetrometriche a cui sono state aggiunte indagini geoelettriche di cui nel seguito si riportano alcune immagini.
Modello geologico
La parte di costruzione interessata dall’intervento di consolidamento poggia interamente sullo strato costituito da riporto con caratteristiche geotecniche alquanto scadenti. La parte opposta, invece, trova il suo appoggio all’interno di uno strato le cui caratteristiche geotecniche sono discrete.
Inoltre gli strati sottostanti sono caratterizzati da una matrice argillosa plastica che rigonfia in condizioni sature mentre in assenza di acqua di risalita tende ad essiccarsi, con contrazione di volume. Questi cicli si succedono molto frequentemente anche perché condizionati dalle variazioni stagionali e termiche.
Modello del sottosuolo
Il modello mostra un primo livello superficiale, rappresentato da riporto antropico, dello spessore massimo di 2,00-3,00 m, piuttosto irregolare, che poggia su un secondo livello in cui si osserva una certa discontinuità laterale che conferisce al sottosuolo caratteristiche di differente grado di permeabilità e saturazione idrica.
Le prove penetrometriche e geofisiche (consultabili sul volume proposto nel link in fondo all’articolo) hanno, poi, completato le analisi fatte nel modello geologico e nel modello del sottosuolo.
Correlando le prove penetrometriche con le risultanze tomografiche è stato ottenuto il modello geologico-tecnico del sottosuolo. La zona “consolidata” è interessata dalla coltre detritica in parte riportata ed in parte prodotto dell’alterazione della litofacies sottostante. La stratigrafia ottenuta dalle prove penetrometriche pesanti si correla con la sezione tomografica ottenuta dalla indagine geoelettrica ERT definendo un primo strato superficiale di circa 2,5 m, piuttosto irregolare, che poggia su un secondo livello in cui si osserva una certa discontinuità laterale che conferisce al sottosuolo caratteristiche di differente grado di permeabilità e saturazione idrica.
Leggi anche Consolidamento del terreno di fondazione: i cedimenti e le crepe nei muri
Trattamento con polimeri espandenti, come funzionano?
Per riportare il fabbricato alla quota originaria, sono state utilizzate le resine espandenti.
Queste ultime sono il prodotto della miscelazione di due componenti: il Poliolo e il Diisocianato di Difenilmetano. Prima dell’iniezione, i due polimeri vengono mantenuti ad una temperatura costante, allo stato liquido, in recipienti separati. All’istante della iniezione i due liquidi, attraverso tubi flessibili e termoisolanti, vengono convogliati fino alla “pistola di iniezione”, all’interno della quale avviene la miscelazione dei due componenti. La pistola è poi collegata ad un condotto di iniezione, attraverso il quale, il bi-componente raggiunge gli strati di terreno più profondi.
Pertanto, scelta la tipologia di polimeri, nota la pressione di confinamento, è possibile determinare – grazie alla curva di espansione – la densità assunta dai polimeri espandenti allo stato solido. Determinata la densità del materiale, il volume occupato dai polimeri allo stato solido può essere definito utilizzando come parametro di dimensionamento la massa di prodotto iniettata.
Descrizione del micropalo
L’intervento è stato eseguito mediante la posa in opera di micropali in acciaio ad aderenza migliorata con trattamento anticorrosivo e dispositivo di precarica integrato.
I micropali utilizzati sono costituiti da moduli tubolari in acciaio – S355 – rullato di lunghezza standard pari a un metro, diametro esterno pari a 62 mm e spessore pari a 8 mm. I moduli vengono collegati tra loro mediante “grani” filettati studiati ad hoc.
Step operativi
– Perforazione fondazione;
– ancoraggio barre filettate;
– infissione micropalo;
– inserimento dispositivo di precarica;
– azionamento dispositivo di precarica;
– sigillatura foro.
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