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Rilevazione, classificazione danno e analisi di un viadotto con travi in precompresso

Una volta rilevato e classificato il danno lo si correla alle probabili cause. A questo punto è possibile definire la tipologia delle analisi da svolgere sulla struttura in modo da completare il quadro diagnostico. Ecco un interessante caso studio

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(di L. R. Mecca) Per entrare nello specifico di un caso pratico si riporta la foto 1 tratta da una campagna di ispezione su viadotto composto da travi in precompresso.

Preliminarmente a qualunque analisi occorre fissare la finalità dell’indagine la quale potrebbe essere richiesta per una verifica di sicurezza, per definire interventi di manutenzione e ripristino delle travi ammalorate, per adeguamenti del tratto viario a nuova categoria.

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Rilevazione, classificazione del danno, tipologia di analisi

Nel caso in esame l’indagine è svolta in previsione di un intervento di manutenzione del viadotto. Sulla trave in precompresso è presente un pronunciato fenomeno di degrado riconducibile a più cause in modo diretto.

Foto 1_Campagna di ispezione su viadotti con travi in precompresso © archivio MECCAINGEGNERIA

Tra esse si distinguono scarso copriferro, corrosione dell’armatura, segregazione del calcestruzzo, dilavamento. Una volta rilevato e classificato il danno lo si correla alle probabili cause che vanno ricercate in:

  • condizioni di esposizione dell’elemento strutturale all’azione di sostanze corrosive;
  • mancato confinamento delle armature;
  • cattiva qualità del getto.

A questo punto è possibile definire la tipologia delle analisi da svolgere sulla struttura in modo da completare il quadro diagnostico.

Foto 2_Test magnetometrico su una trave e fessurazione secondaria © archivio MECCAINGEGNERIA

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Test colorimetrici

Se le anomalie rilevate sono annoverabili nella categoria dei fenomeni chimico fisici i test da effettuarsi nel caso in esame saranno scelti in modo da ricavare dati sulla natura chimico fisica dei materiali componenti la trave. In tal caso, lo svolgimento di test utili a definire le caratteristiche meccanica del calcestruzzo, almeno in prima istanza, assumerebbero importanza secondaria.

Tra le analisi da effettuarsi sul calcestruzzo vi sarebbero perciò i test colorimetrici per la misurazione del fronte di avanzamento dello strato carbonatato (UNI EN 14630:2007) o per la misurazione della penetrazione dei cloruri (UNI CEN/TS 12390-11:2010).
Queste analisi fornirebbero dati sia per quantificare il danno, sia per definire le tipologie e le distribuzioni degli interventi di ripristino.

Foto 3_Test clorimetrico con fenoftaleina (UNI EN 14630:2007 ). Si rileva che il fronte di carbonatazione ( 5 cm ) ha superato lo spessore del copriferro compromettendo le condizioni di buona conservazione delle armature © archivio MECCAINGEGNERIA

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Test magnetometrici

Sugli acciai, invece, dovrebbero effettuarsi test magnetometrici, al fine di rilevare la disposizione ed i diametri dei cavi non visibili, e su questi svolgere test endoscopici per stabilire lo stato di conservazione dei trefoli e delle boiacche di iniezione all’interno delle guaine poste sui vari registri. La conoscenza dello stato di conservazione dei vari componenti consentirebbe un giudizio sulla necessità di svolgere eventuali approfondimenti dell’indagine che potrebbe estendersi alla valutazione delle caratteristiche meccaniche della trave qualora le prove condotte facessero sospettare una riduzione della resistenza.

Del tutto differente sarebbe la circostanza per la quale il danno si manifestasse per effetto di un meccanismo di azione come nella foto che segue.

Foto 4_Effetto del cedimento fondale in edificio scolastico sul nodo trave pilastro ©archivio MECCAINGEGNERIA

L’anomalia riscontrata è relativa alla presenza di un pronunciato quadro fessurativo in corrispondenza del nodo trave pilastro. La parzializzazione della sezione in prossimità del nodo potrebbe dipendere:

  • da scarsa resistenza meccanica degli elementi strutturali (il fenomeno sarebbe di tipo primario) oppure
  • dall’effetto di cedimenti fondali (in tal caso il fenomeno sarebbe di tipo secondario). Questi ultimi potrebbero a loro volta dipendere da inadeguatezza strutturale o geotecnica del sistema suolo-fondazione o da problematiche di natura geologica.

E’ evidente che il piano di indagine da porsi in opera dipenderà, anche in questo caso, dalla classificazione del fenomeno rilevato. Nel caso in cui le analisi preliminari sulla struttura indirizzassero verso un deficit meccanico degli elementi portanti sarebbero da effettuarsi test per la determinazione delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo e delle geometriche della sezione.

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Test valutazione delle resistenze

I test per la valutazione delle resistenze in sito potrebbero essere, poi, di tipo diretto o indiretto.

I test di tipo diretto consistono nella asportazione di campioni di carote e di ferri di armatura da cui ricavare i provini da sottoporre a prova di schiacciamento (UNI EN 12504-1:2019 e UNI EN ISO 15630-1).

In aggiunta alle prove su carote estratte – correlando tutto sui valori delle prove di compressione – potrebbero aggiungersi test indiretti per la determinazione delle resistenze del calcestruzzo come le prove di estrazione (UNI EN 12504-3:2019) o le prove ultrasoniche (UNI EN 12504-4) e le prove sclerometriche (UNI EN 12504-2).

La scelta del metodo di prova va condotta in modo attento sulla base dei riscontri ottenuti in sito dallo specialista onde evitare di dedurre dati poco significativi delle caratteristiche grandezze che si intendono controllare. Sugli acciai, invece, potrebbero condursi prove durometriche (UNI EN ISO 6506-1), anche queste da calibrarsi su test effettuati su campioni estratti.

Foto 5_Inserto estratto da prova pull-out

Se la parzializzazione delle sezioni sul nodo trave pilastro è dovuta, invece che da deficit meccanico, all’adattamento della struttura a seguito di un cedimento fondale, il piano di indagine dovrà prevedere analisi finalizzate alla comprensione delle cause del fenomeno.

Nel caso in esame il piano di indagine ha previsto l’istallazione di sensori di rotazione e di spostamento unitamente alla istallazione di una colonna inclinometrica profonda per monitorare l’andamento del quadro fessurativo e correlarlo alla eventuale presenza di superfici di scorrimento del pendio.

Foto 6_Andamento del quadro fessurativo su elementi dell’edificio scolastico correlato con i valori di precipitazione al suolo  

L’articolo è di Lucia Rosaria Mecca, Ingegnere strutturista, titolare dello Studio MeccaIngegneria. Si occupa prevalentemente di progettazione e direzione lavori di opere ed infrastrutture realizzate in ambito civile e industriale. Svolge attività di consulenza negli ambiti dell’ingegneria geotecnica e strutturale per professionisti e società in ambito nazionale e internazionale. Autrice di testi e pubblicazioni per collane e riviste di settore.

MeccaIngegneria, operante sul territorio nazionale con esperienza ultraventennale in progettazione strutturale e geotecnica, è specializzata in diagnostica, monitoraggio e prove in sito. Le attività professionali di cui la Società si occupa vanno dalla fase delle indagini e delle ispezioni specialistiche fino alla progettazione, esecuzione dei lavori e consulenza alle imprese. La Società, inoltre, svolge il servizio di Laboratorio in Sito nel rispetto dei requisiti normativi della circolare CSLP n.633/STC. L’Azienda opera con Sistema di Gestione della Qualità certificato ISO 9001, ed impiega personale laureato e certificato UNI PDR 56:2019 nei Controlli Non Distruttivi e CERTing in metodologie di diagnostica strutturale.

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