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Lesioni e fessurazioni nel cemento armato: come si fa il monitoraggio?

Fessurimetri, estensimetri, inclinometri... esistono molti strumenti e metodi per la misura sperimentale dei paramenti murari, che spesso incorrono pericolosamente nel superamento del proprio livello tensionale ammissibile

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Un breve preambolo: il monitoraggio del quadro fessurativo consiste nella misura sperimentale con tecniche di precisione della variazione nel tempo dell’ampiezza di una lesione generatasi nel paramento murario a causa del superamento del proprio livello tensionale ammissibile.

Le cause originanti il fenomeno possono essere molteplici e vanno preventivamente indagate raccogliendo elementi precisi sulla geometria, la giacitura e la disposizione delle lesioni strutturali, cercando informazioni sulla distribuzione dei carichi e dei sovraccarichi ed analizzando l’interazione delle strutture con il terreno di fondazione.

Vediamo in dettaglio le principali modalità per il monitoraggio del cemento armato.

Lesioni e fessurazioni del cemento armato, ecco come si monitorano

Le lesioni vengono monitorate con l’applicazione di basi deformometriche, cioè riferimenti di misura che consentono di apprezzare deformazioni, sia in apertura che in chiusura, anche di piccolissime quantità. Nell’esecuzione del monitoraggio assumono notevole importanza la definizione della periodicità e della durata del monitoraggio.

Per fenomeni di particolare sensibilità, frequentemente generati da azioni di tipo antropico (lavori di scavo, sbancamenti, rifacimento fondazioni, ecc.) è conveniente utilizzare sistemi elettronici di misura capaci di letture in continuo e memorizzazione dei dati in formato digitale.

Nel predisporre attrezzature per il monitoraggio presso fabbricati di particolare pregio (edifici storici, musei, pinacoteche, chiese, ecc.) sono stati sviluppati sistemi di misura completamente wireless con alimentazione a batterie. In essi ogni sensore è collegato ad una piccola sonda totalmente autonoma che alimenta il sensore e comunica via radio con una unità di raccolta dati centrale.

Questo articolo è tratto da

Il collaudo statico delle strutture

Il collaudo statico delle strutture

Pietro Salomone, 2019, Maggioli Editore

Il collaudo è un atto unilaterale complesso di natura tecnica, economica ed amministrativa, disposto dal Committente, al quale si perviene a conclusione dell’opera. Ha un duplice scopo: accertare la buona esecuzione dell’opera e liquidare il corrispettivo all’appaltatore con conseguente...



L’unità di raccolta ed elaborazione dati è accessibile in ogni istante via web tramite un comodo pannello di controllo ed è possibile visualizzare in tempo reale i dati di misura in forma grafica e tabellare. Un sistema di monitoraggio siffatto si presta bene all’utilizzo contemporaneo di sensori di deformazione, temperatura, umidità, consentendo un completo controllo delle condizioni di salute del fabbricato e delle opere e dei manufatti che esso ospita.

Rilievo di un fabbricato: misure dirette o indirette?

Il rilievo di un’opera consiste nell’esecuzione di misure e calcoli usuali nella topografia per rappresentate tutti i suoi punti in prospetto e planimetria. A seconda della dimensione dell’opera e della sua accessibilità i metodi per il rilievo possono essere differenti; misure dirette sono preferibili per manufatti di piccole dimensioni e di facile accessibilità, mentre quando i punti da rilevare sono irraggiungibili fisicamente dall’operatore si deve operare con misurazioni indirette.

Quale strumento per quale scopo?

Per un efficace espletamento di monitoraggi e misure durante prove statiche e dinamiche vengono impiegati i trasduttori. Nelle misure di spostamenti relativi tra due parti vengono usati potenziometri o Linear Variable Differential Transformer (LVDT).

Per il controllo dell’apertura (o della chiusura) dei lembi di una lesione, oltre ai sensori di spostamento relativo, vengono impiegati estensimetri e fessurimetri, particolarmente adatti a rilevare piccole deformazioni e caratterizzati dall’assenza di parti in movimento.

Fessurimetri

I fessurimetri sono formati da due placchette in plexiglass fissate sui lembi di una fessura, che si sovrappongono parzialmente e che consentono di misurare lo spostamento relativo, in direzione verticale ed orizzontale di due superfici contrapposte.

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La misura del movimento della lesione viene indicata in mm o loro frazione ed è segnata dall’entità dello spostamento della piastra con reticolo rispetto alla piastra millimetrata sottostante, a partire dal valore zero.

Esistono diversi tipi di fessurimetri a seconda del loro utilizzo che può essere:
– per la verifica di lesioni su superfici piane;
– per la misura delle lesioni negli spigoli delle strutture murarie;
per la verifica degli spostamenti di planarità tra due superfici.

Estensimetri

L’estensimetro è un sensore costituito da una griglia resistiva di metallo laminato incollata su un supporto di materiale plastico; la sua dimensione è contenuta e comparabile a quella di un francobollo. La griglia, se sottoposta ad allungamento, presenta una corrispondente variazione di resistenza elettrica direttamente proporzionale alla deformazione della struttura su cui è fissata e che deve essere misurata con strumentazione apposita con elevata precisione.

Gli estensimetri possono essere usati per misurare la deformazione locale di un elemento meccanico. La loro grande precisione consente di ottenere un segnale elettrico proporzionale a una grandezza fisica quale il peso, la forza, la pressione, la coppia o l’accelerazione e di costituire così un trasduttore.

Quattro sono le leghe attualmente utilizzate negli estensimetri:
– lega costantana auto-compensata in temperatura, la più anziana ma ancora la più usata in virtù della sua buona sensibilità alla deformazione;
– l
ega costantana trattata, lega duttile che trova utilizzo per deformazioni superiori al 5% e può essere allungata circa del 20%. Ha il difetto di presentare una variazione della resistenza a ogni ciclo e la tendenza alla rottura se sottoposta a deformazioni ripetute e quindi non va impiegata per nella misura di deformazioni cicliche;

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– lega isoelastica, adatta per misure puramente dinamiche in quanto ha una vita a fatica superiore rispetto alla lega in costantana e un migliore rapporto di taratura che migliora il rapporto segnale rumore. Presenta difetto di non avere autocompensazione termica e la sua risposta alla deformazione non è lineare;
– lega Karma, viene usata in misure statiche con un range di temperature da -260°C a 260°C circa ed ha una buona vita a fatica e un’eccellente stabilità. Ha una curva termica più piatta quindi le correzioni di uscita termica sono più precise. Offre l’autocompensazione termica.

Inclinometri

Lo strumento atto alla misura di rotazioni assolute di elementi strutturali è l’inclinometro da parete. Questi sensori operano la misura della grandezza fisica di interesse trasformandola in un segnale elettrico in tensione, tensione o corrente, generalmente ad essa direttamente proporzionale. L’elemento sensibile dello strumento rappresenta un componente del circuito elettrico di misura, per cui ogni variazione durante la prova si ripercuote come variazione di un parametro elettrico del circuito, quali resistenza, capacità e induttanza, che viene rivelata attraverso un segnale in uscita.

Un trasduttore elettrico normalmente opera collegato ad un opportuno amplificatore, denominato condizionatore del segnale, che ha il compito di modificare il livello del segnale elettrico generato per adattarlo alle successive operazioni (trasmissione, registrazione, analisi).

Le operazioni di misurazione avvengono attraverso diverse tipologie di sistemi di acquisizione. Nel caso in cui il numero dei sensori sia elevato è possibile impiegare sia un sistema centralizzato, sia più sistemi modulari dislocati nei vari punti della struttura, tutti comunque facenti capo ad un acquisitore centralizzato, con collegamento per lettura a distanza.

Gli strumenti meccanici si usano ancora?

Sì! Alcuni degli strumenti basati sui principi fisici puramente meccanici o di ottica geometrica vengono tuttora adoperati con successo in prove strutturali, come ad esempio i flessimetri ed i comparatori nelle prove di carico statico su impalcati, gli estensimetri meccanici ad ingranaggi per la misura delle deformazioni su elementi strutturali o il monitoraggio dell’ampiezza delle lesioni. Il loro impiego è comunque limitato solamente alle prove di carattere statico nelle quali la grandezza da misurare non varia rapidamente nel tempo; presentano inoltre lo svantaggio di necessitare di una o più unità di personale per effettuare l’operazione di lettura.

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