Il processo di danneggiamento

Presentazione sul tema: "Il processo di danneggiamento"— Transcript della presentazione:

1 Il processo di danneggiamento
circostanza o fenomeno che induce alterazioni nel regime di equilibrio della costruzione causa perturbatrice dissesto movimenti della massa muraria manifestazione di fatiscenza soluzioni di continuità della massa muraria, deformazioni

2 manifestazione di fatiscenza
Esempio: causa perturbatrice cedimento del terreno dissesto rotazione manifestazione di fatiscenza quadro fessurativo

3 Il processo diagnostico
esame delle manifestazioni deformative e fessurative definizione della natura del dissesto statico individuazione delle cause perturbatrici RIMEDI

4 Formazione delle lesioni
La muratura e il calcestruzzo sono materiali fragili: per piccole deformazioni, sostanzialmente seguono la legge di Hooke; la rottura si verifica subito dopo il superamento della fase elastica, essendo la fase plastica di entità trascurabile. Materiali fragili soggetti a trazione monoassiale Allorquando la dilatazione maggiore (in senso algebrico) raggiunge il valore per cui si ha decoesione del materiale, si verifica la frattura La frattura si stabilisce normalmente alla direzione della dilatazione maggiore Attraverso una prova monoassiale si può determinare il limite di rottura di un materiale

5 Criterio di rottura per materiali fragili (De Saint Venant)
In un solido fragile soggetto ad uno stato di tensione complesso, la rottura si verifica quando la dilatazione principale massima raggiunge il valore limite. Tale criterio è più adatto a descrivere il comportamento dei materiali fragili che non il criterio della tensione principale massima (di Rankine), in quanto tiene conto dell'effetto Poisson. Infatti, l'esperienza insegna che la resistenza di un corpo soggetto ad una tensione sz aumenta se si fanno agire anche due tensioni sx e sy dello stesso segno di sz, mentre diminuisce se hanno segno contrario.

6 s1 (massima) > s2 (media) > s3 (minima)
In ogni punto di un solido si possono individuare tre direzioni ortogonali fra loro - direzioni principali - secondo le quali agiscono solo tensioni normali - tensioni principali - fra cui la maggiore e la minore sono rispettivamente in grado di massimo e di minimo: s1 (massima) > s2 (media) > s3 (minima) Le direzioni principali di tensione sono anche direzioni principali della dilatazione dilatazioni principali: e1 (massima) > e2 (media) > e3 (minima)

7 Le tensioni e le dilatazioni sono legate dalle equazioni costitutive
sulle direzioni principali le equazioni costitutive assumono la forma ridotta: (in presenza di sole tensioni normali) Il criterio di De Saint Venant afferma che quando la dilatazione massima, in questo caso la e1, raggiunge il valore limite, si verifica la rottura e questa avviene secondo la superficie piana elementare normale alla direzione della dilatazione massima, ovverosia della tensione principale massima.

8 Esempio: una colonna compressa secondo l'asse 3 arriva a rottura quando s3=fc (fc resistenza alla compressione monoassiale del materiale) le dilatazioni valgono: perciò la dilatazione limite del materiale vale: Se si cerchia la colonna con anelli metallici che, opponendosi al rigonfiamento, esercitano delle compressioni laterali, la colonna resiste a sforzi di compressione maggiori di fc: EFFETTO CERCHIANTE

9 Infatti, dalle equazioni costitutive si vede che quando le s laterali hanno lo stesso segno di s3, le dilatazioni e sono minori. Es: s1(-)= s2(-) E' ragionevole pertanto attribuire l'aumento di resistenza alla diminuita dilatazione e viceversa; ossia è logico ritenere che la rottura avvenga quando la dilatazione (e non la tensione) superi un certo valore, come afferma il criterio di De Saint Venant.

10 Le equazioni costitutive possono essere scritte anche nella forma:
le sid sono le tensioni ideali, rispettivamente massima, media e minima; hanno la stessa direzione e verso delle corrispondenti tensioni principali e deformazioni principali. Si può quindi affermare che la frattura si verifica quando la tensione ideale massima raggiunge il valore limite, che rappresenta la resistenza del materiale, e la rottura avviene secondo la superficie piana elementare normale alla direzione della tensione massima.

11 linee isostatiche, di trazione o di compressione:
in ogni punto sono tangenti alla direzione principale in quel punto, massima o minima sono due famiglie di curve ortogonali fra loro linee isodinamiche, di massimo o di minimo: uniscono i punti in cui la tensione ideale, massima o minima, assume lo stesso valore.

12 se in un punto del solido la tensione ideale massima supera la resistenza del materiale, lì si verifica una frattura elementare, nella direzione ortogonale alla isostatica di trazione, quindi sovrapposta alla isostatica di compressione in quel punto (punto di originaria rottura)

13 Una volta che si è formata la prima frattura elementare, nel suo intorno immediato la tensione è nulla (bordo libero del materiale); mentre nell'intorno il livello tensionale aumenta. Ci sarà quindi un punto abbastanza vicino in cui la tensione ideale raggiunge il valore critico: lì si forma una nuova frattura elementare con direzione ortogonale alla isostatica di trazione. Le due fratture elementari avranno direzione circa parallela, ma non è detto che giacciano sulla stessa linea. La linea fessurativa risulta determinata dall'unione delle fratture elementari.

14 in generale, la linea fessurativa non è normale alla isostatica di trazione; lo sono invece le fratture elementari

15 è importante individuare, oltre all'andamento della linea fessurativa, la direzione dello spostamento relativo fra i cigli di frattura (direzione della congiungente dei punti corrispondenti dei due cigli di frattura)

16 la linea fessurativa ci dà indicazione del luogo dei punti dove si è verificata la tensione massima, la direzione dello spostamento relativo dei cigli indica la direzione delle isostatiche di compressione in quei punti tali osservazioni sono utili per individuare il moto relativo delle due parti del solido murario separate dalla lesione (dissesto statico)

17 In un dissesto ancora in atto, il monitoraggio dell'ampiezza delle lesioni può fornire indicazioni utili sulla direzione del movimento

18 Modalità di applicazione: lesioni d’angolo

19 Lesioni nell'intonaco e nelle masse murarie
Negli edifici vetusti, può darsi che l'intonaco sia stato sostituito o riparato successivamente al presentarsi delle lesioni; pertanto l'ampiezza e la lunghezza delle lesioni nella massa muraria è maggiore che non quella che appare sull'intonaco. E' opportuno verificare asportando parte dell'intonaco in corrispondenza del ventre e delle cuspidi della lesione Fessurazioni reticolari dell'intonaco: dovute a ritiro dell'intonaco stesso in fase di asciugamento; non sono collegabili a dissesti statici

20 Fessurazioni recenti e non recenti
Fessure nuove: frattura fresca, chiara, priva di polvere, cigli taglienti e ben contornati Fessure vecchie: fratture annerite, polverose, cigli arrotondati, talvolta frammenti di ragnatele Nelle lesioni capillari l'accertamento è più difficile; si possono asportare dei frammenti di materiale dalla parte di uno dei cigli e confrontare la superficie di frattura fresca con quella da esaminare

21 Progressione fessurativa
E' necessario studiare il progredire delle lesioni nel tempo per comprendere l'evoluzione del dissesto se la progressione è nulla, il moto è estinto ed il complesso ha trovato un nuovo equilibrio la progressione non nulla, può essere ritardata, cioè caratterizzata da manifestazioni sempre più attenuate: probabilmente il fenomeno tende ad estinguersi se la progressione è costante o addirittura accelerata, il fenomeno tende ad accentuarsi, tendendo ad equilibri sempre più precari Il controllo della progressione si effettua tramite il monitoraggio

22 Rilievo delle manifestazioni di dissesto
Rilievo e catalogazione delle singole manifestazioni: lesioni: posizione, forma, ampiezza, direzione dei movimenti relativi attraverso l'analisi dei cigli fessurativi caratteristiche degli spostamenti nei piani verticali: strapiombi, spanciamenti rilievo di fessurazioni e distacchi interni nelle murature caratteristiche delle deformazioni degli orizzontamenti analisi dell'evoluzione; esiti del monitoraggio

23 Rilievo delle lesioni e dei dissesti
rilievo delle lesioni: posizione, forma, misura dell'ampiezza con fessurimetri, direzione dei movimenti relativi attraverso l'analisi dei cigli fessurativi rappresentazione grafica del quadro fessurativo e dei dissesti ai fini dell'interpretazione datazione e analisi dell'evoluzione (documenti, presenza di stuccature, riparazioni, consolidamenti, ecc) misura degli strapiombi misura delle deformazioni degli orizzontamenti mediante livellazioni rilievo di fessurazioni e distacchi interni nelle murature mediante perforazioni, indagini endoscopiche, ecc.

24 Rilievo dell’ampiezza delle lesioni

25 Oltre che classificare e documentare singolarmente, occorre procedere ad una rappresentazione grafica del quadro fessurativo e dei dissesti in schemi d'insieme. Questo consente di analizzare complessivamente le manifestazioni di fatiscenza per comprendere i meccanismi di danneggiamento.

26 Esempio di restituzione grafica del quadro di dissesti

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28 Cedimento delle fondazioni
Il quadro fessurativo si presenta in forma diversa a seconda del rapporto fra la lunghezza della fondazione sede del cedimento e l'altezza del fabbricato sovrastante. Non si possono indicare valori precisi del rapporto l/h, che limitino i diversi casi. Si possono dare solo indicazioni qualitative.

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30 cedimento lungo: il comportamento è tipo trave inflessa, le lesioni si manifestano nella parte alta della trave (trazione massima), sono circa ortogonali all'asse della trave ed hanno maggiore ampiezza verso l'alto se il cedimento è molto lungo, il momento flettente è molto elevato anche nella mezzeria della trave, cosicché possono verificarsi delle lesioni intermedie, con ampiezza maggiore nella parte bassa

31 cedimento corto: il comportamento è tipo trave tozza, prevale cioè l'azione del taglio su quella del momento; la crisi è dovuta alle tensioni tangenziali, che determinano tensioni principali inclinate di 45° sull'asse della trave. La parte di muratura coinvolta nel cedimento è solo quella a più diretto contatto con la fondazione, la parte sovrastante funziona ad arco cedimento intermedio: le lesioni sono dovute sia al taglio che al momento

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33 Traslazione verticale, cedimenti di estremità
cedimento lungo: prevale il comportamento a flessione cedimento intermedio: sia flessione che taglio cedimento corto: comportamento tipo taglio (mensola tozza)

34 Edifici con aperture le lesioni tendono a formarsi dove la parete è indebolita dalla presenza dei vani delle finestre ulteriore indebolimento è causato talvolta dalla riduzione di spessore del muro del sottofinestra

35 L'andamento delle lesioni dipende dal rapporto fra la larghezza e l'altezza del sottofinestra.

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37 Cedimento delle strutture murarie
assestamento schiacciamento presso-flessione spinta danni dovuti a vibrazioni danni conseguenti a sisma ciascun dissesto può causare uno degli altri ed il secondo può poi manifestarsi con più evidenza del primo è necessario riconoscere il fenomeno principale per adottare i rimedi più adatti Il cedimento delle strutture murarie è l'altra principale causa di manifestazione di degrado. Le cause sono diverse. L'assestamento è un fenomeno quasi fisiologico per le costruzioni in muratura; è dovuto essenzialmente alla progressiva contrazione degli strati di malta che avviene man mano che i carichi si accrescono per l'avanzamento della costruzione. Tutti gli altri fenomeni sono invece preoccupanti, anche più dei cedimenti delle fondazioni, in quanto legati ad una carenza delle strutture a sostenere i carichi.

38 Schiacciamento E' il fenomeno per cui nel solido murario si è raggiunto il limite di resistenza per compressione assiale In un solido sottoposto a compressione assiale le isostatiche di compressione hanno la direzione del carico, quelle di trazione hanno direzione ortogonale. Se la dilatazione trasversale supera le capacità coesive del solido, questo si spezza lungo superficie di frattura poste nella direzione delle isostatiche di compressione. Il sistema diventa sempre più instabile perché le fratture lo suddividono in elementi astiformi sempre più snelli e quindi più soggetti a crisi per carico di punta.

39 Schiacciamento per carico concentrato
3 2 1 Lo schiacciamento dà origine non solo a lesioni verticali. In corrispondenza di un carico concentrato, le lesioni hanno andamento come in figura. tipo 1): si manifestano ad una certa distanza dal punto di applicazione del carico concentrato, dove non si risente più dell'effetto di questo ma solo del carico distribuito; lo stato di tensione è monoassiale, le isostatiche di compressione verticali. tipo 2): nei punti sotto la zona di applicazione del carico, il solido è soggetto ad una tensione verticale maggiore che nei punti limitrofi, quindi tende a dilatarsi maggiormente in direzione orizzontale; il muro è perciò soggetto a taglio, a causa del carico concentrato. Nel tratto iniziale, le isostatiche di compressione (e quindi le lesioni) sono a 45° per poi tendere alla verticalità per il contributo del carico distribuito. tipo 3): nelle sezioni sotto il carico, i cubetti elementari sono ostacolati a dilatarsi orizzontalmente nel piano della parete, ma non fuori del piano. Per questo motivo, si determina una frattura orizzontale nella zona immediatamente sotto al carico.

40 Rotazione Nel muro isolato, si ha rotazione quando si raggiunge la pressione limite sul terreno In muri interconnessi, la rotazione del muro comporta la formazione di lesioni, che si verificano nelle zone più deboli: all'intersezione fra i muri oppure nel muro ortogonale nel muro pieno hanno andamento circa a 45°

41 Rotazione della facciata

42 Rotazione della facciata e del cuneo laterale

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44 Spinta degli archi e delle volte
La spinta contro le strutture verticali, determina l'eccentricità del centro di pressione col conseguente aumento dell'impegno del materiale; ciò può portare alla rotazione del muro

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46 Esempio

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