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STATICA STRUTTURALE
Il dissesto statico
e le conseguenze disastrose
Il dissesto statico indica una condizione di scarsa stabilità di una struttura, che potrebbe condurre fino a conseguenze disastrose.
Le cause specifiche di un dissesto statico possono essere diverse; più cause possono poi interagire tra loro nel provocare il fenomeno: è possibile operare una classificazione innanzitutto in base alla zona specifica in cui queste si verificano.
In generale il dissesto può essere legato al terreno di fondazione, così come all’interazione tra quest’ultimo e la struttura stessa; altre cause, infine, sono rilevabili nella struttura in elevazione del fabbricato.
Va ricordato, a proposito del terreno, come questo stesso sia un’entità viva, soggetta nel tempo a mutamenti che incidono talvolta in modo sostanziale sulle condizioni statiche di un edificio.
Una forte pioggia, così come una frana, possono essere elementi che modificano lo stato del terreno su cui insistono le fondazioni di un fabbricato.
Tra le cause di dissesto riconducibili al terreno di fondazione possiamo annoverare le seguenti:
- Terreno inadeguato;
- Variazione della falda freatica;
- Spostamento del terreno in prossimità dell’edificio (frane e smottamenti, ad esempio).
Il concatenarsi di tali cause può portare a cedimenti globali o locali delle fondazioni o al cedimento delle zone prossime allo scavo.
Le cause dovute all'interazione tra il terreno e la struttura
Nella particolare interazione tra il terreno e la struttura possiamo individuare altre possibili cause di dissesto, quali: Fondazioni inadeguate, Cedimenti non uniformi, lesioni da taglio e flessione e liquefazione del terreno.
Per quanto riguarda la struttura in elevazione, le principali cause di compromissione della tenuta statica dell’edificio sono le seguenti:
- Organismo della struttura inadeguata,deficienza dimensionale e geometrica (ad esempio, il dimensionamento insufficiente di una trave o di un pilastro);
- Carenza nei collegamenti degli elementi strutturali. Queste problematiche in caso di azione sismica emergono, drammaticamente, anche attraverso il ribaltamento fuori dal piano dell'elemento verticale.
- Rottura degli elementi a taglio, flessione, trazione o compressione.
- Fenomeni d'instabilità degli elementi che possono essere locali (quando interessano le parti compresse della sezione trasversale dell’elemento) oppure globali (quando interessano l'elemento per tutta la sua lunghezza).
- Tipici sintomi di compromissione statica nella struttura in elevazione del fabbricato sono - ad esempio - le lesioni nelle strutture ad arco, in chiave o nei reni: queste ultime sono difficilmente rilevabili con un’ispezione visiva, ma molto più pericolose di una lesione in chiave. Tali manifestazioni possono essere dovute ad una o più delle cause indicate.
In riferimento alle cause citate, possiamo operare una distinzione tra fenomeni specifici imputabili alle modalità costruttive e fenomeni legati a modifiche del modello statico nel tempo.
Tra le cause costruttive possiamo distinguere tra quelle riguardanti:
- la geometria della struttura inadeguata già in fase di progettazione.
- i materiali impiegati, che devono essere in grado di soddisfare i compiti statici o dinamici assegnati (capacità da verificare in strutture preesistenti)
- i carichi previsti non corretti. • la mancanza di vincoli nelle connessioni degli elementi strutturali.
I dissesti legati a cause costruttive
Un esempio di dissesti legati a cause costruttive sono la flessione nelle volte e solai. Rottura per pressoflessione, trazione e compressione, concertazione di sforzi: tali fenomeni possono provocare crolli per instabilità locale.
Per quanto riguarda i materiali, occorre inoltre prestare attenzione al degrado chimico fisico (interazione tra manufatto e l'ambiente circostante), perché si manifesta per la presenza di acqua causata da infiltrazioni di pioggia o da fenomeni di umidità di risalita dal terreno alle murature, questi tipologie di degrado possono causare evidenti e notevoli fessurazioni che determinano il degrado meccanico della struttura.
Le modifiche nel tempo del modello statico intervengono a mutare una condizione iniziale di efficienza della struttura. Anche in questo caso possiamo operare una distinzione per categorie:
- modifiche geometriche.
- modifiche dei materiali impiegati.
- modifica dei carichi.
- cedimenti localizzati, riduzione carichi ammissibili
Possiamo riconoscere un dissesto statico dal quadro fessurativo dell'edificio in oggetto: anche una fessurazione di qualche millimetro ci deve allarmare.
In base alla tipologia di fessurazione che andiamo a riscontrare, possiamo capire che tipo di lesione è in atto nell'elemento, in quanto i piani di taglio delle fessurazioni sono ortogonali all'azione che si manifesta e riconoscere il meccanismo o i meccanismi di collasso in atto (I° e II° modo)
Possiamo individuare:
- lesioni dovute a trazione dell'elemento
- lesioni dovute alla compressione dell'elemento
- lesioni dovute al taglio
- lesioni dovute a flessione dell'elemento
- lesioni dovute a torsione dell'elemento
- lesione dovuta a pressoflessione
La diagnosi iniziale
Per questa molteplicità di Cause ed effetti è indispensabile fare una diagnosi iniziale per capire al meglio il problema e decidere come procedere nel progettare l'intervento di recupero strutturale.
Il progetto di un intervento di consolidamento dipende da molteplici parametri che vanno dalla conoscenza dei materiali (cui si perviene attraverso carotaggi, endoscopie e prove di laboratorio sui materiali estratti) fino alla tecnica di esecuzione e da un serie di indagini da eseguirsi prima e dopo l'intervento di consolidamento per valutare in termini quantitativi se le tecniche adoperate abbiano apportato dei miglioramenti strutturali.
Le indagini sperimentali si dividono tra quelle compiute in sito ( indagini qualitative, quantitative) e quelle svolte in laboratorio (Analisi chimiche,prove fisiche, prove meccaniche) per determinare la capacità portante della struttura.
Le indagini diagnostiche
Esistono due tipi d'indagini:
Distruttive DT
- Prove distruttive DT sia in laboratorio che in sito compressione mono assiale compressione diagonale, taglio compressione
Prove non distruttive e debolmente distruttive ( NDT - MDT)
- Le prove NDT sono indicate come completamento alle prove distruttive/debolmente distruttive, l'utilizzo combinato riesce a dare una connotazione quantitativa puntuale alle prove non distruttive, che possono essere estese ad aree più vaste della struttura in esame.
I parametri di resistenza (compressione, taglio) e deformabilità ottenuti (modulo elastico, modulo di taglio e coefficiente di Poisson), ci forniscono misure dirette di caratteristiche meccaniche del materiale.