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Analisi di un edificio industriale danneggiato da incendio: esame dello stato di degrado mediante ultrasuoni e valutazione della vulnerabilità sismica. Proposte di intervento di recupero

Informazioni tesi

  Autore: Roberto Cambri
  Tipo: Tesi di Laurea Magistrale
  Anno: 2012-13
  Università: Università degli Studi di Pisa
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Civile
  Relatore: Maria Luisa Beconcini
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 202

La presente tesi è stata finalizzata alla valutazione di un metodo di indagine diagnostica che consentisse di ottenere indicazioni significative sul livello di danneggiamento degli elementi in calcestruzzo.
Tra i possibili metodi di indagine è stato scelto quello della propagazione degli ultrasuoni.
Inizialmente il metodo è stato testato nella determinazione del progressivo danneggiamento di provini cubici di calcestruzzo sottoposti a prove di schiacciamento condotte per cicli a carico crescente fino alla rottura.
Le prove sono state eseguite mediante l’utilizzo di un apparecchio ad ultrasuoni collegato con un oscilloscopio, il quale ha permesso di visualizzare completamente il fronte d’impulso dell’onda ultrasonica.
Per ogni step di carico, sia in condizioni di carico applicato sia allo scarico, sono state effettuate misure della propagazione degli ultrasuoni ed è stato registrato il segnale, analizzandone il contenuto sia nel dominio del tempo sia nel dominio delle frequenze.
Per valutare possibili variazioni del segnale, ne sono stati analizzati alcuni parametri significativi: tempo di volo, ampiezza, energia trasmessa, ampiezza spettrale e frequenza principale.
I risultati ottenuti hanno mostrato che l’energia trasmessa riesce a descrivere in maniera qualitativa il fenomeno del danneggiamento interno del calcestruzzo: oltre un certo livello di carico infatti, all’aumentare di quest’ultimo, si registra un decremento progressivo del valore di tale parametro, con diminuzioni sempre più accentuate man mano che ci si avvicina al carico di rottura.
Anche l’ampiezza del segnale e l’ampiezza spettrale hanno mostrato una certa dipendenza dalla fessurazione del calcestruzzo, ma tale relazione risulta meno netta in quanto tali parametri hanno per lo più un carattere puntuale.
Successivamente, è stata valutata la possibilità di estendere le indicazioni ottenute in laboratorio ad un caso reale: è stato quindi analizzato un edificio industriale esistente danneggiato da incendio sito nel comune di Gallicano (Lu) e realizzato con elementi prefabbricati in calcestruzzo armato e calcestruzzo armato precompresso
Sono state effettuate delle prove in situ sia su pilastri integri sia su pilastri danneggiati, in modo da poter confrontare i segnali registrati.
Le prove in situ hanno confermato la possibilità di ottenere indicazioni sul livello di danneggiamento mediante gli ultrasuoni, ma hanno indicato nella modalità di prova per trasmissione diretta un parametro fondamentale per un’analisi soddisfacente.
Una volta rilevato lo stato di danno dell’edificio oggetto di studio, si è proceduto alla progettazione degli interventi di recupero del fabbricato.
In primis è stato studiato un possibile intervento di riparazione, consistente nell’inserimento di piastre di rinforzo in acciaio in corrispondenza dei pilastri danneggiati: tale intervento è stato progettato in maniera che nei pilastri così rinforzati venisse ripristinato il valore di rigidezza flessionale originario, garantendo altresì un valore della resistenza a pressoflessione non inferiore a quello della condizione iniziale.
Considerato poi che l’edificio non era stato progettato tenendo conto dei moderni criteri di concezione antisismica, si è studiato un secondo tipo di intervento finalizzato all’adeguamento sismico secondo l’attuale normativa per le costruzioni.
Dapprima è stata valutata la vulnerabilità sismica del capannone oggetto di studio, tramite un analisi dinamica lineare condotta su un modello tridimensionale della struttura grazie all’utilizzo del software “Sismicad” di proprietà della Concrete s.r.l. : l’analisi ha mostrato come l’edificio denunci delle importanti carenze sotto le azioni sismiche, dettate dal suo particolare schema strutturale e dalla limitata armatura longitudinale di alcuni suoi pilastri.
L’intervento è consistito nell’inserimento di pareti in calcestruzzo armato, connesse ai pilastri esistenti, che sono state posizionate sul perimetro della porzione della struttura interessata dalla presenza di un solaio intermedio: tali pareti hanno poi permesso di ripristinare la continuità strutturale tra le parti di edificio parzialmente sconnesse per effetto della presenza dell’orizzontamento intermedio.
Oltre agli elementi verticali, l’intervento ha previsto anche l’inserimento di travi rovesce di fondazione nelle campate interessate dalla presenza delle pareti.

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INTRODUZIONE Roberto Cambri 1 Tesi di Laurea Magistrale in Ingegneria delle Costruzioni Civili INTRODUZIONE La definizione di “edificio industriale” è apparentemente semplice, ma alla luce di un’analisi più attenta, questa non appare scontata. In primo luogo, invece di “edifici industriali” è più opportuno parlare di “edifici a destinazione d’uso industriale”: a questa tipologia di fabbricati appartiene qualsiasi stabile che risponde a particolari definizioni di destinazione metrica (deposito a piano singolo, capannone su più piani, industria pesante, industria leggera, laboratorio, officina) e di reddito (laboratorio, officina, deposito, magazzino, stabilimento di produzione, capannone multiuso). Da questo punto di vista si possono quindi considerare edifici a destinazione d’uso industriale una vasta gamma di stabili: laboratori, officine legate al processo di produzione, depositi, stabilimenti di produzione, edifici nei quali si svolge l’attività di gestione del personale e di amministrazione. Riguardo a questa tipologia di fabbricati, circa l’80% degli edifici esistenti nel panorama italiano risulta realizzato con struttura prefabbricata in calcestruzzo armato, cioè è ottenuto mediante l’assemblaggio di elementi (pilastri, travi, tegoli) prodotti in appositi stabilimenti, trasportati e assemblati in cantiere. Tale tipologia ha trovato grande diffusione nell’ambito industriale a partire dalla seconda metà del secolo scorso, grazie ai vantaggi dettati dalla riduzione dei tempi di costruzione, dal maggior controllo sulla produzione dei manufatti durante e dopo la loro realizzazione, dall’incremento delle prestazioni statiche e al fuoco e dalla facilità di realizzazione di elementi in calcestruzzo armato precompresso. Agli indubbi vantaggi della soluzione prefabbricata però si associano le problematiche inerenti la resistenza alle azioni sismiche: rispetto agli edifici ad uso civile realizzati in opera, infatti, le strutture prefabbricate presentano risorse duttili molto limitate (peraltro di non immediata valutazione), con conseguente riduzione della capacità dissipativa, ed un comportamento strutturale d’insieme fortemente influenzato dall’efficienza dei collegamenti tra gli elementi prefabbricati.

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Parole chiave

ultrasuoni
vulnerabilità sismica
danneggiamento da incendio

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