Il processo di danneggiamentoIl processo di danneggiamento

causa perturbatrice

dissesto

manifestazione di fatiscenza

circostanza o fenomeno che induce alterazioni nel regime di equilibrio della costruzione

movimenti della massa muraria

soluzioni di continuità della massa muraria,

deformazioni

causa perturbatrice

dissesto

manifestazione di fatiscenza

cedimento del terreno

rotazione

quadro fessurativo

Esempio:

Il processo diagnosticoIl processo diagnostico

individuazione delle cause perturbatrici

definizione della natura del dissesto statico

esame delle manifestazioni deformative e fessurative

RIMEDI

Formazione delle lesioniFormazione delle lesioni

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

Materiali fragili soggetti a trazione monoassiale

Materiale fragile: per piccole deformazioni, sostanzialmente segue la legge di Hooke; la rottura si verifica subito dopo il superamento della fase elastica, essendo la fase plastica di entità trascurabile.

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:

1 (massima) > 2 (media) > 3 (minima)

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 tensione ideale

massima raggiunge il valore limite.

equazioni costitutive(in presenza di sole tensioni normali)

yxzz

zxyy

zyxx

mE

mE

mE

11

11

11

Le direzioni principali di tensione sono anche direzioni principali della dilatazione

dilatazioni principali:

1 (massima) > 2 (media) > 3 (minima)

Le equazioni costitutive possono essere scritte per le tensioni e dilatazioni principali:

32133

23122

13211

1

1

1

id

id

id

mE

mE

mE

le id sono le tensioni ideali, rispettivamente massima, media e

minima; hanno la stessa direzione e verso delle corrispondenti

tensioni principali e deformazioni principali

Il criterio della dilatazione principale massima, ossia della tensione

ideale massima, afferma che si raggiunge la crisi nel materiale

quando la tensione ideale 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 z aumenta se si fanno agire anche due tensioni x

e y dello stesso segno di z, mentre diminuisce se hanno segno

contrario.

Ad es., una colonna compressa secondo l'asse z resiste maggiormente, cioè sopporta una z più elevata, se si cerchia con

anelli metallici che, opponendosi al rigonfiamento, esercitano delle compressioni laterali (EFFETTO CERCHIANTE).

D'altra parte, dalle equazioni costitutive si vede che quando le laterali hanno lo stesso segno di z, la dilatazione z è minore.

E' logico 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.

Poiché la rottura avviene quando la dilatazione massima, nel

nostro caso la 1, raggiunge il valore limite e la frattura si

presenta ortogonale alla direzione della 1, 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 * il valore limite della

dilatazione), e la rottura avviene secondo la superficie piana

elementare normale alla direzione della tensione massima.

linee isostatiche, di trazione o di compressione: in ogni punto sono tangenti alla direzione principale in quel punto, massima o minima

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.

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)

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.

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

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)

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)

Lesioni nell'intonaco Lesioni nell'intonaco e nelle masse murariee 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

Fessurazioni recenti e non recentiFessurazioni 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

Progressione fessurativaProgressione 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

Rilievo delle lesioni e dei dissestiRilievo delle lesioni e dei dissesti

• 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

Rilievo e catalogazione delle singole manifestazioni:

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.

Simbologia codificata per il rilievo delle manifestazioni di dissesto

Cedimento delle fondazioniCedimento delle fondazioni

in relazione alla direzione di traslazione del tronco ceduto:

• verticale• orizzontale longitudinale• orizzontale trasversale

Classificazione

in relazione al rapporto lunghezza/altezza del tronco ceduto:

• lungo• medio• corto

in relazione alla posizione:• intermedio• di estremità

Traslazione verticale, cedimenti intermediTraslazione verticale, cedimenti intermedi

Il quadro fessurativo si presenta in forma diversa a seconda del rapporto fra la lunghezza di 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.

p·h carico trasmesso dal muro

TAGLIO

MOMENTO

p·h·l/2

p·h·l²/12

p·h·l²/24

max

max

h

th

pl

th

phl

26

122

2

2

max

t

pl

tht

thphl

4

3

12

823

2

max

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

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

Traslazione verticale, cedimenti di estremitàTraslazione verticale, cedimenti di estremità

a) cedimento lungo: prevale il comportamento a flessione

b) cedimento intermedio: sia flessione che taglio

c) cedimento corto: comportamento tipo taglio (mensola tozza)

Traslazione verticale, Traslazione verticale, edifici con apertureedifici 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

La zona di muro compresa fra le finestre rappresenta la trave: l'andamento delle lesioni dipende dal rapporto fra la larghezza e l'altezza del sottofinestra.

MOMENTO

TAGLIO

Traslazione verticaleTraslazione verticale

edifici con parti a diversa altezza o parti costruite in epoche successive

Traslazione orizzontale longitudinaleTraslazione orizzontale longitudinale

La traslazione orizzontale è frequente negli edifici con la base fondale poco profonda su terreni argillo-sabbiosi o sabbio-argillosi.

Dopo lunghi periodi di siccità, questi terreni si contraggono dando luogo a fenditure verticali che, dal piano di campagna, penetrano in profondità fino talvolta al di sotto del piano fondale degli edifici.

Le lesioni nelle pareti si presentano pressoché verticali, più ampie alla base

Traslazione orizzontale trasversaleTraslazione orizzontale trasversale

Le lesioni si formano sulle pareti contrapposte, di solito in posizioni non corrispondenti

pianta

prospetto

Cedimento delle strutture murarieCedimento delle strutture murarie

assestamentoschiacciamentopresso-flessionespintadanni dovuti a vibrazionidanni 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

SchiacciamentoSchiacciamento

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.

In un solido sottoposto a compressione assiale le isostatiche di compressione hanno la direzione del carico, quelle di trazione hanno direzione ortogonale.

E' il fenomeno per cui nel solido murario si è raggiunto il limite di resistenza per compressione assiale

Schiacciamento per carico concentrato

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Schiacciamento dovuto al peso proprio

Nello schiacciamento, la fessurazione può essere preceduta da lesioni o corrugamenti nell'intonaco con direzione orizzontale (carico di punta nell'intonaco dovuto alla contrazione della muratura)

Si manifestano nelle parti basali dei muri

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°

RotazioneRotazione

RotazioneRotazione

Spinta degli archi e delle volteSpinta 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