Studio dello stato di fatto di strutture snelle: il caso di una ciminiera in muratura

Le indagini sui materiali ed il rilievo geometrico e strutturale per migliorare lo stato di fatto di strutture storiche critiche: le ciminiere.

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Il rischio sismico in Italia

L’Italia è uno dei Paesi a maggiore rischio sismico del Mediterraneo. Indagini Strutturali srl, con l’obiettivo di mitigare tale rischio, tende ad applicare le proprie procedure in questo ambito alle strutture storiche poste nei territori italiani considerato che, secondo la classificazione sismica dei comuni italiani, circa il 40% del territorio nazionale si trova in area ad elevato rischio sismico.

Ma cosa si intende per rischio sismico (R)?

Il rischio sismico è un indicatore dato dalla combinazione di pericolosità sismica (la probabilità che si verifichi un sisma - terremoto atteso - P), vulnerabilità sismica (parametro che interessa la costruzione e che indica la sua predisposizione a subire danneggiamenti e crolli a fronte di un evento sismico - V) - ed esposizione (valore che rappresenta la maggiore o minore presenza in un territorio di beni esposti al rischio - E). Definito ciò, per ridurre il rischio sismico è chiaro che si può agire solo sulla vulnerabilità in quanto legata direttamente alle caratteristiche dei beni sottoposti al sisma. 

L’unica possibilità, quindi, è quella di limitare la vulnerabilità sismica delle costruzioni e di attuare così politiche di prevenzione e messa in sicurezza di strutture e manufatti.

Tra le tipologie d’interventi di riduzione della vulnerabilità dei sistemi urbani più frequentemente previsti dai Piani di recupero dei centri storici sono da annoverare i manufatti definiti “critici” che, in seguito a terremoti o ad altre cause naturali non prevedibili, potrebbero crollare provocando, oltre alle conseguenze intrinseche connesse al crollo, anche seri problemi sulle vie di fuga e/o di soccorso. Vengono definiti manufatti critici nei centri storici elementi come: torri, campanili, serbatoi piezometrici, ciminiere di vecchie fabbriche, mura urbane, etc. Pertanto, in considerazione della grande diffusione di questo tipo di manufatti in tutto il territorio nazionale, la presente esposizione ha l’obiettivo di illustrare lo studio di IndaginiStrutturalisrl sullo stato di fatto di una ciminiera in muratura. 

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Studio dello stato di fatto di una ciminiera in muratura

Nella procedura di valutazione della sicurezza degli edifici esistenti è estremamente importante conoscere dettagliatamente la struttura in esame. A tal fine bisogna innanzitutto eseguire un’attenta e accurata ricerca di documentazione esistente, in maniera da inquadrare la situazione dell’immobile dal punto di vista del progetto originario e delle eventuali modifiche occorse nel tempo, per poi effettuare ispezioni e sopralluoghi.

Sulla base della documentazione acquisita vengono quindi pianificate le CAMPAGNE DI RILIEVO GEOMETRICO. A tal riguardo Indagini Strutturali srl prevede in questa fase indagini termografiche, indagini pacometriche, indagini endoscopiche, indagini georadar, saggi e scarifiche; sia per sistemi in cemento armato che per quelli in mutatura portante.

Una volta effettuati i rilievi preventivi, atti a definire l’organismo strutturale, è obbligatorio ricevere dei dati di input dalla struttura per la determinazione delle CARATTERISTICHE MECCANICHE DEI MATERIALI. IndaginiStrutturalisrl esegue in questa fase indagini Sonreb, indagini di Pull-out, carotaggi, valutazione della carbonatazione, prelievi di barre, indagini con martinetti piatti, indagini soniche, studio delle caratteristiche chimiche delle malte, indagini penetrometriche, etc.

A chiudere il cerchio di tutte le indagini da effettuare per la conoscenza accurata dello stato di fatto di una struttura esistente un particolare contributo, in tutte le fasi, è sicuramente possibile ottenerlo dalla realizzazione di un PIANO DI MONITORAGGIO STRUTTURALE.

Valutazione delle deformazioni e della rotazione della canna di una ciminiera in muratura: la descrizione del piano di indagine

Il principale obiettivo dell’intervento, oggetto del presente articolo, è stato quello di fornire una valutazione circa le deformazioni attese di una ciminiera in muratura, reperire informazioni di carattere numerico-strumentale sull’entità di eventuali movimenti e rotazioni ed in particolare di procedere ad una stima della rotazione della canna per effetto delle sollecitazioni agenti (vento, temperatura).

L’indisponibilità del progetto dell’Opera ha richiesto lo sviluppo preventivo di una serie di indagini per acquisire alcune necessarie informazioni delle caratteristiche geometriche/strutturali di interesse. Il piano d’indagine previsto da Indagini Strutturali srl è il seguente:

  1. ISPEZIONE VISIVA DELLA CIMINIERA
  2. DEFINIZIONE DELLA GEOMETRIA ESTERNA DELLA STRUTTURA CON LASER SCANNER
  3. STIMA DEGLI SPESSORI
  4. INDAGINI VIDEOENDOSCOPICHE
  5. PROVE CON MARTINETTO PIATTO SINGOLO E DOPPIO
  6. ANALISI TEORICHE PER LA STIMA DELLA ROTAZIONE IN SOMMITÀ DELLA CIMINIERA
  7. POSIZIONAMENTO DI UN TRASDUTTORE PER IL RILEVAMENTO DELLE VELOCITÀ DI VIBRAZIONE (GEOFONO)
  8. INSTALLAZIONE DI UNA CELLA DI CARICO E DI UN TRASDUTTORE DI PRESSIONE 
  9. INDAGINE TERMOGRAFICA
  10. CARATTERIZZAZIONE DINAMICA

Rilievo geometrico

La conoscenza della geometria della ciminiera in esame si è ottenuta eseguendo ispezioni visive, rilievi endoscopici, rilievi mediante Laser scanner 3D e indagini termografiche. 

Dall’ ispezione visiva è risultato che la ciminiera è costituita da una struttura a canne concentriche suddivisibile in tre elementi principali: la base di forma cilindrica, il corpo centrale (fusto) di forma tronco conica alto 40 metri, con diametro variabile da 4.20 a 2.40 metri e il fumaiolo di forma non regolare. 

Tra le due colonne concentriche è stata rilevata una camera d’aria che conferisce all’intero sistema un’inerzia termica maggiore sufficiente a scongiurare bruschi salti di temperatura. Il collegamento tra le due strutture è garantito mediante setti radiali in muratura dalla base fino a circa 32 metri, dove diventano un tutt’uno formando un solo paramento murario.
Lungo il paramento esterno è stata rilevata la presenza di fessurazioni, sia sui ricorsi di malta che lungo il concio murario (Fig.1-2)
Le fessurazioni sono risultate perlopiù verticali e più evidenti in prossimità del basamento vicino al quale sono state rinvenute, inoltre, efflorescenze saline (Fig.3). 

indagini superficiali della ciminiera   

La tecnica Laser Scanner ha consentito di rilevare i dettagli geometrici permettendo altresì di stimare un’eccentricità dell’asse verticale pari a circa 13 cm.  

Con la prova endoscopica Indagini Strutturali srl ha potuto rilevare le misure degli spessori dell’involucro, dell’intercapedine e del nucleo, verificando che questi restassero costanti lungo la direttrice. Misurando la circonferenza è stato possibile risalire al diametro, utilizzato, successivamente, come riferimento per l’adattamento in scala del rilievo LaserScanner 3D. 

Dal rilievo è risultato che il diametro varia linearmente con l’altezza con un gradiente lineare del 4%.

indagini della sezione della ciminiera

L’indagine termografica ha permesso ad Indagini Strutturali srl di evidenziare alcune criticità legate alla presenza di fori o altri difetti

Per generare un differenziale termico, è stata inserita all’interno della canna fumaria, durante le ore notturne, una pompa di calore. In tal modo è stato possibile evidenziare le aree più soggette a trasmissione termica. 

Data l’uniformità dell’intero paramento murario, si è notato che le zone dove sono presenti maggiori fessure, hanno una migliore trasmissibilità del calore. Con questo criterio si è realizzata una mappatura nella quale si sono evidenziate le aree più degradate.

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[...] l'articolo continua con la trattazione dei seguenti argomenti.

  • Caratterizzazione meccanica dei materiali 
  • Piano di monitoraggio 
  • Verifica muratura ai carichi statici
  • Caratterizzazione dinamica e analisi dinamica lineare
  • Stima di deformabilità del manufatto 

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