Prova di carico su solaio esistente: metodi e finalità

Finalità della prova di carico: modalità

L’installazione di elementi non strutturali (motori e/o pompe di calore in copertura), il cambio di destinazione d’uso e la redazione di un certificato di idoneità statica sono alcuni dei motivi per cui potrebbe essere richiesta una prova di carico per un solaio esistente.

Al contempo vi è l’ulteriore finalità per cui la prova di carico rappresenta la chiusura di un iter progettuale e di esecuzione di una nuova opera (Circolare n. 7/2019§ 4.4.16.2 “Controlli sulla struttura completa”), ovvero la prova di carico rappresenta un metodo di validazione, certificazione e riscontro per il comportamento statico di un solaio esistente o di nuova progettazione, ovvero: “I controlli sulla costruzione ultimata sono quelli previsti anche per le altre costruzioni. Le eventuali prove di carico da eseguire a struttura ultimata, così come quelle sui singoli elementi strutturali, anche in fase di costruzione verranno eseguite con riferimento, generalmente, a carichi di prova tali da indurre le sollecitazioni massime di esercizio per combinazioni rare. Le procedure da seguire saranno pertanto limitate alla procedura 1 e/o alla procedura 2 della UNI EN 380, in relazione al tipo della struttura ed alla natura dei carichi. L’esito della prova potrà essere valutato sulla base dei seguenti elementi:

• dopo la fase iniziale di assestamento, le deformazioni si accrescano all’incirca proporzionalmente ai carichi, tenuto conto del comportamento reologico del legno;
• nel corso della prova non si siano prodotte lesioni, deformazioni o dissesti che compromettano la sicurezza e la conservazione dell’opera;
• la deformazione residua dopo la prima applicazione del carico massimo non superi una quota parte di quella totale tenuto conto degli assestamenti iniziali e dei fenomeni reologici”.

A seconda del motivo per cui la prova di carico è condotta, questa si distingue in un metodo di indagine di:

1. Verifica: hanno lo scopo di valutare la corrispondenza tra risultati sperimentali e quelli derivanti dal calcolo teorico di progetto. Solitamente si eseguono sulle strutture di nuova costruzione o su strutture di cui sono note geometria, caratteristiche meccaniche degli elementi costituenti e le condizioni di vincolo.
2. Analisi: qualora non si abbia una conoscenza completa circa la geometria, le caratteristiche meccaniche degli elementi costituenti e le condizioni di vincolo, ovvero si sia in assenza dei disegni e dei calcoli di progetto (analisi storico critica, capitolo 8 Ntc18).

In entrambi i casi, la prova di carico deve essere a valutare il comportamento del solaio sotto le azioni di esercizio “combinazione rara”. I risultati sperimentali della prova, ed il giudizio sul comportamento della struttura, devono permettere di accertare che:

• Vi sia proporzionalità delle deformazioni rispetto all’incremento del carico;
• Non si generino fratture, fessurazioni, deformazioni o dissesti, ecc.;
• Controllo della deformazione residua, dopo la prima applicazione del carico massimo non deve superare la quota parte di quella totale, commisurata ai prevedibili assestamenti iniziali di tipo anelastico.
• La deformazione elastica non deve superare quella teorica calcolata nelle condizioni di carico della prova.

Metodo di conduzione della prova

Il carico di prova deve essere applicato gradualmente, a intervalli regolari, acquisendo le letture degli spostamenti dai relativi strumenti di misura, preventivamente disposti in punti striscia di carico, sia, per la corretta stima degli effetti della collaborazione laterale, in direzione a essa trasversale.
Gli intervalli tra le diverse fasi, i tempi di attesa e i cicli di carico, sono necessari per una stima globale della risposta della struttura e delle sue caratteristiche di deformabilità.
È pertanto opportuno prima della prova individuare l’impronta del carico che si intende applicare, che può essere pari o all’intera superficie del solaio o interessarne una porzione ridotta, ovvero una striscia di solaio parallela all’orditura rappresentativa.

Preventivamente alla conduzione della prova si devono posizionare gli strumenti di misura delle deformazioni, comparatori analogici alloggiati all’estremità di aste telescopiche poste, con un sistema a molla, a contrasto rigido del solaio oggetto della prova. La lettura degli abbassamenti viene eseguita ad ogni incremento di carico, il carico viene mantenuto costante fino alla stabilizzazione degli abbassamenti, ovvero sino a quando la differenza fra due letture consecutive, eseguite ad intervallo temporale significativo per il fenomeno, è trascurabile, tenendo anche conto della precisione dello strumento utilizzato.

Lo scarico può seguire la stessa sequenza impiegata nella fase di carico ovvero può adottare decrementi doppi, o maggiori, rispetto a quelli usati nella fase di carico. La freccia residua al termine delle operazioni di scarico deve essere ritenuta stabile, valutazione da eseguirsi con una modalità analoga a quella illustrata per la fase di carico. Tre sono gli aspetti peculiari della prova di carico:

1. Ripetibilità: rapporto, a parità di carico applicato, della freccia corrispondente a due cicli diversi (valore depurato del residuo), espresso in termini percentuali. Nel caso di prova di carico (tipo analisi) il valore deve essere maggiore del 95%.
2. Linearità: rapporto percentuale tra le tangenti alla curva di isteresi passanti rispettivamente per l’ultimo ed il primo passo di carico. Nel caso di prova di carico (tipo analisi) il valore deve essere maggiore del 85%.
3. Permanenza: rapporto tra il residuo e la freccia massina espresso in termini percentuali, di solito accettabile se inferiore al 5%.

Metodo a spinta o metodo a tiro o sacco d’acqua

I metodi si differenziano nella modalità di applicazione del carico. In tutti e tre i casi al piano sottostante, attraverso aste telescopiche, si portano a contatto dell’intradosso i sensori di spostamento per la rilevazione delle frecce.

Altri eventuali sensori sono installati per la rilevazione delle rotazioni, per la misura delle tensioni in punti particolari o per il rilievo della variazione di fessurazioni esistenti.

1. A spinta: Per produrre le forze si utilizzano uno o più martinetti che trasferiscono il peso del solaio superiore sulla linea di carico del solaio in esame. In pratica il solaio superiore viene semplicemente scaricato del momento positivo dovuto al peso proprio, in alternativa si utilizzano due solai di contrasto, per tale ragione la prova deve essere condotta ai piani bassi del fabbricato.
2. A tiro (nel caso di capriate): si tratta si applicare carichi concentrati diretti verso il basso prodotti attraverso il tiro, ovvero l’accorciamento di martinetti ancorati ad esempio su tasselli.
3. Sacco PVC: Il carico è tramite un serbatoio flessibile d’acqua in PVC delle dimensioni d’impronta procedendo con gli step di carico e scarico indicati in tabella, colonna “Forza” in daN. I valori di carico e i relativi spostamenti misurati dai trasduttori di spostamento vengono visualizzati e registrati in Real time dalla centralina di acquisizione.