Le prove di carico per il collaudo delle strutture secondo le NTC 2018

Il collaudatore, nell’ambito della propria discrezionalità, può richiedere di effettuare tutti quegli accertamenti, studi, indagini, sperimentazioni e ricerche utili per formarsi il convincimento della sicurezza, della durabilità e della collaudabilità di opera (9.1. Prescrizioni generali – NTC 18), quali in particolare:

• prove di carico, al fine di valutare le deformazioni (tramite flessimetri, clinometri, estensimetri, sclerometri, dinamometri, laser, etc.);
• prove sui materiali messi in opera, anche mediante metodi non distruttivi (prove sclerometriche per calcolare la resistenza caratteristica del materiale; prove di auscultazione dinamica per valutare la densità del materiale; ispezioni radiologiche per individuare la posizione ed il diametro dei ferri d’armatura; prove di estrazione per valutare la resistenza al taglio del materiale, etc.);
• monitoraggio programmato di grandezze significative del comportamento dell’opera da proseguire, eventualmente, anche dopo il collaudo.

Le prove di carico vengono effettuate su elementi strutturali con lo scopo di verificarne sperimentalmente il loro comportamento sotto le azioni di esercizio (9.2. Prove di carico – NTC 18): possono essere quindi di collaudo, da effettuarsi prima di mettere in esercizio la struttura al fine di verificarne la rispondenza alle previsioni progettuali, o di analisi, al fine di verificare il comportamento di un elemento strutturale già in opera.

Prove di carico statiche (carichi distribuiti)

Per materializzare carichi distribuiti può essere costituita una zavorra realizzata di volta in volta in base alle disponibilità del cantiere e alle esigenze della stessa prova.

Le prove si eseguono applicando, sulla parte della struttura della quale si vuole controllare il comportamento, i medesimi carichi previsti dal progetto. Nello specifico, su una superficie di un solaio, totale o parziale (nel caso in cui non sia possibile caricare l’intero solaio si va a determinare una larghezza equivalente che tenga conto della collaborazione offerta dai travetti non direttamente interessati dal carico applicato), si applica un carico distribuito aumentandolo di volta in volta fino a raggiungere il valore indicato dal progettista. Ad ogni step di carico e successivo scarico vengono eseguite delle misure di deformazione lette all’intradosso del solaio. Grazie ai progressi dell’elettronica ed alla riduzione dei relativi costi, per la misura degli spostamenti oggi vengono utilizzati trasduttori potenziometrici o induttivi che correlano la variazione della resistenza elettrica o del campo magnetico alla variazione della grandezza fisica oggetto di studio. Tali dispositivi inoltre vengono collegati ad apposite centraline che acquisiscono ed elaborano il segnale in remoto consentendo all’operatore di interpretare i dati a distanza.

Prove di carico statiche (carichi concentrati)

In base alla tipologia di applicazione del carico si distinguono in:

• prove a spinta, eseguite mediante l’applicazione di un carico concentrato realizzato a mezzo di un sistema costituito da traverse e martinetti. Mediante tale tipologia di prova, sul solaio da caricare viene applicato un carico concentrato grazie al contrasto esercitato dal solaio superiore. È ovviamente possibile utilizzare questa tipologia di carico sino a quando il solaio superiore, per effetto della spinta dal basso del martinetto, viene semplicemente scaricato dal momento positivo dovuto al peso proprio. In caso contrario, quando possibile, si può zavorrare ulteriormente il solaio superiore.

• prove a tiro, utilizzate nel momento in cui non è possibile contrastare opportunamente il sistema di spinta. In questo caso, pur valendo le stesse considerazioni teoriche esposte per le prove a spinta, il carico viene generato dal tiro della struttura.

Prove di carico dinamiche

Le prove di carico dinamiche consentono la misura diretta delle accelerazioni e/o degli spostamenti in punti opportunamente identificati a seguito della applicazione di sollecitazioni impulsive. Questa raccolta dati viene svolta al fine di validare le assunzioni progettuali oppure di ricavare le forme modali e le relative frequenze proprie sperimentali, così da poter realizzare una modellazione strutturale che riproduca fedelmente il comportamento dinamico registrato sperimentalmente. Per applicare forze orizzontali si usano funi tese, mazze strumentate con puntale in gomma oppure pistoni (disposti tra la struttura da provare e un’altra struttura limitrofa in grado di fornire il necessario contrasto) e in ogni caso dei dinamometri per controllare l’intensità delle azioni applicate.