Secondo quanto definito dalle Norme Tecniche per le Costruzioni NTC2018, l’opera e tutte le sue componenti strutturali devono essere progettate al fine di svolgere la propria funzione nel pieno rispetto dei livelli di sicurezza previsti.
Pertanto, questo richiede che le opere possano essere poste in esercizio solo dopo l’esecuzione del collaudo statico, come riportato al capitolo 9 della suddetta normativa.
L’obiettivo delle prove di carico è quello di verificarne la corrispondenza tra il comportamento teorico, previsto in fase di progettazione, ed il corrispondente comportamento sperimentale.
Nel caso, invece, di strutture già esistenti, di cui non si conoscono con esattezza e completezza tutti i parametri meccanici, tali prove consentono di analizzare il corretto comportamento dell’elemento strutturale analizzato e valutare il suo stato di conservazione, assieme ad un’attenta verifica delle caratteristiche meccaniche dei materiali.
Al fine di raggiungere l’obiettivo posto dalle suddette prove, è necessario sottoporre l’elemento strutturale all’azione dei carichi di esercizio prevista dalla propria destinazione d’uso, in modo da indurre le sollecitazioni massime previste dal progetto. In funzione del tipo di elemento strutturale o di verifica da eseguire, la prova può essere protratta nel tempo ed eseguita su più cicli di carico.
Anche in caso di variazioni della destinazione d’uso della struttura, ipotesi di riduzione della capacità portante a seguito di eventi eccezionali (ad esempio sisma o incendio) o difetti in fase di costruzione, è necessario eseguire tali prove, per verificare la risposta rispetto ai carichi connessi.
I carichi da applicare durante la prova vengono definiti mediante la combinazione caratteristica (rara) prevista dalle NTC e di seguito riportata
Dove:
- G1 : peso proprio elementi strutturali
- G2 : peso proprio elementi non strutturali
- P: presollecitazione
- Qk1 : carico variabile di base della combinazione
- Qki : i-esimo carico variabile d’accompagnamento che agisce contemporaneamente al carico variabile di base
- Y0i : coefficiente di combinazione dei carichi variabili nella combinazione rara.
Il giudizio sull’esito della prova è connesso al rispetto dei seguenti aspetti richiesti dalla normativa:
- Aumento delle deformazioni proporzionale all’incremento del carico applicato;
- Durante la prova non devono venirsi a generare deformazioni, dissesti o fratture tali da compromettere la sicurezza o la conservazione dell’opera;
- La deformazione residua dopo l’applicazione del carico massimo non deve superare una quota parte di quella totale correlata ad eventuali assestamenti iniziali di tipo anelastico.
Se ciò accade è necessario verificare se le successive prove di carico tendono ad un comportamento elastico; - La deformazione elastica ottenuta dalla prova non deve superare quella di progetto.
Sono molteplici gli elementi strutturali che possono essere sottoposti alle prove di carico.
Le principali casistiche riguardano:
- elementi strutturali in elevazione quali solai, travi, rampe, sbalzi;
- elementi strutturali di fondazione come pali e micropali.
Per far sì che lo svolgimento della prova avvenga a regola d’arte, è necessario che vengano rispettati i tempi di permanenza del suddetto carico, i quali dipendono dalla metodologia di svolgimento della stessa.
In merito a quest’ultimo aspetto, è possibile distinguere le seguenti modalità di esecuzione delle prove di carico:
- Prove con carico distribuito
Si realizza tramite il riempimento di appositi serbatoi di dimensioni variabili, che vengono stesi sull’elemento strutturale e riempiti d’acqua fino al raggiungimento del carico desiderato - Prove con carico concentrato
Si tratta di una metodologia di prova con l’applicazione di un carico su una superfice di dimensione ridotta, tendente ad un carico puntuale. Questa tipologia può essere ulteriormente differenziata in funzione della modalità di applicazione del carico, identificando le Prove a Trazione e Prove a Contrasto
Indipendentemente dalla metodologia di indagine eseguita, al fine di controllare in tempo reale i valori di deformazione subiti dall’elemento strutturale conseguenti all’applicazione del carico, saranno installati appositi strumenti di misura di seguito descritti:
- Trasduttori lineari: sono installati su aste telescopiche e posizionate in punti significativi all’estradosso dell’elemento strutturale oggetto della prova, consentendo di ottenere i valori di deformazione prodotti dal carico.
- Unità di condizionamento del segnale: questa è costituita dalla centralina di conversione A/D (analogico – digitale) e da un modulo per il collegamento dei sensori. La centralina A/D, in funzione della frequenza di campionamento impostata, permette di convertire i segnali analogici forniti dai trasduttori in formato digitale, consentendone la loro memorizzazione per le successive analisi.