Ai fini del collaudo delle strutture, tra i lavori più importanti, vi sono le prove di carico necessarie per verificare la corrispondenza tra il comportamento teorico e il comportamento reale delle strutture.
Per quanto concerne le costruzioni nuove, secondo le Norme tecniche per le Costruzioni (D.M. del 14 gennaio 2008– NTC 2008) e relativo aggiornamento D.M. del 17 gennaio 2018 (NTC 2018 ) consultabile sulla G.U. n. 42 del 20 febbraio 2018 – Suppl. Ordinario n. 8), le costruzioni nuove di ingegneria civile non possono essere messe in esercizio prima dell’esecuzione delle opportune prove di carico con annesso collaudo statico che ne consegue (CAP. 9 della suddetta G.U.).
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La valutazione riguardante la sicurezza delle costruzioni esistenti (CAP. 2 della suddetta G.U.), mediante l’impiego delle prove di carico va effettuata, principalmente, quando ricorrano determinate condizioni, tra cui:
- riduzione della capacità di resistenza a causa di eventi eccezionali (sisma, incendio, esplosione etc.);
- presenza di comprovati errori di progettazione oppure vizi o difetti di costruzione al seguito dei lavori edilizi;
- cambi di destinazione d’uso inopportuni e privi di preventivo controllo di progetto.
In uno dei suddetti casi, le prove di carico verranno eseguite sia sugli elementi orizzontali come solai, travi, mensole oppure, sugli elementi strutturali inclinati come coperture a falde, scale, etc.
Nello specifico, le prove di carico sono eseguibili:
- con carichi distribuiti, mediante serbatoi ad acqua o zavorre di vario tipo
- con carichi concentrati, mediante cilindri oleodinamici o serbatoi pensili
La scelta dipende, oltre che da eventuali richieste del Committente, da fattori come:
- l’entità e la natura del carico di prova
- la conformazione della struttura da esaminare
- il numero di cicli di carico da effettuare, etc.
L’impresa esecutrice integra le prove di carico statiche, qualora necessario o richiesto, con le prove di carico dinamiche, rispondendo in tale maniera ad uno dei requisiti delle vigenti Normative tecniche per le costruzioni D.M. del 17 gennaio 2018 (NTC 2018). Infatti, in esso, viene indicata l’esecuzione delle classiche prove di carico statiche (nel caso di strutture “ordinarie”), mentre ne richiede esplicitamente l’esecuzione congiunta (prova di carico statica + prova di carico dinamica) nel caso di opere di particolare importanza (come ad esempio ponti e viadotti).
Obiettivi delle prove di carico
La prova di carico ha come obiettivo il confronto tra le frecce teoriche e quelle sperimentali ed è utile per valutare l’aspetto deformativo degli elementi strutturali, come previsto dalla suddetta Normativa NTC 2018.
L’esito della prova di carico viene valutato secondo i seguenti criteri:
- la crescita delle possibili deformazioni deve essere proporzionale ai carichi applicati;
- la deformazione residua, rispetto a quella massima, deve essere adeguatamente contenuta;
- la deformazione elastica rilevata deve risultare inferiore a quella calcolata teoricamente;
- in conseguenza della prova di carico non si devono manifestare danni e/o dissesti di alcun tipo.
Elementi strutturali verificabili e tempi di esecuzione
Gli elementi strutturali da sottoporre alle prove di carico possono essere orizzontali (travi, solai, mensole, etc.), verticali (pilastri, parapetti, etc.) e obliqui (coperture industriali, falde, etc.).
La metodologia da utilizzare per l’impiego delle prove di carico (con carichi distribuiti o con carichi concentrati) è differente in misura delle condizioni al contorno in cui si colloca la struttura stessa. In ogni caso, vanno rispettati i tempi di permanenza necessari per una corretta esecuzione di ciascuna prova di carico.
I tempi d’esecuzione di una prova di carico dipendono dal tipo di metodologia prescelta.
Le prove di carico con carichi distribuiti si eseguono, nella maggior parte dei casi, con serbatoi riempiti ad acqua che richiedono un tempo di carico-scarico mai inferiore a diverse ore consecutive (4-5 ore circa), risultando particolarmente onerose.
Le prove di carico con carichi distribuiti sono realizzate con cilindri oleodinamici mediante diversi cicli di carico e scarico. Queste, nonostante risultino più precise delle precedenti, richiedono minor tempo d’esecuzione.
