Monitoraggio e controllo fessure

Tipologia, classificazione, rilievo ed intepretazione delle fessure

Il manifestarsi e la presenza di crepe e di fessure in un muro, in una struttura in cemento armato, in una soletta, in un pilastro, in un pavimento…. non deve essere mai sottovalutata: normalmente è sintomatica di un’instabilità della struttura e in alcuni casi può risultare pericolosa per l’incolumità delle persone.

1) Introduzione

Ogni fessura è la dimostrazione concreta di un problema di un edificio e diviene importante comprendere se è interpretabile come un segnale di pericolo per gli utenti della costruzione oppure se, pur essendo sgradevole da un punto di vista estetico, è gestibile nell'ambito di ordinari interventi di manutenzione della costruzione.

Le fessure che usualmente si manifestano negli edifici possono essere riassunte nelle seguenti classi:

da esercizio strutturali;
da crisi strutturali;
da ritiro o da viscosità dei materiali;
da dilatazioni non consentite per assenza di giunti;
da assorbimento differenziato di umidità;
da cedimenti fondazioni;
da vibrazioni; da terremoto;
da espansione di parti interne (corrosione di barre, tubi non ben isolati);
dovute a specifiche del luogo (condizioni climatiche, incendi, ecc...).

Cemento armato
Nelle strutture in calcestruzzo armato non si considera la resistenza a trazione del calcestruzzo e dove è prevista la presenza di una sollecitazione di trazione vengono inserite delle barre di armatura in acciaio che assorbono gli sforzi interni (cemento armato).

Murature in mattoni
Nelle murature in edilizia si impiegano materiali che resistono ad azioni di compressione, ma ben poco ad azioni di trazione (mattoni e calcestruzzo). In questi casi sono sufficienti bassi stati tensionali di trazione per provocare fessurazioni locali.

2) Tipologia delle fessure

Nello studio delle fessure è importante comprendere se il ferificarsi di una fessura è provocato da un assestamento della stuttura o da un fenomeno che si può aggravare sempre di più, sino a portare al crollo di elementi portanti.

2.1) Tipi di fessure
In base agli spostamenti dei lembi, una fessura può venire così suddivisa:

fessura uniforme nelle dimensioni: caratterizzata da un allontanamento reciproco, con traslazione uniforme, dei lembi della fessura;
fessura che da ampia diventa stretta sino a scomparire: caratterizzata da una rotazione dell'elemento portante sul quale si manifesta la lesione.

2.2) Fessure non strutturali
Nella categoria delle fessure non strutturali si possono collocare le fessure murarie verticali, provocate dalle dilatazioni, in adiacenza di pilastri in cemento armato o sui pilastri.
Grado di pericolosità: nullo - molto basso.

Nell'immagine a sinistra: fessurazioni dell'intonaco dovute alla presenza di un pilastro in adiacenza ad una muratura laterizia isolata.

Nella fotografia a destra: fessurazione dello spigolo di un pilastro in cemento armato, provocato dal distacco dell’intonaco.

Fessurazione dell’intradosso di un solaio latero cemento in corrispondenza delle pignatte in laterizio, per raggiungimento di uno stato limite di fessurazione del solaio.

2.3) Fessure da flessione nel cemento armato
Le fessure da flessione su travi o solette in c.a. si manifestano generalmente nella zona centrale dell'elemento portante e sono caratterizzate da segni perpendicolari all'asse principale: tali segni di distacco sono evidenti nell'intradosso (la parte bassa della trave in trazione), ma non proseguono nella zona alta della trave (in compressione). Le fessure da flessione sono ampie in basso e diventano strette verso l'alto. Spesso, a fessure nella zona centrale dell'elemento portante si affiancano, verso gli appoggi laterali, fessure a 45° sui due fianchi laterali (fessure da taglio).In questi casi le fessure possono essere strutturali da esercizio o da crisi: è sempre consigliabile un monitoraggio o controllo nel tempo dell’ampiezza delle fessure.Tra le cause del fenomeno vi possono essere eccessi di carico, bassa rigidezza strutturale o anche assenza di un'adeguata armatura all'interno della trave.
Grado di pericolosità: medio - elevato.

Fessure provocate da flessione eccessiva.

2.4) Fessure da taglio nel cemento armato
Le fessure da taglio su travi in cemento armato possono formarsi in un qualsiasi punto della trave (quindi anche centrale e non per forza agli appoggi), con la caratteristica di sviluppo lungo i fianchi con inclinazione a 45°. Tali fessure si manifestano quando vi è un eccesso di carico concentrato o una mancanza di staffe adeguate. Tali fessure possono essere strutturali da esercizio o da crisi: negli interventi di ripristino occorre ridurre il carico concentrato o rinforzare il sistema di distribuzione del carico.
Grado di pericolosità: elevato - molto elevato.

Nell'immagine a sinistra: fessurazioni provocate da taglio.
Nella fotografia a destra: fessurazione provocata da eccessiva sollecitazione di taglio e da mancanza di adeguata staffatura nella trave in ca.

2.5) Fessure da cedimenti differenziali nel cemento armato
Le fessure da cedimenti differenziati sono caratterizzate da segni sull’estradosso della trave (analoghi a quelli da flessione cioè lesioni ampie in basso e strette in alto), ma a fianco del pilastro. Contemporaneamente, sul pavimento del piano superiore, compaiono segni adiacenti al pilastro opposto.Le fessure possono rappresentare assestamenti o un fenomeno di crisi in evoluzione; occorre verificare lo stato dei pilastri sino a terra e poi controllare l'area per capire se vi è stata alterazione delle condizioni di base (scavi in corso, depressione della falda sotterranea, consolidamenti di terreni argillosi).Le più probabili cause della fessurazione per cedimenti differenziali sono:il cedimento di una fondazione;la crisi del pilastro per eccesso di carico.
Grado di pericolosità: medio - elevato.

Fessure provocate da cedimenti differenziali delle fondazioni

2.6) Fessure da ritiro nel cemento armato
Le fessure da ritiro si manifestano, nel calcestruzzo armato, con segni di lesioni parallele, a passo e dimensioni più o meno regolari, su tutta la trave: la regolarità delle fessure a volte è alterata dalla combinazione con fenomeni di flessione/taglio.Come è noto il ritiro è una disidratazione del calcestruzzo con diminuzione di volume. Pertanto il fenomeno è naturale e non desta eccessive preoccupazioni, se non che espone maggiormente le parti interne all'azione di eventuali agenti ambientali aggressivi. Tra le cause di questa tipologia di fessure si annoverano: un ambiente di maturazione eccessivamente secco con maturazione troppo repentina;un'armatura eccessivamente concentrata.
Grado di pericolosità: basso - medio.

Fessure provocate dal ritiro del cls.

2.7) Fessure su colonne o setti nelle murature
Fra tutte le lesioni le fessure parallele verticali su colonne o setti portanti in muratura solo le più pericolose. Un elemento compresso (ad esempio una muratura) oltre a subire una deformazione di schiacciamento verso il basso, subisce uno spanciamento laterale: se il carico è troppo elevato si supera la debole resistenza a trazione del mattone, con conseguente rottura proprio perpendicolarmente all'asse di carico. Un eccesso di carico su una colonna porta a fessure verticali, tra di loro simili e quasi passanti da un lato all'altro.E’ evidente che un intervento di ripristino risulta indispensabile. Un fenomeno correlato che spesso appare, in prima battuta, è la formazione, su ampie colonne o setti di elevato spessore, di lesioni da schiacciamento.
Grado di pericolosità: molto elevato.

Nell'immagine a sinistra: fessure su un setto murario portante provocate da un carico eccessivo di compressione.
Nella fotografia a destra: fessurazione di una muratura dovuta ad eccessivo carico e cedimento differenziale delle fondazioni.

Fessurazione verticale su colonna portante.

2.8) Fessure nei muri a sacco
Nei muri a sacco la parte portante è solo esterna ed il nucleo centrale è composto da materiale incoerente. In questo caso gli sforzi si concentrano sul perimetro e l'elemento portante tende ad andare in crisi se gli stessi superano il valore della tensione massima di rottura.

2.9) Fessure ad arco nelle murature
Altrettanto frequenti su murature sono le fessure ad arco su strutture murarie portanti o tamponamenti interni. Ogni fessura si presenta a forma di arco più o meno regolare, con deviazioni di forma e passaggio in corrispondenza degli spigoli di porte e finestre: la lesione muraria è passante, cioè taglia tutto l'elemento murario ed è riconoscibile da un lato e dall'altro. Il fenomeno è sintomatico di un cedimento della parte portante sottostante, sia che si tratti di terreno (in caso di muri al piano terra) che di travi o solai (nei casi ai piani superiori). Proprio perché la fessura si manifesta sia su elementi portanti sia su semplici divisori interni, occorre sempre verificare ciò che accade non tanto all'elemento danneggiato (che mantiene in ogni caso l'equilibrio) quanto alle strutture sottostanti che possono avere gravi problemi. Occorre capire il motivo della deformazione dell'elemento sottostante.
Grado di pericolosità: medio - elevato.

Nell'immagine a sinistra: fessura ad arco di una muratura provocata da un cedimento della fondazione.
Nella fotografia a destra: fessurazione ad arco di un setto murario provocata da un cedimento della fondazione.

Fessurazione ad arco di una muratura provocata da un cedimento della fondazione.

Fessure di murature provocate da un cedimento delle architravi.

2.10) Fessure nelle murature, inclinate a 45°, identiche, simmetriche e formanti un arco immaginario
Le singole fessure simmetriche rispetto a un setto murario o a un pilastro, spesso su tavolati in muratura, sono di per sé stesse poco significative se esaminate in un singolo appartamento.Viceversa quando tagliano a 45° i tavolati, sono passanti e si ripetono parallele ad ogni piano formando un immaginario arco (solo teorico in quanto la presenza dei solai in c.a. altera ed interrompe lo schema) la causa che le ha provocate è grave ed è dovuta al cedimento della fondazione di un pilastro o di un setto murario centrale portante.
Grado di pericolosità: elevato - molto elevato.

Nell'immagine a sinistra: fessure ad arco immaginario provocate da cedimenti in fondazione.
Nell'immagine a destra: fessurazioni provocate da un eccessivo carico dovuto alla presenza di una capriata portante la copertura.

Fessura di una muratura interna ad arco immaginario.

2.11) Fessure, inclinate, identiche, nelle murature
Analogamente al caso precedente si possono formare fessure identiche, tutte inclinate secondo una direzione, sul setto portante di facciata, a ogni piano, sopra le porte o le finestre. Il fenomeno è analogo a quello inerente al cedimento verso il basso di un setto o pilastro, ma in questo caso non vi è simmetria rispetto ad un asse, bensì le fessure inclinate sono tutte dirette verso un estremo inferiore della costruzione. L'angolo d'inclinazione delle fessure può variare a seconda della dimensione dei setti murari, della loro consistenza e della dislocazione più o meno regolare delle aperture sul prospetto in esame.Tale quadro di lesioni si associa alla presenza di una rotazione di una porzione dell'edificio per effetto di un cedimento non uniforme e concentrato del terreno sottostante uno spigolo dell'abitato.
Grado di pericolosità: elevato - molto elevato.

Fessure inclinate, identiche, provocate da un cedimento della fondazione in corrispondenza dello spigolo del fabbricato.

Fessura inclinata provocata da cedimento della fondazione: a sinistra ripresa nella parte più in alto della muratura; a destra nella parte più in basso.

Fessura inclinata provocata da cedimento della fondazione.

Fessura inclinata provocata dal cedimento e dalla discontinuità della fondazione.

2.12) Fessure a croce nelle murature
Sulle facciate di immobili in muratura si possono formare, a seguito di un sisma, fessure passanti che formano delle croci inclinate di circa 30-45°. Tali lesioni sono pericolose se tagliano tutti i setti continui verticali, poiché creano discontinuità degli elementi portanti principali dello stabile.
Grado di pericolosità: elevato - molto elevato.

Fessure a croce provocate da un evento sismico.

3) Modalità di rilievo ed interpretazione delle fessure

3.1) Prima perlustrazione ed esamina di tutte le lesioni

- analisi visiva di ogni dissesto;
- controllo dell'intero edificio.

3.2) Conoscenza dell'edificio

- esamina del progetto originale;
- età della costruzione;
- tipologia costruttiva;
- rilievo di materiali;
- uso e attività di ogni singola parte;
- individuazione dello schema portante.

3.3) Conoscenza delle condizioni al contorno
- presenza di rilevati, avvallamenti, dirupi;
- presenza di nuovi edifici, recente demolizione di vecchi;
- informazioni sul livello della falda;
- informazioni su scavi recentemente eseguiti nei dintorni;
- passaggio di mezzi pesanti, treni, metropolitane;presenza di alberature ad alto fusto;
- natura del terreno.

3.4) Rilievo del quadro fessurativo
- individuazione di lunghezza, direzione, spessore, profondità di ogni fessura;
- distribuzione e frequenza delle fessure;
- rilievo di eventuale distorsione o fuori piano di componenti edili;
- controllo della prosecuzione dei muri sino al piano terra;
- verifica del fatto che le fessure non siano replicate da un lato e dall’altro del componente orizzontale (pavimento-soffitto);
- controllo dell'eventuale ripetizione delle fessure in parti analoghe dell'edificio;
- realizzazione di tavole di progetto riportanti le lesioni;
- per edifici identici controllo della presenza di fessure negli stessi punti anche negli altri stabili.

3.5) Analisi delle condizioni fisiche, delle sollecitazioni e delle resistenze mediante:
- carotaggi, prove di carico in laboratorio, determinazione delle stratigrafie, endoscopie,….
- prove piezometriche, geologiche e geotecniche;
- impiego di pacometri, sclerometri.

3.6) Diagnosi di tipo fisico chimicocontrollo di repentini e frequenti cambiamenti di temperatura;
- controllo del diverso grado di umidità delle parti in esame;
- verifica del grado di corrosione delle parti metalliche;
- controllo dell'eventuale presenza di condizioni ambientali aggressive.

3.7) Diagnosi strutturali
- verifica e studio inerente a possibili movimenti e o rotazioni delle singole parti;
- ricostruzione del modello dell'edificio;
- simulazioni di possibili azioni di carico e della loro combinazione;
- analisi dello stato tensionale;
- verifica dei punti con tensione superiore a quella del materiale: tracciamento di fessure sulle tavole grafiche;
- eventuale inserimento di cerniere plastiche;
- ricerca di corrispondenza tra simulazione e quadro fessurativo rilevato in sito;
- controllo dell'andamento nel tempo delle fessure (assestamento o cedimenti con crisi);
- monitoraggio nel tempo dell'edificio e delle lesioni mediante strumentazione specialistica.

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