SE HAI LE SEGUENTI DOMANDE, TROVERAI LE RISPOSTE IN QUESTO ARTICOLO.

• "Perché le prove di carico in situ sono utili e in quali condizioni?"
• “Abbiamo testato in cantiere ancoranti Hilti ed altri ancoranti. I risultati sono gli stessi, perché dovrei usare prodotti Hilti?”

SOMMARIO

Le prove di carico sono eseguite per l’installazione di ancoranti e ferri di ripresa post-installati quando:

• si ritiene necessaria un'ulteriore garanzia della qualità dell'installazione (controllo non distruttivo)
• non sono disponibili i valori di resistenza di progetto per un materiale base simile, ma non identico, ad uno indicato nella relativa certificazione dell’ ancorante (prova di estrazione distruttiva o prova di carico non distruttiva).

Fig.1 Schema riassuntivo: valutazione ed esecuzione test Hilti in base al materiale base, al tipo di ancorante, allo scopo e al tipo di test di carico “in situ”.

Tuttavia, se l'interpretazione dei risultati dei test non viene eseguita correttamente, tale valutazione potrebbe compromettere la stabilità della struttura, mettere a rischio vite umane e/o comportare notevoli conseguenze economiche.

Quanto accennato è spiegato e giustificato nelle pagine seguenti.

 
BACKGROUND GENERALE

Le soluzioni Hilti (ancoraggi e armature post-installate) sono dotate di certificazione se installate secondo le istruzioni fornite dal produttore. Se le soluzioni sono installate su materiali base presenti nella certificazione del prodotto, non vengono richieste prove di carico per la verifica delle prestazioni. In generale, incontrerai solo tre situazioni in cui è necessario eseguire i test di carico:

1. Determinare la resistenza di progetto in un materiale simile ma non identico a quanto indicato nella relativa certificazione (prove distruttive o non distruttive);
2. Convalidare la qualità dell'installazione degli ancoraggi utilizzati in cantiere (prove non distruttive);
3. Combinazione di (1) con requisiti geometrici aggiuntivi (come distanze dal bordo, diametro tondino/barra ecc.) diversi da quelli riportati nella relativa certificazione.

 
Il carico non distruttivo (proof loading) viene testato applicando carichi di trazione. Il livello di carico è impostato sufficientemente alto per garantire una corretta installazione o per determinare valori di resistenza di progetto mirati ma non così elevati da provocare danni (ad esempio, sotto forma di cedimento o scorrimento permanente) di un ancoraggio correttamente installato. I carichi di prova devono essere mantenuti abbastanza a lungo da consentire la determinazione dell'assenza di movimento di ancoraggi o armature. I valori dei carichi di prova sono scelti come una  percentuale della capacità di trazione testata dell'ancorante o dell'armatura, non come carico di trazione di progetto.

Se il test è necessario per verificare la corretta installazione dell’ancorante, il martinetto può scaricare le reazioni di carico vicino all'ancorante ma con uno spazio sufficientemente grande in modo da osservare qualsiasi eventuale deformazione. Se il test invece viene eseguito per determinare i valori di resistenza di progetto, il martinetto deve scaricare le reazioni lontano dall'ancorante. Hilti fornisce il servizio completo di test di carico utilizzando apparecchiature moderne, nel servizio è incluso un report di prova dettagliato e un report di valutazione.

Il valore di carico distruttivo viene testato applicando carichi di trazione. Il valore scelto deve essere sufficientemente alto in modo da provocare danneggiamenti (ad esempio sotto forma di cedimento del materiale di base).

Tuttavia, i test di carico con uno o più prodotti, indipendentemente dal motivo, non possono mai:

• Sostituire i risultati dei test riportati in certificazione per valutare l'idoneità di un ancoraggio;
• Servire come confronto per decidere quale prodotto sia più adatto (paragonando i valori ottenuti dai singoli test).

 
Nonostante questo tipo di valutazione/controllo sia diffusissimo, in Europa non esiste ancora uno standard universale che regolamenti l'esecuzione dei test in situ. Per questa ragione, Hilti ha analizzato gli standard nazionali ed europei esistenti per fornire un servizio di test coerente e globale e che sia in grado di rappresentare lo stato dell'arte.

Fig.2 Proposta Hilti per l'esecuzione dei test e metodo di valutazione basato sulla tipologia di materiale base, ancorante, scopo e tipo di test di carico.

 
Come mostrato in Fig. 2, le metodologie di test e le valutazione rilevanti sono:

1. EOTA TR 053 3.2.2, 3.2.3, 3.3.3 and 3.3.4 (2022), Metal injection anchors for use in masonry, recommendations for tests to be carried out on construction works 
2. EOTA TR 051 (2016), Plastic anchors for multiple use in concrete and masonry for non-structural applications and plastic anchors for fixing of external thermal insulation composite systems with rendering, recommendations for tests to be carried out on construction works 
3. British Standard 8539 Annex Ann. B.2.3.1 and B.2.3.2 (2012), Code of practice for the selection and installation of post-installed anchors in concrete and masonry, tests to determine the resistance and site testing regimes 
4. British Standard 8539 9.3 and Annex B (2012), Code of practice for the selection and installation of post-installed anchors in concrete and masonry, tests to check the quality of installation and site testing regimes 

 
QUANTI ANCORANTI / BARRE POST-INSTALLATE DEVENO ESSERE TESTATI?

Non esiste una regola universale per quanto riguarda il numero e la percentuale di ancoraggi o armature da testare, né esiste una base statistica per le percentuali solitamente specificate. Pertanto, Hilti ha esaminato nuovamente gli standard nazionali ed europei esistenti per fornire una risposta a questa domanda. Tuttavia, i numeri riportati in Fig. 3 sono indicativi perché i requisiti per il programma di prova possono variare in modo significativo da caso a caso. Ad esempio, il numero di ancoranti da testare per ogni prova è influenzato da diversi fattori, come: importanza del cantiere, considerazioni pratiche, la motivazione per la quale si effettua la prova di carico. Ad esempio, per un lavoro di grandi dimensioni è tipico richiedere una percentuale di ancoranti compresa tra il 2,5% e il 20% del totale.
Questo requisito, per esempio, non può essere valido se devono essere testati solo quattro ancoraggi in una piastra base. In tal caso, per esempio, si può chiedere che tutti e quattro gli ancoraggi siano soggetti alla prova (soprattutto se le conseguenze del cedimento potrebbero essere significative).
Per applicazioni altamente ridondanti e/o applicazioni meno critiche può essere sufficiente testare il 5% degli ancoranti.

Gli ingegneri Hilti sono a completa disposizione per darti un consiglio, ma la decisione finale è del cliente!

Fig. 3 Numero di prove da eseguire in base al metodo di valutazione, allo scopo/ motivo che ci porta a testare.

 

ANDIAMO IN CANTIERE PER ANALIZZARE ALCUNI CASI
 

Scenario A

• Ancoraggi approvati su muratura ma installati su un mattoni non standard
• Ancoraggio o armatura post-installata approvata per calcestruzzo da installare in un calcestruzzo la cui classe di resistenza non è nota.

 
E’ questo lo scenario giusto per effettuare delle prove in situ Hilti?
La risposta è chiaramente “si”
 
Perchè?
Non sono disponibili i dati tecnici per eseguire la progettazione dell'ancorante oppure i dati tecnici sono incompleti (per la specifica soluzione di fissaggio). Ciò dipende dal fatto che – come accennato in precedenza – il materiale base non è sufficientemente noto e quindi non è adeguatamente coperto da una certificazione. Se quest’ultimo è simile ad un altro materiale base presente in certificazione allora i due sono confrontabili.
Perché la "somiglianza" del materiale base è così importante?
Conosciamo molto bene il parametro che influenza il carico di rottura del cono di calcestruzzo o muratura. I parametri principali per la rottura del cono di calcestruzzo sono la profondità di posa (hef) e la resistenza a compressione del calcestruzzo (fc). Tuttavia, non abbiamo indicazioni sulle prestazioni dell’ ancoraggio effettuato su un materiale base come il ghiaccio o il burro. Anche se le prove di carico ci darebbero dei “risultati” non siamo comunque in grado di progettare, perché non conosciamo i parametri riferiti al carico di rottura; di conseguenza il materiale base dovrebbe essere simile ad uno presente nella certificazione dell’ancorante.
 
Informazioni o domande da formulare per lo scenario A:
La struttura è sensibile a possibili danni oppure ci sono altri problemi di natura architettonica?
 
Se la risposta è "no", potremmo allora accettare ipotetici danneggiamenti causati dalle prove (conducendo test di natura distruttiva col fine di determinare la resistenza dell‘ancoraggio). È importante notare che in questo caso può essere eseguita una valutazione semplificata o statistica, potremmo quindi aver bisogno di meno test. Se la risposta invece è "sì" è necessario fare affidamento su prove non distruttive per determinare la resistenza dell’ancoraggio. In questo caso, è quindi richiesto un numero maggiore di prove.
 
Esperienza di cantiere:

Le proprietà meccaniche di un materiale base, soprattutto della muratura, non sono sempre quelle che ti aspetteresti. Alcuni mattoni che sembrerebbero poco resistenti potrebbero restituire valori di carico elevati, mentre in altre situazioni i dati di output potrebbero essere al di sotto delle aspettative. Una volta è successo che un cliente Hilti aveva stimato un valore di resistenza di un ancoraggio, installato in un muro di mattoni, pari almeno al nostro carico minimo consentito. Era una stima verosimile, ma a causa di ulteriori fattori, il carico di progetto è stato cambiato per l’ennesima volta. La resina iniettata ha aderito efficacemente al mattone, nessun problema. Ma poiché abbiamo eseguito delle prove di carico non confinate (con supporto ampio), il mattone è stato estratto dal muro in muratura. L’elemento debole era quindi la malta della muratura. L'ingegnere ha quindi scelto di rivalutare il suo progetto iniziale grazie ai risultati delle prove effettuate.

 

Scenario B

• L’ancorante/ferro di ripresa per cemento armato (certificato) deve essere installato in un materiale base noto ed approvato. Il progettista ha però inserito come requisito obbligatorio il carico di prova nelle note generali del plico della documentazione.

 
È questo lo scenario giusto per i test in situ Hilti?
La risposta è chiaramente "sì"
 
Come mai?
Uno scenario in cui i test di carico sono richiesti dal progettista rientra nel quadro generale dell'assicurazione di qualità. Le resine ad iniezione per esempio (come la resina epossidica) devono rispettare requisiti speciali in modo da garantire che vengano miscelate ed erogate correttamente. Questi di solito includono l'erogazione di una piccola quantità di resina nell'ugello di miscelazione prima di iniettarlo nel foro. L'obiettivo è quello di evitare l'ingresso d’aria. Per fori lunghi, fori praticati orizzontalmente o fori sopra testa, è utile ricorrere ad attrezzature speciali come tubi di prolunga, tappi e cappucci terminali per ottenere un'iniezione senza vuoti. Pertanto sono necessarie tecniche di installazione adeguate affinché gli ancoraggi in calcestruzzo funzionino come previsto. La corretta installazione può essere raggiunta anche quando il personale che esegue l'installazione degli ancoranti è esperto e qualificato (tale formazione può essere richiesta ad Hilti). Ad esempio, negli Stati Uniti gli ancoraggi  post-installati devono essere eseguiti da installatori certificati, mentre in Germania questa certificazione è limitata alle applicazioni con barre d'armature post-installate.
Pertanto, è possibile eseguire prove non distruttive per convalidare la qualità dell'installazione degli ancoraggi installati secondo la Fig.1 e la Fig. 2.
 
Informazioni o domande necessarie che dovrebbero essere citate:
Quali sono le conseguenze nel caso in cui un ancoraggio non superi il test di carico di prova? Questo scenario dovrebbe essere analizzato in anticipo dall'ingegnere responsabile per portare avanti il ​​progetto di costruzione.
 

Senario C

Questo è lo scenario peggiore per i test di carico anche se accade spesso:
 

• Le prestazioni di diversi prodotti sono comparate tramite i risultati delle prove “in situ” confrontando i valori di carico dei singoli prodotti?

 
È questo lo scenario giusto per i test in loco Hilti?
La risposta è un chiaro “No”. Trarre conclusioni errate dai test di carico potrebbe compromettere la stabilità della struttura, mettendo a rischio vite umane e/o comportare notevoli conseguenze economiche.
 
Come mai?
Ora dobbiamo scavare un po' più a fondo.
 
Fondamentalmente, tutti i tipi di ancoranti rilevanti per la sicurezza, soggetti ai carichi di servizio, devono essere progettati per essere resistenti e durevoli garantendo un adeguato margine di sicurezza. Pertanto in Unione Europea, negli Stati Uniti e in altri paesi, esistono processi di approvazione per fornire una valutazione autorevole. Le omologazioni si basano su prove atte a verificare l'idoneità di un sistema e a determinare le condizioni di servizio ammissibili.
 
Le prove di idoneità hanno lo scopo di verificare l'efficacia dell'ancorante in condizioni sfavorevoli. Queste prove sono generalmente condotte su provini di calcestruzzo aventi valori di resistenza minimi/massimi del range di applicazione permesso. Sono eseguite prove su provini di calcestruzzo fessurato e non fessurato, a seconda dell'ancorante testato. Gli effetti delle variazioni di installazione vengono verificati nella misura in cui sono rilevanti.

I fattori esaminati nei documenti di approvazione includono:

• Tolleranze derivanti dal diametro delle punte utilizzate per eseguire il foro
• Tecnica e sforzo applicato per la pulizia del foro
• Variazioni nel grado di espansione dell'ancoraggio
• Vicinanza dell'ancoraggio ai ferri d'armatura
• Variazioni del grado di umidità/temperatura del calcestruzzo
• Sostanze aggressive/reattive.

Queste prove possono tenere conto dell'influenza di carichi sostenuti e/o ciclici che agiscono sull'ancoraggio. I test di idoneità considerano anche alcune circostanze che possono manifestarsi durante l'installazione dell'ancoraggio e/o durante la sua vita utile. In sintesi, possiamo affermare che un prodotto sensibile a queste variabili può avere carichi di prova comparabili durante i test rispetto a un prodotto non sensibile. Tuttavia, se tutte le circostanze venissero testate (svolgendo centinaia di test, come viene fatto durante il processo di approvazione del prodotto) le differenze potrebbero essere significative; potrebbe inoltre accadere che un prodotto del genere non ottenga mai un'approvazione.
 
Un'altra parola d'ordine per lo scenario C è il cosiddetto "comportamento a lungo termine". Si ricorda che il ciclo di vita previsto per un ancoraggio o per un'armatura è pari ad almeno 50 anni.
 
Il comportamento a lungo termine degli ancoraggi e delle armature post-installate viene analizzato durante il processo di approvazione effettuando test più approfonditi (di seguito indicati):
 

• Comportamento sotto carichi sostenuti (creep test)
• Test di apertura-chiusura fessure, Crack movement test (ancoranti meccanici e chimici)
• Comportamento in condizioni di gelo/disgelo (solo ancoranti chimici)
• Prove per la verifica della durabilità (solo ancoranti chimici)

 
Questo comportamento non può mai essere verificato da un "semplice test in situ" e dal confronto dei valori ottenuti.
 
Pertanto, una conclusione sbagliata dello Scenario C può portare al raggiungimento di un valore di deformazione critica durante il ciclo di vita dell'ancoraggio/armatura post-installata con il conseguente sfilamento.
 
Ora focalizziamo l’attenzione sul test di apertura-chiusura fessure sopra menzionato. Può sembrare sorprendente, ma questo test è di fondamentale importanza per la maggior parte degli ancoranti. Infatti, alcuni prodotti che manifestano durante altri tipi test valori di carico alti, potrebbero non essere verificati per il test in oggetto. Senza entrare nel dettaglio della procedura esatta, le prove sono condotte come segue:
 
Dopo aver installato gli ancoranti nel calcestruzzo fessurato, essi sono sottoposti ad un carico sostenuto di riferimento. Mentre gli ancoranti sono soggetti al carichi di trazione, le fessure che attraversano l'ancorante si aprono e si chiudono 1000 volte con ampiezze comprese tra 0,1 mm e 0,3 mm. Durante queste prove lo spostamento misurato dovrebbe essere inferiore a 3 mm. La Fig. 4a mostra i risultati di tre diversi prodotti tracciando lo spostamento misurato in funzione del numero di aperture delle fessure. Mentre due prodotti soddisfano i requisiti relativi allo spostamento massimo, il terzo è caratterizzato da uno  spostamento superiore a 3 mm (con conseguente ipotetica rottura per estrazione durante la sua vita).

Fig.4 Risultati del crack movement test (a) e lettura dati del crack movement test (b)

 
La domanda successiva sarebbe: "Perché eseguiamo questi test?"
Quando una struttura risponde ad un carico permanente, subisce uno spostamento e di conseguenza una deformazione. Questa deformazione porta alla formazione di fessure nelle zone tese. Questo comportamento è schematicamente riportato in Fig. 4b. In Fig. 4b il carico permanente “g” e il carico variabile “p” variano in funzione della larghezza della fessura della trave. Nella vita della trave probabilmente non si verificherebbero fessure se il carico permanente agisse per la prima volta sulla trave. Tuttavia, se il carico variabile fosse considerato in combinazione con il carico permanente (g p), la deformazione aumenterebbe portando all'apertura di fessure. Se la trave fosse scaricata tornando nuovamente a sopportare il solo carico permanente, la deformazione diminuierebbe in modo da ridurre l'ampiezza della fessura. Tuttavia, a causa della superficie ruvida della superficie fessurata, la fessura non si chiuderà mai completamente. Pertanto, la larghezza della fessura inferiore sarà circa pari 0,1 mm. Durante la vita della trave la storia ciclica della fessura sopra descritta si ripete n volte. EAD's valuta 1000 aperture/chiusure per rappresentare il fenomeno ciclico esposto.

Questo comportamento degli ancoraggi non può mai essere verificato mediante test in situ. Tuttavia, questi comportamenti sono presi in considerazione nei valori di aderenza forniti nelle relative certificazioni.

Dalle parole di un ingegnere esperto:

“Testare è facile se sai cosa stai facendo. Ci vuole poco tempo se si utilizza il servizio di test di Hilti. Può tranquillizzarti il fatto di non dover tirare ad indovinare. Come fai a sapere se stai facendo bene? Pensi al tuo progetto quando torni a casa? Sogni i tuoi ancorragi la notte? Qualcosa non va ma non sai cosa..”.

Non ipotizzare! Testa in cantiere e interpreta i dati correttamente!