Patologia degli edifici in muratura by NBCxQ0Q

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									Patologia degli edifici in
       muratura
  Opere di pronto intervento

                    Dott.Ing. Claudio DE ANGELIS
               Criteri generali
 Le opere di pronto intervento hanno lo scopo di
  garantire condizioni di sicurezza nelle strutture
  oggetto di dissesto;
 Tali opere possono assicurare condizioni permanenti
  di stabilità. In questo caso ci troviamo di fronte ad
  opere di consolidamento definitivo;
 Quando, invece, le opere di pronto intervento
  devono garantire condizioni di sicurezza transitorie,
  abbiamo a che fare con opere di consolidamento
  provvisorio;
            Criteri generali (2)
 Sia nei lavori di consolidamento provvisorio che in
  quelli di consolidamento definitivo sono, poi,
  presenti delle opere cosiddette “provvisionali”, le
  quali sono funzionali ai lavori, ma vengono
  eliminate all’ultimarsi dei lavori stessi.
 Alcune, opere provvisionali, comunque, in
  particolare modo nei lavori di consolidamento
  provvisorio, restano in opera fino al raggiungimento
  di condizioni di stabilità permanenti a seguito di
  lavori di consolidamento definitivo.
           Classificazione
          Opere provvisionali

 Ponti di servizio;
 Ponti di sicurezza;
 Puntellature, armature, centine,
 Tiranti;
 Cerchiaggi.
        A cosa servono ?                  (1)

 Ponti di servizio : Sono necessari ed obbligatori per
  il sicuro esercizio, il movimento di persone ,
  attrezzi, materiali ed apparecchi di sollevamento;
 Ponti di sicurezza: necessari e obbligatori per la
  protezione di persone o cose in pericolo di caduta
  da costruzioni o ponti di servizio;
 Puntellature, armature, centine: Per il sostegno di
  fabbriche durante i lavori di consolidamento e fino
  a quando dette fabbriche non siano in grado di
  sostenersi autonomamente;
        A cosa servono ?                   (2)

 Tiranti : Per arrestare, in maniera temporanea, il
  progredire di fenomeni di dissesti dovuti, nella gran
  parte dei casi, ad azioni spingenti;
 Cerchiaggi : Per arrestare, in maniera temporanea,
  il progredire di fenomeni di dissesti dovuti a
  schiacciamento o pressoflessione .
 Puntellature, tiranti e cerchiaggi, oltre ad essere
  opere provvisionali, sono anche opere di
  consolidamento provvisorio di pronto intervento;
 Tiranti e cerchiaggi possono avere carattere
  definitivo anche se realizzati con pronto
  intervento;
 Altre opere di consolidamento, che possono essere
  realizzate mediante pronto intervento ma che
  possono avere carattere definito, sono le
  piattabande di porte, finestre,balconi e vani in
  genere.
                    Puntellamenti
   Sono organi strutturali sollecitati alla compressione assiale,
    destinati al presidio provvisorio, totale o parziale, di masse
    murarie dissestate;
   Possono essere costruiti in materiali vari, con travi unici o
    multipli, allo scopo di assolvere funzioni di sostegno , di
    ritegno, oppure insieme di sostegno e ritegno delle masse;
   In funzione della grandezza della zona ove occorre
    intervenire posso essere classificati in:
   Puntellamenti “alle grandi masse”
   Puntellamenti “alle piccole masse”
   Puntellamenti alle “masse locali”
Puntellamenti “alle piccole masse”
 Alla categoria dei puntellamenti “alle piccole
  masse” appartengono le puntellature necessarie
  all’esecuzione del “cuci e scuci” per il
  consolidamento definitivo.
 In generale, la massa da sostenere si dice
  presidiata, quella sulla quale si va a scaricare il
  peso attraverso i puntelli, si dice presidiante.
Puntelli di sostegno
              asse verticale
              semplice
Puntelli di sostegno
           asseverticale
            doppia
Puntelli di ritegno
           disposizione  ad
            asse inclinato o
            testa aderente
Puntelli di ritegno
           disposizione
            orizzontale o
            lievemente
            inclinata
Azione contemporanea di sostegno e
             ritegno

                  Disposizione   incli-
                   nata con innesto
                   superiore.
                  Tale accorgimento
                   impedisce i moti di
                   traslazione verticale
                   e quelli di rotazione
                   verso l’esterno
            Azione contemporanea di
               sostegno e ritegno
                                                     L’accoppiamento sim-
                                                      metrico rispetto al
                                                      piano medio del mu-
                                                      ro, di due sistemi di
                                                      puntelli di ritegno ha
                                                      una efficace azione
                                                      contro le deformazio-
                                                      ni da pressoflessione.


NB: Tale sistema è da utilizzare compatibilmente con i luoghi da presidiare.
     Puntelli alle piccole masse
 Sono efficaci nei lavori di ripresa in sostruzione;
 Particolare importanza hanno i puntellamenti delle
  aperture di porte , finestre o vani in genere.
 Sono eseguiti , generalmente, in legno o in
  muratura.
 Sono usati spesso anche puntelli tubolari metallici,
  opportunamente irrigiditi.
Presidio di vani
         muratura (preferibile);
         anche per
          deformazioni
          rombiche.
Presidio di vani
           per accogliere solo i
            carichi verticali.
Presidio di vani
           per accogliere solo i
            carichi verticali.
Presidio di vani
           per le deformazioni
            rombiche.
       Puntelli alle masse locali
 Piccole strutture di presidio provvisorio che
  mirano a garantire la continuità o il contrasto dei
  materiali nella sede di lavoro anche durante le
  sospensioni di ciascun intervento;
 Oltre che nella forma del puntellamento, possono
  essere realizzati anche come biette murarie o di
  legname di essenza forte, ovvero come traversoni.
        Puntelli alle “grandi masse”
 facciata edificio minacciata da dissesti di presso
  flessione o da schiacciamento delle regioni basali;
 fatiscenza di muri di sostegno, volte, archi, pilastri cui
  siano affidati importanti compiti statici a garanzia della
  stabilità dell’intero complesso edilizio;
 Per il passato erano eseguiti in c.a. Ormai sono d’uso
  comune quelli a struttura metallica.
 L’utilizzo del legno è escluso.
 L’applicazione di puntellamenti alle grandi massi non è
  però efficace per i moti locali di masse murarie limitate.
Puntelli alle grandi masse

                oltre ai puntelli semplici
                 costituiti da una sola asta
                 verticale o inclinata si
                 possono avere quelli a
                 fascio (ved. figura a
                 fianco) emergenti da un
                 punto unico;
Puntelli alle grandi masse

                         A fascio,
                          emergenti
                          da più punti
                          fissi al suolo
Puntelli alle grandi masse
Puntelli alle grandi masse
         reticolari, formati da un sistema
          complanare di aste rigidamente
          connesse;
         La struttura in figura dà ottimi
          risultati nei cedimenti fondali,
          nello schiacciamento basale,
          nella inflessione per spinta e
          nella pressoflessione.
AB è un puntello
di    sostegno    e
ritegno,
BD è un sovra
puntello di solo
ritegno,
AC è un’asta che
lavora a trazione e
flessione,
AD è l’asta di
parete.
Puntelli alle grandi masse
                   Se il puntello AB non
                    assolve nessuna
                    funzione di sostegno,
                    allora è conveniente
                    disporlo come in fig. ,
                    con la testa A
                    ammorsata nella
                    muratura. In questo
                    caso ha solo funzioni
                    di ritegno.
Condizioni cui devono soddisfare
            i puntelli
 Stabili allo schiacciamento cubico e alla
  pressoflessione;
 Realizzati con materiale di caratteristiche termiche
  e igroscopiche poco diverse da quelle della
  struttura presidiata;
 stabili allo scorrimento al fine di impedire la
  rotazione delle strutture;
 sollecitati alla sola compressione assiale.
            Azione localizzata
 Sia in testa che al piede esercitano una azione
  localizzata contro le strutture;
 Poiché le strutture presidiate sono fatiscenti, la
  regione di applicazione della testa deve essere
  compatta e continua, ma allo stesso tempo quanto
  più vicino possibile alla zona dissestata; ove ciò
  non fosse possibile occorrerebbe rigenerare le
  zone di applicazione della testa;
 Il piede deve essere posizionato su idonee basi,
  compatibili con le caratteristiche meccaniche del
  terreno e stabili allo scorrimento.
Vincolo al piede (in legno)
               Platea in legname con
                travi di base (1);
               correnti longitudinali
                (2) ;
               correnti trasversali (3);
Vincolo alla testa (puntello in c.a.)
                        In fig. è rappresentato il caso di un
                         puntello in c.a.. I più comuni , sono
                         comunque, i puntelli in legno o anche
                         le strutture tubolari in acciaio.
                        La tecnica di realizzazione è sempre
                         la medesima. Nel caso del c.a.
                         ovviamente si devono attendere
                         almeno i minimi tempi di maturazione
                         (8 giorni) per eseguire il getto dalla
                         sezione s alla sezione s’.
                        Le biette e controbiette (a, b, c, d )
                         devono sempre essere posizionate,
                         forzando il materiale per la posa in
                         tensione del puntello.
Variazione termiche e igrometriche
 Se il puntello si contrae più delle masse murarie
  presidiate, le masse sostenute, o lo seguono
  mantenendolo in forza , e in questo caso subiscono
  dei moti ulteriormente dannosi per la stabilità del
  fabbricato, oppure lo abbandonano ed in tal caso,
  si ricostituiscono le originarie precarie condizioni
  di stabilità.
 Se, invece, il puntello per un innalzamento della
  temperatura subisce una dilatazione maggiore di
  quella delle masse presidiate, va a premere sulle
  strutture più di quanto sia necessario al loro
  sostegno.
Coefficienti di dilatazione termica
 Nella tabella che segue sono riportati per i materiali
  più in uso i valori di dilatazione termica lineare (per
  campi di temperatura tra 0° e 100°C ).
 Le variazioni termiche esercitano una influenza mag-
  giore nei sistemi realizzati in c.a. rispetto a quelli con
  puntelli in legno.
 Le variazioni igrometriche, invece, lasciano insensibili
  sia il c.a. che l’acciaio mentre influenzano enorme-
  mente il legno.
    Ritiro del legname durante la
             stagionatura
 Nella tabella che segue sono riportati i valori percen-
  tuali delle contrazioni che subisce il legno nel verso
  parallelo alle fibre, nel verso trasversale (lungo i raggi
  dei cerchi fibrosi) ed in verso tangenziale (tangenzial-
  mente ai cerchi fibrosi).
 In considerazione delle grosse contrazioni che subisce
  il legno l’utilizzo di legname fresco non è consentito
  nelle grandi puntellature ed in generale e sconsiglia-
  bile il legname anche stagionato.
Ritiro del legname durante la stagionatura
                 Puntellature in c.a.
 Per eventuali puntellature in c.a. è necessario cautelarsi
  nei con-fronti del ritiro del materiale (i getti stagionati
  all’aria si contraggono, quelli in acqua su dilatano);
 Per ridurre al minimo il ritiro nelle puntellature di c.a.
  sono necessari i seguenti accorgimenti:
   a) posa in forza dei puntelli dopo un certo tempo dal getto;
   b) riduzione della durata dell'impiego dei puntelli;
   c) adozione di percentuali di armature metalliche superiori a
    quelle necessarie derivanti dal calcoli strutturali;
   d) bagnatura accurata dei puntelli fino al compimento del loro
    impiego.
Resistenza di attrito nei puntelli
           di ritegno
                 Lo sforzo assiale R ha due
                  componenti T ed N;
                 N tende a comprimere il puntello
                  contro la parete, T tende a farlo
                  scivolare
                  T  f N dove f è il coefficiente
                  di attrito muratura- puntello.
                  Se  è l’inclinazione del
                  puntello sull’orizzontale avremo
                  che T = f N , quindi tg   f
                  da cui   arc tg f
           Coefficienti attrito

 Il coefficiente d’attrito non è costante;
 prima dell’inizio del moto è notevolmente maggiore;
 nella tabella che segue sono riportati alcuni
  coefficienti d’attrito radente durante il moto,
  supponendo liscia la superficie di contatto.
                Verifiche statiche
   I puntelli devono formare con il sistema presidiato un
    unico sistema statico;
   Le calcolazioni che vengono effettuate sono
    approssimate e tendono a fornire il comportamento più
    probabile del sistema;
   L’impossibilità di una soluzione rigorosa è dovuta alle
    incertezze sulle condizioni di vincolo della testa e del
    piede e sull’effettivo carico scaricato dalle strutture
    presidiate su quelle presidianti;
   I puntelli di sostegno e ritegno vanno applicati contro i
    muri di facciata, nelle angolate e negli innesti con i muri
    interni normali, chiamati in collaborazione nel presidio
    delle masse;
Verifica statica non tenendo conto
   dell’attrito e della coesione
                        Il puntello BD e
                         complanare al muro m1
                         normale al fronte e
                         nettamente separato dal
                         fronte stesso in modo
                         che siano nulli attrito e
                         coesione lungo il piano
                         DI contatto A’C’;
                        P è il peso del tronco
                         AB;
                        R1 = P / sen b;
                        N1 = P cotg b
Verifica statica tenendo conto
       solo dell’attrito
                    Pur ammettendo una netta sepa-
                     razione, è chiaro che ogni ten-
                     denza allo scivolamento verso il
                     basso del muro m è ostacolato
                     dalla forza N1 che preme lungo
                     la testata del muro interno m1;
                    Nella superficie di contatto si
                     innesca una reazione tangenziale
                     di attrito      T1 = f N1;
                    R’ = P cos b (Risultante di N1 e
                     T1);
                    R1 = P sen b;
                    N1 = P cos  cos b;
                    T1 = P sen  cos b
Verifica statica tenendo conto
     solo della coesione
                   La superficie di contatto dei muri m ed
                    m1 non presenta mai soluzioni di
                    continuità tali da separare nettamente i
                    muri;
                   Nella reazione fra i due muri, che
                    insorge con la posa del puntello , entra
                    in gioco la resistenza alla coesione che
                    si oppone allo scivolamento di m su m1
                    fino a quando la coesione stessa non è
                    completamente vinta dal progredire del
                    dissesto. Dopo la rottura entra in gioco
                    solo l’attrito.
                   Se s è lo spessore del muro m1, h
                    l’altezza da B a C e s la resistenza alla
                    rottura a trazione del materiale la
                    resistenza totale offerta dalla coesione è
                    F=shs
Verifica statica tenendo conto solo della coesione

                             In questo caso il poligono delle
                              forze è quello indicato in figura
                              con la presenza delle due forze
                              N” e F” dovute alla reazione
                              complessiva del muro m1;
                             R1” è la reazione del puntello e
                              R” è quella del muro normale al
                              fronte;
                             P = s h s + R1” sen b;
                             R1” = (P - s h s) / sen b;
                             N” = (P - s h s) cotg b.
       Puntelli di ritegno nei muri
             pressoinflessi
   Hanno grande importanza nei consolidamenti provvisori,
    ma la verifica statica rigorosa presenta notevoli difficoltà e,
    quindi, bisogna adottare soluzioni approssimate;
   La disposizione deve essere tale da poter accogliere uguali
    sollecitazioni orizzontali;
   Quindi, in genere, si divide il muro in tante strisce
    verticali, per quanti sono i puntelli da applicare e si fa in
    modo che a ciascuna striscia corrisponda la stessa
    sollecitazione;
   I puntelli saranno, pertanto, più fitti verso il ventre e più
    radi verso i lembi laterali dell’inflessione.
        Carico murario agente sui
                puntelli
   Vedi appunto allegato
     Puntelli di ritegno e sostegno
              nella spinta
   Se la spinta è esercitata da strutture ad arco, il
    puntello, con funzioni di sostegno e ritegno, va
    installato con la testa nel muro in modo che il suo
    asse longitudinale passi per il centro di spinta,
    punto d’intersezione della linea della risultante del
    peso del muro e delle strutture che vi gravano, con
    la linea della spinta.
Puntelli di ritegno e sostegno nella spinta
Puntelli di ritegno e sostegno nella spinta
                           Nel caso si provveda con due
                            puntelli il problema è subito
                            determinato.
                           Il primo procedimento si
                            adotta quando le strutture
                            spingenti insistono su muri
                            continui o con aperture
                            distanziate, allorché, almeno
                            intuitivamente è ammissibile
                            inserire la quarta forza entro
                            l’ambito murario.
                           Negli altri casi si applicherà
                            un contropuntello interno
                            con l’asse longitudinale
                            passante per G.
Carico agente sulla testa dei puntelli
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 Il carico agente è sempre inferiore a quello
  corrispondente alla totalità delle strutture
  presidiate poste tra le loro teste e il ciglio
  superiore sottotetto;
 Se i puntelli dovessero essere dimensionati in
  relazione al carico totale teorico presidiato
  sarebbero così imponenti ed economicamente
  onerosi che troverebbero difficile applicazione;
Carico agente sulla testa dei puntelli
                        2/10
 Per fortuna, le strutture da presidiare , per quanto
  fatiscenti, non hanno esaurito le loro capacità
  reattive;
 In definitiva, le opere provvisionali di puntella-
  mento devono solo sopperire alle deficienze
  statiche prodotte dai dissesti e a quelle even-
  tualmente dovute ai lavori di consolidamento
  definitivi, mai sono chiamate a sostituirsi agli
  impegni statici della totalità delle strutture.
Carico agente sulla testa dei puntelli
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   La parte del peso delle strutture da affidare ai
    puntelli di sostegno e ritegno e ai muri con essi
    complanari, va , almeno in massima, precisata
    mediante considerazioni intuitive basate sulle
    caratteristiche peculiari delle strutture e sui loro
    dissesti;
Carico agente sulla testa dei puntelli
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 I criteri principali su cui basarsi sono :
 a) rapporto tra i vuoti e i pieni al di sotto delle
  teste dei puntelli;
 b) rapporto tra i vuoti e i pieni al di sopra delle
  teste dei puntelli;
 c) stato di coesione della struttura;
 d) natura dei dissesti;
 e) estensione dei dissesti;
 f) gravità dei dissesti.
    Carico agente sulla testa dei puntelli
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 Per le caratteristiche a) e b) distingueremo le murature
  in continue (senza aperture, ovvero con rapporto
  vuoto/pieno misurato sull’orizzontale < 1/8), con
  aperture rade ( 1/8 < vuoto/pieno < 1/4) o con
  aperture fitte ( 1/4 < vuoto/pieno < 1)
 Ancora potremo trovarci di fronte a pilastrate (se per i
  piedritti è possibile una graduale ripresa mediante
  sostruzione ) oppure possiamo avere pilastri e
  colonne (da sostituire nella loro interezza)
    Carico agente sulla testa dei puntelli
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 Per la caratteristica c) (stato di coesione) possiamo di-
  stinguere i muri in buoni, mediocri o cattivi a seconda
  della qualità del materiale, della tessitura e delle malte;
 Per la caratteristica d) (natura) potremo dividere i
  dissesti in cedimenti delle fondazioni, schiacciamento,
  di presso-flessione, di flessione con spinta;
 Per la caratteristica e) (estensione) , possiamo dividere
  i dissesti in generali, se interessano la totalità dei muri
  e locali se ne interessano una parte;
 Per la caratteristica f) (gravità) , possiamo dividere i
  dissesti in gravi e lievi;
Carico agente sulla testa dei puntelli
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   Il carico complessivo P’ agente sulla testa dei
    puntelli sarà dato dalla formula
                       P’ = c1 c2 P,
    dove P è il carico murario delle strutture
    comprese, nella direzione verticale, fra la quota
    della testa dei puntelli e il ciglio superiore
    dell’edificio e, nella direzione orizzontale, entro i
    seguenti limiti di lunghezza del fronte:
    Carico agente sulla testa dei puntelli
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 Strutture continue: interasse fra i puntelli e, nel caso
  di puntelli molto radi o isolati (cedimenti locali), lun-
  ghezza del dissesto;
 Strutture con aperture rade: come nelle strutture con-
  tinue se la lunghezza del dissesto è minore dell’interas-
  se fra le due colonne delle aperture che definiscono il
  maschio da consolidare; nel caso contrario pari al
  suddetto interasse;
 Strutture con aperture fitte, con pilastrate, con pilastri
  e colonne: interasse fra le due colonne di aperture che
  definiscono il maschio da consolidare.
Carico agente sulla testa dei puntelli
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 Il valore dei coefficienti c1 e c2 sono
  contenuti nelle tabelle allegate in funzione
  della natura del dissesto e delle caratteri-
  stiche della struttura. (tabelle n. 6 e n. 7)
                       Pilastri
 Gli organismi murari scaricano il loro peso sui pilastri
  attraverso strutture ad arco ovvero rettilinee. Quando
  ci troviamo di fronte a pilastri sui quali scaricano degli
  archi, avremo il problema di contrastare la spinta, nel
  caso di assenza di masse murarie adeguate;
 A tale proposito, facciamo l’esempio di un pilastro che
  debba essere sostituito o sottofondato (vedi figura nella
  pagina seguente).
 E’ necessario, durante il periodo dei lavori, garantire la
  stabilità delle strutture superiori. Vediamo, quindi, in
  che modo possiamo affrontare il caso.
Pilastri      Si mura il vano dell’arco
               per tutto lo spessore, ga-
               rantendo un contatto non
               forzato fra il nucleo mu-
               rario e l’arco, questo se-
               guita a lavorare per con-
               trasto laterale.
              Nel pilastro P si è verifi-
               cato un abbassamento
               per cedimento delle
               fondazioni;
              L’appoggio A è trascina-
               to verso il basso e l’arco
               si adagia sul nucleo mu-
               rario scaricandovi parte
               del carico;
            La componente orizzontale
Pilastri     della spinta si riduce fino ad
             annullarsi quando tutto il cari-
             co va ad interessare il muro;
            Sulla superficie ABC si svi-
             luppano, però, delle compo-
             nenti tangenziali delle azioni
             agenti che sollecitano il carico
             a scivolare da entrambi i lati;
            Nella parte a sx se il muro m
             è stabile ogni moto è scongiu-
             rato. Nella parte a dx dovremo
             necessariamente fare impiego
             di un puntello che potrà anche
             accogliere parte del carico
             verticale.
    Angolo limite di scorrimento e
     tensione tangenziale attiva
 Definiamo l’angolo limite di scorrimento la
  seguente espressione:
 1 = arco tang f;
 dove f è il coefficiente d’attrito muro muro che
  poniamo pari a 0,75.
 chiameremo tensione tangenziale attiva max
  t max = 0,25 P1 / r:
 Dove P1 è lo scarico complessivo sull’arco.
 L’azione di scorrimento R1 = 0,149 P1 ;
  la differenza tra la componente tangenziale del carico
  e la reazione dell’attrito è T1’ = 0,152 P1
 Le coordinate del punto di applicazione del puntello
  sono :
    X = r cos ( / 2) ; Y = r sen ( / 2) ; r = r (T1’ / R1) = 1,020 r
 Le componenti verticali e orizzontali di R1 sono :
 S1 = R1 sen (1 / 2) ; V1 = R1 cos (1 / 2)
 In definitiva avremo i seguenti valori per il
  posizionamento ed il dimensionamento del puntello :
    X = 0,912 r; Y = 0,456 r ; S1 = 0,067 P1; V1 = 0,133 P1
Dimensionamento
            Oltre che dei valori
             precedentemente individuati, per
             il dimensionamento del puntello si
             dovrà altresì tener conto della
             massa muraria che scarica
             direttamente sul pilastro.
            Il peso P2 della massa muraria
             sopra il pilastro si compone con la
             R1 e da due componenti reattive;
             quella del muro (R2) e quella del
             puntello (R);
            La reazione complessiva R,
             parallela a R1, sarà individuata
             tracciando dal punto 2 del
             poligono di forze la parallela alla
             reazione del muro.
    Dimensionamento del puntello
 Calcolata la forza agente sul puntello e fissata la
  sezione trasversale, è necessario effettuare una
  verifica allo schiacciamento e al carico di punta.
 Nella tabella allegata vengono dati, indicativa-
  mente, dei valori dei carichi di sicurezza dei
  materiali costituenti i puntelli (tabella n. 2).
 Per le verifiche vedere allegato.

								
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