INDAGINI DIAGNOSTICHE SU C.A. E MURATURA · CAROTAGGI E MICROCAROTAGGI – UNI EN 12504-1...

- Prove pacometriche. - Carotaggi e microcarotaggi. - Prove di pull-out. - Prove sclerometriche. - Prove ultrasoniche e combinate (Sonreb). - Prove soniche sulle murature. - Tomografia sonica. - Prove di martinetto piatto singolo e doppio. - Prova di compressione diagonale. - Altre prove non distruttive. - B.T.S. Bridge Test System.

INDAGINI DIAGNOSTICHE SU C.A. E MURATURA Ing. Alessandro Battisti

Napoli, 19 - 21 ottobre 2014 – Università Federico II

PROVE PACOMETRICHE – BS 1881:2004

Attraverso il principio dell’induzione magnetica il pacometro consente con semplicità e relativa precisione l’individuazione all’interno di un manufatto della posizione, del diametro e della distanza dalla superficie (copriferro) delle barre di armatura e delle staffe. Si compone di una sonda emettitrice di campo magnetico e di una unità di elaborazione grafica e sonora.

Ing. Alessandro Battisti

PROVE PACOMETRICHE – BS 1881:2004

- Si deve operare direttamente sulla superficie del manufatto armato, demolendo l’intonaco eventualmente presente.

- La sonda emettitrice di campo magnetico va fatta scorrere secondo percorsi ben definiti e secondo una maglia regolare in modo da identificare le armature longitudinali e quelle trasversali.

- Si traccia quindi, per mezzo di un gesso o di una matita da cantiere, il reticolo che rappresenta i ferri d’armatura.

- Riportando poi la sonda sul reticolo ed orientandola opportunamente, con l’ausilio di procedure che variano a seconda del software dello strumento, si possono ricavare il diametro della barra ed il copriferro.


ESECUZIONE E SCOPO

PROVE PACOMETRICHE – BS 1881:2004 Ing. Alessandro Battisti

NORMATIVA: le indagini pacometriche (o pachometriche) sono governate dalle normative BS 1881:2004

TIPOLOGIA DI PROVA, MODALITA’ ED AVVERTENZE ESECUTIVE: Lo scopo della prova è quello di determinare la posizione delle barre d’armatura, lo spessore del copriferro e, con buona approssimazione, il diametro dei ferri, facendo scorrere sulla superficie del manufatto una sonda emettitrice di campo magnetico, collegata ad un’unità di acquisizione ed elaborazione digitale, munita di display grafico ed emettitore sonoro; E’ una prova utile, se non indispensabile, come propedeutica all’esecuzione di tutta un’altra serie di indagini ND in cui la presenza delle barre d’armatura deve essere ben definita e tracciata come, ad esempio, i prelievi di carote, le prove di pull out e pull-off, le indagini microsismiche, quelle sclerometriche etc.

Da tener presente per una corretta esecuzione: - posizionare la sonda con l’asse longitudinale parallelo alla presunta direzione principale delle barre; - muovere strisciando la sonda in direzione trasversale rispetto a quella principale presunta della barra indagata per

verificare se effettivamente essa è quella corretta; in caso affermativo continuare con il medesimo movimento sino a quando il segnale sonoro (che aumenta o diminuisce di intensità a seconda se ci si avvicina o ci si allontana dal centro del ferro) raggiunge l’apice; a questa condizione corrisponderà anche, graficamente, il massimo allungamento della barra di potenza del segnale elettromagnetico;

- usando le manopole di regolazione del segnale acustico confermare la posizione e tracciare quindi con l’apposito gesso la direzione della barra d’armatura; a questo punto sul display è possibile leggere (in prima approssimazione) i valori stimati dallo strumento per il copriferro e per il diametro del tondino;

- ripetere la procedura per ciascuna barra d’armatura da indagare; - altre procedure più sofisticate e gestite via software consentono poi di meglio caratterizzare il copriferro o il diametro

della barra.

SINTESI E RIFERIMENTI

CAROTAGGI E MICROCAROTAGGI – UNI EN 12504-1

Anche se la metodologia non può definirsi propriamente «non distruttiva» essa è molto utilizzata come «taratura preliminare» ed a completamento di qualsiasi campagna diagnostica per la valutazione delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo e per l’individuazione della composizione stratigrafica di solai e murature.


CAROTAGGI E MICROCAROTAGGI – UNI EN 12504-1 Ing. Alessandro Battisti

ESECUZIONE E SCOPO

- Preventivamente si esegue una campagna pacometrica in modo da individuare (e quindi evitare) il reticolo d’armatura.

- Si prepara quindi la superficie fissando la carotatrice ad acqua con la tazza ortogonale ad una zona in cui non sono presenti ferri d’armatura.

- Si esegue il carotaggio con particolare attenzione in modo da non disturbare il campione; possibilmente la carota sarà passante.

- Si rimuove delicatamente la carota e si ripristina immediatamente il foro con malta tixotropica (tipo Mapegrout colabile).

- Eseguite le eventuali prove chimiche in sito, si prepara il campione e lo si invia al laboratorio autorizzato per le prove a compressione.


NORMATIVA: per le procedure di prelievo ed estrazione di campioni attraverso carotaggio del calcestruzzo indurito e le successive modalità di prova a compressione si può far riferimento alle norme UNI EN 12504-1 «prelievo sul calcestruzzo nelle strutture – Carote – prelievo, esame e prova a compressione» , UNI EN 12390-1 «Prova sul calcestruzzo indurito – Forma, dimensioni ed altri requisiti per provini e per casseforme», UNI EN 12390-3 «Prova sul calcestruzzo indurito – Resistenza alla compressione dei provini» ed alle «Linee guida per la messa in opera del calcestruzzo strutturale e per la valutazione delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo indurito mediante prove non distruttive» emanate dal Servizio Tecnico Contrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici. Come recita il Cap. 11.2.6 del D.M. 14/01/2008 « … E’ accettabile un valore medio della resistenza strutturale, misurata con tecniche opportune (distruttive e non distruttive) e debitamente trasformata in resistenza cilindrica o cubica, non inferiore all’85% del valore medio definito in fase di progetto …»

Da tener presente per una corretta esecuzione: in fase di prelievo e prima dell’esecuzione della prova di compressione assiale, come si evince anche dall’art. C.11.2.6 della Circ. Min. Infr. e Trasporti 02/02/2009 nr. 617, occorre prestare particolare attenzione in modo che:

- Il diametro delle carote sia superiore ad almeno tre volte il diametro massimo degli aggregati (normalmente non inferiore a 100 mm);

- le carote prelevate e destinate a prove di laboratorio non contengano porzioni di ferri d’armatura; è quindi fondamentale, prima dell’estrazione, procedere all’esecuzione di una prova pacometrica che individui correttamente la posizione delle barre all’interno del conglomerato in modo da evitarne il taglio;

- per ciascuna area di prova sia prelevato un insieme statistico composto da almeno tre carote al fine di garantire una stima attendibile delle caratteristiche di resistenza indagate;

- il rapporto tra la lunghezza ed il diametro dei provini sia uguale a 2 o comunque superiore ad 1 ed inferiore a 2;




- Sia durante il prelievo che nella fase successiva di deposito in attesa di rottura è importante evitare che i provini siano sottoposti ad essicazione all’aria; le prove di compressione assiale, normalmente, si eseguono su campioni umidi;

- nella stesura del piano di prelievo si deve tener presente che la resistenza del calcestruzzo dipende dalla posizione del getto;

- il campione sottoposto a prova di compressione presenti perfetta planarità ed ortogonalità delle superfici di appoggio e, durante il taglio a tal fine, il campione rimanga indisturbato.

VALORI DI RESISTENZA DEL CALCESTRUZZO INDURITO: il D.M. 14/01/2008 (Cap. 11.2.10.1) dichiara che: «In sede di progetto si farà riferimento alla resistenza caratteristica cubica 𝑅𝑐𝑘 »; dalla resistenza cubica si passerà a quella cilindrica attraverso l’espressione: fck = 0,83𝑅𝑐𝑘 e, sempre in sede di previsioni progettuali, si potrà passare al valor medio della resistenza

cilindrica mediante l’espressione: 𝑓𝑐𝑚 = 𝑓𝑐𝑘 + 8 𝑁

𝑚𝑚2.


Eseguiti i prelievi di determina il valore medio della resistenza cilindrica dell’insieme di provini che non deve quindi essere inferiore all’85% del valore medio 𝑓𝑐𝑚 definito in fase di progetto. Si riporta l’esempio descritto nella Circ. Min. Infr. e Trasporti 02/02/2009 nr. 617:

- in fase di progetto si è utilizzata una resistenza caratteristica cubica 𝑅𝑐𝑘 pari a 30𝑁

𝑚𝑚2;

- il valore caratteristico cilindrico 𝑓𝑐𝑘 = 0,83𝑅𝑐𝑘 sarà pari a 24,9𝑁

𝑚𝑚2;

- il valore medio cilindrico sarà quindi: 𝑓𝑐𝑚 = 𝑓𝑐𝑘 + 8 = 32,9𝑁

𝑚𝑚2;

- dovrà allora risultare: 𝑓𝑚 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎 ≥ 0,85 𝑓𝑐𝑚 = 0,85 ∗ 32,9 = 27,9𝑁

𝑚𝑚2.

PROVE DI PULL-OUT – UNI EN 10157, ASTM C900

La resistenza caratteristica del materiale è in questo caso valutata attraverso la misura della forza applicata da un martinetto idraulico e necessaria per l’estrazione meccanica di un tassello in acciaio preventivamente inserito nel manufatto in prova. Importante, nel caso del calcestruzzo è pure la «forma» e l’ «omogeneità» del cono di distacco.


PROVE DI PULL-OUT – UNI EN 10157, ASTM C900 Ing. Alessandro Battisti

ESECUZIONE E SCOPO

- Preventivamente si esegue una campagna pacometrica in modo da individuare (e quindi evitare) il reticolo d’armatura.

- Si esegue il foro svasato e si elimina la polvere rimasta con una pompa a mano o con un compressore.

- Si inserisce il tassello battendo la camicia con l’apposito percussore in modo che la testa aderisca perfettamente al foro (metodo standard).

- Si posiziona quindi il martinetto idraulico avendo cura che sia perfettamente piano e si comincia ad agire sulla pompa per estrarre il tassello.

- Ad avvenuta estrazione si registrano la «forma» del cono estratto e soprattutto il corrispondente valore di pressione letto sul manometro; attraverso la curva di correlazione del tassello si ottiene quindi Rmc.

PROVE DI PULL-OUT – UNI EN 10157, ASTM C900

NORMATIVA: Le prove di pull-out sono regolamentate dalle normative UNI 10157:1992 «Calcestruzzo indurito. Determinazione della forza di estrazione mediante inserti post-inseriti ad espansione geometrica e forzata», UNI EN 12504-3:2005 «Prove su calcestruzzo nelle strutture – Parte 3: Determinazione della forza di estrazione» , ASTM C900-06 «Standard Test Method for Pullout Strenght of Hardened Concrete».


Da tener presente per una corretta esecuzione: la prova di pull out consente la determinazione della proprietà meccaniche del calcestruzzo in opera attraverso l’inserimento di un tassello d’acciaio di forma standard e la sua successiva estrazione attraverso un sistema idraulico composto da martinetto, pompa e manometro; il valore della forza (o pressione) di estrazione riportato su una curva di correlazione sperimentale (cha varia al variare della tipologia e delle caratteristiche del tassello!) consente la determinazione della resistenza media dell’area di calcestruzzo indagata. La rottura della parte sottoposta a tensione avviene per compressione-taglio tra la parte allargata del tassello e la base del martinetto con estrazione di un cono di forma predeterminabile.


PROVE DI PULL-OUT – UNI EN 12504-3, 10157, ASTM C900 Ing. Alessandro Battisti

La prova di pull out deve essere eseguita seguendo una determinata procedura che ne garantisce l’affidabilità dei risultati: - il foro per l’inserimento del tassello ad espansione geometrica deve essere

praticato previa prova pacometrica che individui la posizione dei ferri d’armatura; ogni foro deve distare dagli altri almeno 5ℎ, distare dai bordi almeno 2.5ℎ con ℎ𝑚𝑖𝑛 = 35 𝑚𝑚.

- sono necessarie per ogni zona indagata almeno 3 prove di estrazione; - se è presente l’intonaco, esso va asportato per una superficie sufficiente

all’esecuzione dei tiri; lo spessore minimo del calcestruzzo deve essere 2,5ℎ. - la superficie stessa deve essere regolarizzata e resa planare; - il foro va eseguito solamente con la punta adatta in dotazione al kit di pull

out, deve essere svasato e ripulito dalla polvere con getto d’aria; - il tassello standardizzato deve essere inserito e ribattuto più volte con l’ausilio

dell’adattatore presente nel kit al fine di svasare correttamente la testa e farlo aderire perfettamente alle pareti del foro;

- il martinetto idraulico va avvitato con l’apposita prolunga al tassello avendo cura che l’anello di contrasto aderisca in modo uniforme al supporto;

- il sistema idraulico deve essere avviato e manovrato con step di carico modesti (avendo cura di non sostare di fronte al martinetto) sino al distacco ;

- a questo punto è possibile leggere sul manometro tramite lancetta di massimo il valore di pressione corrispondente alla rottura e, riportandolo sulla curva di correlazione, ottenere la stima desiderata di 𝑅𝑚𝑐.

PROVE SCLEROMETRICHE – UNI EN 12504-2

La resistenza superficiale del materiale è calcolata attraverso la misura dell’indice di rimbalzo di una massa spinta da una molla calibrata e tarata. Sono disponibili modelli diversi di sclerometro per applicazioni su materiali diversi (calcestruzzo, malte, rocce etc.). Prima dell’esecuzione della prova è necessario individuare con un pacometro le armature presenti.


PROVE SCLEROMETRICHE – UNI EN 12504-2 Ing. Alessandro Battisti

ESECUZIONE E SCOPO

- Preventivamente si esegue una campagna pacometrica in modo da individuare (e quindi evitare) il reticolo d’armatura, operando direttamente sulla superficie del manufatto armato e demolendo l’intonaco eventualmente presente.

- Si traccia un reticolo regolare che individui almeno 10 punti a distanza regolare, secondo le geometrie previste dalla normativa.

- Mantenendo lo sclerometro perfettamente ortogonale Si eseguono le battute sui punti del reticolo, registrando i valori dei relativi indici di rimbalzo.

- Il valore medio dell’indice di rimbalzo (eventualmente scartati i valori d’ala) riportato sulla curva di correlazione dello sclerometro, scelta in funzione della posizione dello stesso, fornisce la stima di Rmc.


NORMATIVA: Le prove di durezza superficiale o prove sclerometriche sono regolamentate dalle normative UNI EN 12504-2 « Prove sul calcestruzzo nelle strutture – Prove non distruttive – Determinazione dell’indice sclerometrico»

Da tener presente per una corretta esecuzione: la prova sclerometrica ha come scopo la stima della resistenza a compressione del calcestruzzo in opera (su strutture già realizzate); la superficie viene colpita nel punto da verificare da una forza nota applicata con un cilindro metallico spinto da una molla; il valore che si legge su una scala lineare alloggiata nella cassa dello sclerometro è detto «indice di rimbalzo».

L’indice di rimbalzo viene quindi riportato su un grafico specifico per ogni sclerometro e, attraverso le relative curve di correlazione definite in funzione dell’angolo di battuta, si ricava la resistenza cubica del calcestruzzo.

Devono essere eseguite più battute per ciascuna area da indagare, scartando i due valori d’ala;

Lo sclerometro deve necessariamente essere manutentato e ritarato con una certa frequenza.



Per ottenere dei risultati il più possibile affidabili e, comunque, per la natura stessa della prova, con una precisione stimata dell’ordine del 15-20%, è necessario rispettare alcune regole di buona esecuzione: - azionare lo strumento almeno tre volte prima di cominciare le battute; - procedere preventivamente all’esecuzione di una prova pacometrica che

individui la posizione delle barre d’armatura in modo da eseguire le battute lontano da queste;

- se la superficie è intonacata, rimuovere l’intonaco, pulire e rettificare la superficie sottostante con l’apposita pietra pomice in dotazione;

- durante la battuta mantenere lo strumento assolutamente perpendicolare alla superficie;

- indagare elementi di spessore minimo pari a 150 mm; - evitare zone che presentino vespai, scalfitture, porosità elevata; - procedere all’esecuzione di almeno 9 battute (UNI EN 12504-2) o 10 battute

(Circ. Min. Infr. e Trasporti) ad una distanza tra loro non inferiore ai 25 mm; - NOTA: lo sclerometro misura una resistenza superficiale ed è sensibile alla

variazione di omogeneità e isotropicità del calcestruzzo; è indicato per valutazioni su calcestruzzi giovani perché il fenomeno della carbonatazione, indurendo lo strato superficiale, può portare a sovrastimare i calcestruzzi datati.

PROVE ULTRASONICHE E COMBINATE (SONREB) – UNI EN 583-1, UNI EN 12504-4

Attraverso l’invio di un impulso d’onda nel manufatto e la comparazione dei tempi di ritardo e delle velocità di propagazione, si ricostruiscono difetti e caratteristiche meccaniche del materiale indagato. La tecnologia sonica può essere utilizzata sia sulle murature che sui manufatti in cemento armato .


PROVE ULTRASONICHE E COMBINATE (SONREB) – UNI EN 583-1, UNI EN 12504-4 Ing. Alessandro Battisti

- Preventivamente si esegue una campagna pacometrica in modo da individuare (e quindi evitare) il reticolo d’armatura, operando direttamente sulla superficie del manufatto armato e demolendo l’intonaco eventualmente presente.

- Attraverso livelli a fluido e/o sistemi metrici di precisione si identificano e si materializzano sulla struttura i due punti in cui verranno posizionate le sonde.

- Previa spalmatura della superficie delle stesse con gel per ecografie o stucco accoppiante si posizionano stabilmente le sonde (ricevente e trasmittente) nei due punti precedentemente individuati.

- In funzione dello spessore dell’elemento indagato (che corrisponde alla distanza tra le sonde) e del tempo «di volata» misurato è quindi possibile ottenere il valore della velocità di propagazione dell’onda.

- Con l’ausilio di formule di letteratura, infine, è possibile risalire al valore di Rcm e dei moduli dinamico ed elastico della struttura indagata.

ESECUZIONE E SCOPO

NORMATIVA: Le prove ultrasoniche sono attuabili secondo le prescrizioni contenute nelle norme UNI EN 583-1 «Prove non distruttive - Esame ad ultrasuoni - Parte 1: Principi generali» e UNI EN 12504-4 «Prove sul calcestruzzo nelle strutture - Parte 4: Determinazione della velocità di propagazione degli impulsi ultrasonici».

Metodologie di prova, in funzione della struttura: l’indagine ultrasonica può essere utilizzata con successo per diversi tipi di materiali, e in modo particolare su manufatti in calcestruzzo al fine di indagarne l’elasticità, l’omogeneità, la presenza di difetti, le caratteristiche meccaniche o la variazione di queste grandezze.

Nella maggior parte dei casi vengono utilizzate due sonde, una emettitrice ed una ricevente, che possono essere posizionate o su facce opposte dell’elemento da indagare (misura diretta), sulla stessa faccia dello stesso (misura indiretta) o su facce tra loro ortogonali (misura semidiretta).

La sonda emettitrice produce degli impulsi che vengono captati dalla sonda ricevente e registrati dall’apparecchiatura e dal software dedicato; conoscendo la distanza tra le sonde e misurando il tempo di transito si può calcolare la velocità di propagazione.




Per una corretta esecuzione della prova, a prescindere dalla tipologia di struttura esaminata, sarà opportuno porre particolare attenzione a:

- Individuare correttamente e precisamente la geometria esecutiva della prova contrassegnando con precisione i punti opposti alla superficie o, se prova indiretta lungo una direttrice a distanze di 20,0 cm. tra 5 punti, in modo da non produrre errori sulla valutazione della distanza tra le sonde;

- pulire e levigare le superfici in cui verranno posizionate le sonde; - posizionare con precisione le sonde avendo cura di interporre tra esse ed il supporto l’apposito gel conduttivo a base

d’acqua, caolino, vaselina etc. - valutare correttamente la situazione ambientale o, nel caso di calcestruzzo armato, la presenza di armature; la velocità

di propagazione delle onde 𝑣 [𝑚

𝑠], infatti, è più elevata in presenza di umidità e di elementi conduttivi metallici; nei

tondini d’armatura la velocità può risultare superiore addirittura del 40% rispetto a quella riscontrata nel calcestruzzo; - se la temperatura d’intervento risulta esterna all’intervallo +5°𝐶 < 𝑇 < +30°𝐶, considerare la necessità di applicare

dei coefficienti correttivi riferiti a calcestruzzi asciutti e saturi, recuperabili in letteratura (vedi raccomandazione RILEM); - procedere con la misurazione rilevando il valore medio di 3 passaggi consecutivi che varino tra di loro per non più del

5%; - tarare lo strumento attraverso il cilindro in dotazione prima e dopo l’esecuzione delle prove o ogniqualvolta si eseguano

modifiche alla configurazione generale del sistema (sostituzione di cavi, sonde etc.); - verificare che, se la dimensione nominale dell’aggregato è pari a 20 mm la lunghezza del calcestruzzo indagato sia

almeno di 100 mm e che se la dimensione nominale dell’inerte è compresa tra 20 e 40 mm la lunghezza del calcestruzzo sia almeno di 150 mm; ciò vale pure per la distanza minima tra i punti di misura;

- venga esercitata sulle sonde puntuali una adeguata pressione di accoppiamento.


La resistenza cubica a compressione 𝑹𝒄 può essere valutata attraverso la formula sperimentale: 𝑅𝑐 =1

𝐾∗ 𝑉𝐿 − 5 [𝑀𝑃𝑎]

ricavata dal confronto con i valori ottenuti dalla media delle prove di pull – out e/o carotaggi, dove:

𝐾 =𝑉𝑚

𝑅𝑚+5;

𝑉𝐿 = velocità media [𝑚

𝑠];

𝑉𝑚 e 𝑅𝑚= velocità media dell’onda e resistenza media misurate per gli altri metodi, negli stessi punti.

In alternativa, in via più semplificata e sempre sperimentale, è ancora talvolta utilizzata la formula desunta dalla normativa

Belga NBN B15 – 229/1976: 𝑅𝑐 = 1,88 ∗ 10−22 ∗ 𝑉𝐿6,184 dove:

𝑉𝐿 = 𝐿

𝑡;

Il modulo di elasticità dinamico 𝑬𝒅 del calcestruzzo è quindi calcolabile con l’espressione: 𝐸𝑑 = 𝑉𝑝2 ∗ 𝜌 ∗

(1+𝑣)(1−2𝑣)

𝑔(1−𝑣) dove:

𝐸𝑑 = modulo elastico dinamico [𝑀𝑃𝑎];

𝑉𝑝 = velocità rilevata 𝑚

𝑠;

𝜌 =𝛾

𝑔= densità del calcestruzzo

𝑘𝑁

𝑚3;

𝑣 = coeff. di Poisson del calcestruzzo in opera (normalmente: 𝑣 = 0,15 per cls alta resistenza; 𝑣 = 0,30 per bassa resistenza);

𝑔 = 𝑎𝑐𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑧𝑖𝑜𝑛𝑒 𝑑𝑖 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑖𝑡à = 9,81 𝑚

𝑠2.

Il modulo di elasticità statico 𝑬𝒔 del calcestruzzo è allora determinato con la formula di Weber-Hermenn: 𝐸𝑠 = 𝐸𝑑

1,062.


Esempio: rilievo delle profondità di lesioni longitudinali: una delle applicazioni per cui usualmente è possibile utilizzare la tecnica ultrasonica è il rilievo della profondità di una lesione;

- La lunghezza del percorso compiuto dalle onde in presenza di fessure (semplice considerazione

geometrica) è: 𝐿𝑐 = 2 ∗ 𝑥2 + ℎ2. - Il tempo di percorrenza delle onde nel calcestruzzo

fessurato è: 𝑇𝑐 = 2

𝑉∗ 𝑥2 + ℎ2.

- Il tempo di percorrenza delle onde nel calcestruzzo

non fessurato è: 𝑇𝑐 =2

𝑉∗ 𝑥.

Con 𝑉 = velocità di propagazione longitudinale delle onde;

la profondità della fessura, quindi, è: ℎ = 𝑥 ∗𝑇𝐶

2

𝑇𝑆2 − 1 .


La prova si esegue determinando per ciascuna area di verifica due coppie di valori: - 𝑉𝐿 = velocità di propagazione degli impulsi ultrasonici. - 𝐼 = indice di rimbalzo dello sclerometro .

Una delle curve di correlazione analitica che è possibile utilizzare (raccomandazione Rilem) è:

- 𝑅𝐶 = 7,695 ∗ 10−11 ∗ 𝐼1,4 ∗ 𝑉𝐿

2,6

La precisione della stima è di circa il 15%. In alternativa è spesso utilizzata anche la relazione:

- 𝑅𝐶 = 1,20 ∗ 10−9 ∗ 𝐼1,058 ∗ 𝑉𝐿

2,46

con 𝑉𝐿 espresso in 𝑚

𝑠. I valori medi dei due parametri sono

valutati su almeno 3 misurazioni dirette di velocità di propagazione e almeno 9-10 misurazioni dell’indice di rimb.

Metodo combinato «Sonreb» (BS 1881-204, DIN 1045, CP110): combina l’indagine non distruttiva sclerometrica con quella ultrasonica per aumentare il grado di accuratezza ed attendibilità dei risultati ottenuti; i vantaggi del metodo sono: - annullamento dell’influenza dell’umidità e del grado di maturazione del calcestruzzo sui risultati dell’indagine in quanto

essi hanno effetti opposti (a parità di resistenza) sulla velocità di propagazione del suono e sull’indice di rimbalzo; - riduzione, rispetto al solo metodo ultrasonico, dell’influenza dalla granulometria dell’inerte, del dosaggio e del tipo di

cemento e dell’eventuale additivo utilizzato per il getto del calcestruzzo; - riduzione, rispetto al solo metodo sclerometrico, dell’importanza delle variazioni di qualità tra strati superficiali e strati

profondi del calcestruzzo.

PROVE SONICHE SULLE MURATURE Ing. Alessandro Battisti

Dal punto di vista esecutivo le prove soniche su muratura si eseguono secondo lo stesso principio di quelle sul calcestruzzo, utilizzando gli stessi accorgimenti per la preparazione del mezzo indagato e per il posizionamento delle sonde; in questo caso è sempre necessario preparare e tracciare sull’area da indagare una maglia regolare di punti distanti tra loro circa 20 cm. su cui è spostata la sonda di volta in volta.

Lo scopo è principalmente quello di verificare lo stato di salute della muratura, la sua omogeneità e la presenza di fori o rotture attraverso la registrazione del tempo di transito delle onde in punti diversi e, di conseguenza, della velocità delle stesse.

Normalmente le prove soniche si eseguono con l’ausilio di una strumentazione munita di martello strumentato e sonda accelerometrica di ricezione dell’onda; la metodologie esecutive sono molto simili a quelle ultrasoniche. Un metodo molto utilizzato è la tomografia in cui la sonda RX non viene mai spostata.

TOMOGRAFIA SONICA ED ULTRASONICA Ing. Alessandro Battisti

La tomografia sonica o ultrasonica consente di generare mappe della distribuzione della velocità lungo sezioni piane mediante l’utilizzo di un gran numero di sonde e, quindi, di percorsi che si incrociano mutualmente.

La ricostruzione tomografica a colori avviene con l’ausilio di un software dedicato che corregge gli errori e genera le linee di egual velocità.

Attraverso questo procedimento, se eseguito correttamente e correttamente restituito, è possibile individuare con chiarezza aree più o meno omogenee, discontinuità nella muratura, fratture, rotture o presenza di elementi di materiale difforme.

La prova può essere preceduta o completata con indagini termografiche opportunamente preparate e mirate.

PROVE DI MARTINETTO PIATTO SINGOLO E DOPPIO Ing. Alessandro Battisti

La tecnica d’indagine con martinetti piatti deriva dallo studio degli ammassi rocciosi ed è stata messa a punto alla fine degli anni ’70 dall’ISMES (Istituto Sperimentale modelli e strutture); è stata utilizzata per la prima volta nel 1979 durante la campagna d’indagini sul Palazzo della Ragione a Milano.

Si ricorre a questa prova per la valutazione delle caratteristiche di deformabilità e resistenza delle murature di diversa natura (blocchi squadrati, pietra, mattoni etc.); usualmente con un singolo martinetto si ricava lo stato tensionale esistente nella sezione di prova mentre con due martinetti si ricostruisce il legame carico-deformazione, il modulo elastico ed il carico di prima formazione delle fessure.

PROVE DI MARTINETTO PIATTO SINGOLO E DOPPIO – ASTM C1196 – C1197 Ing. Alessandro Battisti

NORMATIVA: per l’esecuzione di prove di martinetto piatto singolo e doppio si può fare riferimento alle indicazioni ASTM C1196 e C1197 (American Society for Testing materials).

TIPOLOGIA DI PROVA E FINALITA’: assieme alle prove microsismiche (soniche ed ultrasoniche) ed in particolare alla tomografia sonica, alle indagini radar ed alle termografiche, le prove di martinetto piatto singolo e doppio sono le più utilizzate per la determinazione dello stato di sollecitazione a compressione esistente su una porzione di muratura (martinetto singolo) o del modulo elastico, delle caratteristiche di deformazione e della resistenza di rottura o prima fessurazione della muratura stessa (martinetto doppio). Lo stato tensionale in essere ricavato con la prova di martinetto singolo, confrontato con quello ultimo ricavato dalla prova con martinetto doppio o da altre prove di laboratorio consente di valutare il «grado di sfruttamento» della muratura.

MODALITA’ ED AVVERTENZE ESECUTIVE: Prova di martinetto piatto singolo: per prima cosa si libera dall’intonaco una porzione di muratura delle dimensioni di circa 100 x 100 cm; si posizionano quindi sei mire di misura simmetriche rispetto alla sezione di taglio preventivamente individuata; si misura con un deformometro di precisione la distanza verticale esatta tra ciascuna coppia di mire; si procede al taglio con rototroncatrice asimmetrica ad anello diamantato; si inserisce il martinetto nella fessura praticata e si collega alla pompa idraulica dotata di manometri.


Si incrementa quindi la pressione secondo step regolari di 1 bar attendendo sino alla stabilizzazione delle deformazioni prima di passare allo step successivo; quando le deformazioni sotto l’esercizio del martinetto si annullano ovvero le letture rilevate con il deformometro sono identiche a quelle presenti prima del taglio, si registra la pressione del martinetto. Questa è la pressione in esercizio per quella muratura, a meno di una costante che tiene conto del rapporto tra l’area del taglio e quella del martinetto; la tensione media è quindi calcolato con la relazione: 𝝈 = 𝑲𝒂 ∗ 𝑲𝒎 ∗ 𝒑 dove:

- 𝐾𝑎 =𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑚𝑎𝑟𝑡𝑖𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜

𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑎𝑔𝑙𝑖𝑜;

- 𝐾𝑚 = 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑖𝑠𝑡𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑖 𝑐𝑖𝑎𝑠𝑐𝑢𝑛 𝑚𝑎𝑟𝑡𝑖𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜 0,85 ÷ 0,95 ; - 𝑝 = 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑟𝑡𝑖𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜 [𝑏𝑎𝑟];

Prova di martinetto piatto doppio: allo scopo di determinare le caratteristiche di deformazione della muratura si pratica un secondo taglio parallelo al primo, ad una distanza solitamente inferiore ai 50 cm, e vi si introduce un secondo martinetto piatto, identico al primo; si isola allora parzialmente un concio di muratura in condizione di compressione monoassiale.

Con le dovute cautele si procede quindi, attraverso cicli di carico scarico al progressivo incremento della pressione nei martinetti, sino al raggiungimento del limite di rottura del concio (detto anche limite di prima fessurazione); si costruisce cioè la curva carico-deformazione rappresentativa della muratura in quel punto.


La pressione effettivamente applicata sul concio di muratura, quindi, è:

𝝈 =𝑨𝒎𝑨𝒕

∗ 𝑲𝒎 ∗ 𝒑

dove:

- 𝐴𝑚 = area del martinetto; - 𝐴𝑡 = media delle due aree di taglio; - 𝐾𝑚 = media delle costanti di

taratura dei due martinetti; - 𝑝 = pressione registrata dal

manometro;

Il valore del modulo elastico è allora:

𝑬 = 𝝈

𝜺𝒗

con 𝜀𝑣 = deformazione verticale in prossimità dell’asse centrale del concio.

Essendo il provino di muratura in realtà vincolato su tre lati è importante tener presente che la prova di martinetto piatto, normalmente, tende a sovradimensionare i risultati che si ottengono proprio a causa dell’effetto collaborante della muratura circostante e della non uniformità nella distribuzione della pressione nei martinetti, per mancata aderenza:

PROVE DI COMPRESSIONE DIAGONALE SULLE MURATURE -ASTM E 519


Il principio di funzionamento, si basa sull’isolamento in sito di un concio rappresentativo della muratura che si vuole esaminare (normalmente di dimensioni pari a 120 x 120 cm.) e sull’applicazione allo stesso, attraverso un sistema meccanico-pneumatico, di una forza diagonale crescente proporzionalmente nel tempo; per ogni step di carico diagonale si misurano attraverso due coppie di trasduttori sistemate lungo le diagonali, le variazioni di lunghezza delle basi sotto carico, sino alla rottura del concio. Le coppie di valori carico e deformazione misurati, assi, consentono di determinare le caratteristiche meccaniche di resistenza a taglio della muratura.

ULTERIORI PROVE NON DISTRUTTIVE O SEMIDISTRUTTIVE Ing. Alessandro Battisti

PROVA DI PULL OFF: serve ad identificare la forza di adesione tra materiali diversi (intonaci, resine, malte, vernici) ed un supporto attraverso l’individuazione del carico di rottura per trazione di tasselli (detti dolly) incollati alla superficie; il macchinario utilizzato è un estrattore idraulico munito di dinamometro con possibilità di memorizzazione della forza corrispondente al momento del cedimento dell’insieme; il tipo di frattura deve essere accuratamente valutato.

INDAGINE ENDOSCOPICA: si può classificare come indagine microinvasiva in quanto con un semplice e piccolo foro eseguito con un trapano a punta svasata (e quindi un intervento minimale e non distruttivo) consente di classificare la tipologia, stratigrafia, consistenza e natura del materiale che costituisce la struttura indagata, attraverso visualizzazione digitale immediata ed eventuale restituzione di documentazione fotografica o video.

PROVA DI PENETRAZIONE CON SONDA WINDSOR: lo scopo dello strumento è simile a quello dello sclerometro ovvero serve a determinare la resistenza del calcestruzzo indurito in funzione dell’inerte e della resistenza alla penetrazione di una sonda in acciaio «sparata» per circa 4 cm. nel manufatto con spinta balistica; la resistenza media a compressione si legge quindi su una curva di correlazione in funzione della lunghezza media di penetrazione e della durezza superficiale.

ANALISI DELLA PROFONDITA’ DI CARBONATAZIONE: serve per determinare la profondità di carbonatazione di un elemento in calcestruzzo e si esegue prelevandone un campione (usualmente attraverso carotaggio o microcarotaggio) e, immediatamente dopo, nebulizzando sulla superficie laterale fenoftaleina con soluzione all’1% di alcool etilico che reagisce colorando di rosso la parte NON carbonatata; quella carbonatata, superficialmente più dura, rimane di colore inalterato.

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MISURA DEL POTENZIALE DI CORROSIONE: si tratta di eseguire una mappatura di potenziale attraverso un sistema elettrochimico al fine di valutare lo stato di corrosione delle armature; lo strumento è un pacometro cui viene collegato un elettrodo di riferimento che viene appoggiato sulla superficie del calcestruzzo. L’estensione e l’intensità del fenomeno corrosivo viene correlata alla diminuzione dell’alcalinità del calcestruzzo dovuta a carbonatazione o sostanze aggressive.

STRAIN-GAUGES E LO STATO TENSIONALE: scopo della prova è verificare lo stato tensionale di elementi sottoposti a stress (metalli, calcestruzzi etc.) attraverso l’installazione di estensimetri micro elettrici la cui variazione di resistenza consente di valutare l’entità dell’allungamento; l’allungamento moltiplicato per il modulo elastico del materiale costituente consente di calcolare la tensione lungo la direzione di applicazione considerata.

ANALISI CON GEORADAR: è una sorta di «ecografia» dell’oggetto indagato, non invasiva e neutra rispetto ai materiali, eseguita attraverso l’emissione di un impulso elettromagnetico da parte di un antenna emettitrice e la ricezione dello stesso «riflesso» dal target presente nel manufatto, quando differente dal materiale omogeneo in cui è immerso.

MONITORAGGI FESSURIMETRICI O INCLINOMETRICI: sono fondamentali e pressochè insostituibili nei casi in cui siano presenti cinematismi in atto con potenziale progressione del fenomeno nel tempo; si monitorano quadri fessurativi, inclinazioni, vibrazioni etc. attraverso il posizionamento di sensori potenziometrici collegati a data-logger che registrano i dati misurati e li trasmettono ad una centralina generale; normalmente il sistema è gestibile in remoto.

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LASER SCANNER: nato per la ricostruzione digitale in 3D di manufatti ed oggetti di varia natura, nel campo della diagnostica non distruttiva, grazie alla precisione delle sue restituzioni grafiche, può talvolta essere utilizzato per il monitoraggio di dissesti con particolare riferimento all’evoluzione nel tempo dei cinematismi; produce files digitali contenenti insiemi di punti ciascuno caratterizzato dalle proprie coordinate spaziali in modo da essere rappresentato in un sistema CAD.

DETERMINAZIONE MODULO ELASTICO DEL LEGNO CON PILODYN: scopo della prova è la determinazione del più probabile modulo elastico locale del legno indagato in funzione di specifiche correlazioni con la profondità di penetrazione di un punzone che viene «sparato» nell’elemento; il Pilodyn è appoggiato sulla superficie legnosa e infligge un chiodo calibrato; la misurazione può essere influenzata anche in modo sensibile dalle condizioni locali del legno, in prossimità della superficie.

Grazie per l’attenzione. Via Brennero 1/E 38068 Rovereto (TN) – t. 0464/424805 – f. 0464/080051 – [email protected] – www.comsigma.it
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INDAGINI DIAGNOSTICHE SU C.A. E MURATURA · CAROTAGGI E MICROCAROTAGGI – UNI EN 12504-1...

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