Controlli strutturali

Indagini Soniche e Ultrasoniche

Le indagini soniche ed ultrasoniche, prove di tipo non distruttivo, consistono nella misura del tempo di transito tra due punti, di una muratura o di un elemento strutturale, di un onda d’urto generata da un impulso meccanico.

La velocità delle onde, nelle murature o strutture, è in relazione con la qualità del materiale che le compongono, essendo più elevata in murature o strutture con caratteristiche meccaniche migliori e viceversa o la presenza di soluzioni di continuità al loro interno.

Le indagini possono essere effettuate sia in modalità di “trasparenza diretta” e quindi ponendo la sonda ricevente l’impulso meccanico sul lato opposto della struttura indagata rispetto al punto di sorgente dell’impulso, sia in modalità di “superficie”, e cioè con trasmettitore e ricevitore sullo stesso lato della struttura o superficie muraria o in “semitrasparenza”, nel caso in cui trasmettitore e ricevitore sia posti su superfici in contatto ortogonale fra loro.

Monitoraggi da remoto

Le condizioni strutturali degli edifici (presenza e dinamica di fratture, movimenti e spostamenti dalla verticalità) vengono da noi monitorate in continuo e per periodi anche molto lunghi (sino a pluriennali) per mezzo di sensori ed inclinometri disposti sui punti di interesse con trasmissione dei dati raccolti in tempo reale per una immediata elaborazione. In questo caso è possibile anche il settaggio di livelli di allarme che possono essere di aiuto nella prevenzione di danni alle persone.

Oltre ai sensori di spostamento e verticalità il sistema è in grado di gestire il monitoraggio di svariati parametri quali ad esempio la temperatura, l’umidità etc

Martinetti Piatti

La prova con martinetti piatti, prova a limitata invasività, può essere eseguita in due modalità: martinetto singolo e doppio; nel primo caso si misura lo stato di sollecitazione della muratura nel punto di misura, mentre nel secondo ne vengono determinate anche le caratteristiche di deformabilità e resistenza.

La prova con martinetto singolo consiste nell’inserire un martinetto piatto in una fessura praticata nella muratura e farlo espandere fino a riportare la muratura stessa nelle condizioni tensionali precedenti il taglio della fessura, misurando lo sforzo necessario.

Nella prova con martinetto doppio si misurano le deformazioni che si producono nella porzione di muratura compresa fra due martinetti piatti per effetto di incrementi di pressione (carico); si ricava così il modulo di elasticità della muratura come rapporto tra incremento di pressione e deformazione prodotta.

Termografia

Le analisi termografiche delle strutture murature, anch’esse analisi non distruttive e basate sulla ripresa di immagini nell’infrarosso, permettono una valutazione di anomalie e caratteristiche delle murature non individuabili nell’ambito delle lunghezze d’onde del visibile.

L’utilizzo della metodica spazia dalla ricerca di punti con infiltrazioni di umidità nelle murature, soluzioni di continuità e tessitura delle murature presenti al di sotto degli intonaci e sino alle certificazioni di efficienza energetica degli edifici.

Georadar

L’indagine G.P.R. (Ground Penetrating Radar) è una tecnica diagnostica geofisica non distruttiva, che permette di ottenere immagini di sezioni bidimensionali o tridimensionali del suolo e/o strutture indagate per una profondità che è funzione della tipologia dei materiali e del tipo di sensore utilizzato.

Il metodo georadar è basato sulla generazione di onde impulsive ad alta frequenza (generalmente tra 25 e 2000 MHz) che possono essere immesse nel corpo da indagare con una opportuna antenna (trasmittente). Il parametro misurato è il tempo di propagazione dell’onda che, incontrando ostacoli o discontinuità, ritorna in superficie e viene captata dall’antenna (ricevente) come eco riflessa.

Si ottengono immagini che rappresentano le sezioni o i volumi percorsi dall’antenna mobile sulla superficie investigata.

Gli ambiti di applicazione della metodologia GPR possono essere generalmente identificati in: prospezioni ambientali, indagini geotecniche, studi architettonici, ricerche archeologiche, ricerca di sottoservizi, monitoraggi strutturali, identificazioni di cavità e oggetti celati.

Prove sclerometriche

Le prove sclerometriche si effettuano con lo sclerometro, o martello di Schmidt, che consiste in una massa battente che contrasta, per mezzo di una molla, un’asta di percussione posta a contatto della superficie da analizzare.

La prova va effettuata su strutture prive di prive di ferri, di finiture quali intonaci, pavimenti, etc.; vanno evitate zone che presentano nidi di ghiaia, scalfitture, porosità elevata e l’asse dello sclerometro dovrà essere perfettamente ortogonale alla superficie da indagare.

I risultati della prova sono di tipo qualitativo è danno indicazioni sulle caratteristiche meccaniche del materiale indagato.

Prove pacometriche

Le indagini pacometriche vengono effettuate per rilevare la posizione dell’armatura di ferri all’interno delle strutture in calcestruzzo e per dare una stima dei loro diametri; La pacometria viene anche utilizzata per individuare zone prive di ferri dove poter fare le indagini sclerometriche, ultrasoniche o di pull-out.

Il Pacometro è formato da una sonda emettitrice di campo magnetico, collegata ad un’unità d’elaborazione digitale, che viene fatta scorrere sulla superficie da indagare. Le variazioni del campo magnetico da essa generato permettono di determinare con buona approssimazione, oltre alla posizione, anche lo spessore del copriferro ed il diametro dei ferri presenti.

Indagini sulle malte

Le malte, soprattutto le malte “storiche”, vengono campionate per essere sottoposte ad analisi sia di tipo chimico-mineralogico che di tipo fisico- meccaniche.

La finalità delle analisi a cui le malte vengono sottoposte risponde a due aspetti della loro natura: quella di componente strutturale delle murature e quella di elemento caratterizzante della tecnica costruttiva e del periodo di realizzazione del manufatto.

Chiaramente una caratterizzazione chiara ed univoca dei dati chimico-mineralogici e fisico-meccanici permette, nel caso di edifici con valenza storica, un impatto non negativo sul loro ripristino e restauro.

Carotaggi

I carotaggi su strutture in calcestruzzo o su murature vengono effettuati principalmente per il campionamento di porzioni da sottoporre a prove di compressione in laboratorio.

Possono essere eseguiti, soprattutto per quanto riguarda murature non in calcestruzzo, anche per avere una visione diretta delle caratteristiche e tipologia dei materiali utilizzati, oppure per la raccolta di campioni (malte in primis) da sottoporre ad analisi chimico-mineralogiche o granulometriche.

Il Pacometro è formato da una sonda emettitrice di campo magnetico, collegata ad un’unità d’elaborazione digitale, che viene fatta scorrere sulla superficie da indagare. Le variazioni del campo magnetico da essa generato permettono di determinare con buona approssimazione, oltre alla posizione, anche lo spessore del copriferro ed il diametro dei ferri presenti.

Prove di carico

Le prove di carico, prove non distruttive, vengono effettuate per valutare la resistenza e la risposta elastica delle strutture orizzontali di un edificio, generalmente solai.

La prova prevede la misura, tramite sensori, degli spostamenti prodotti da incrementi di carico applicati con l’utilizzo di serbatoi da riempire con acqua.

La prova, nel caso di collaudo di edifici, viene effettuata per verificare se esiste corrispondenza tra il comportamento teoricamente valutato per le strutture indagate ed il comportamento reale delle stesse a seguito di carico.

Prove Pull Out

La prova di “Pull-Out” è una prova non distruttiva che consiste nella valutazione della resistenza a compressione del calcestruzzo correlandola con la forza necessaria all’estrazione di un tassello metallico ad espansione standard, in esso inserito, per mezzo di un martinetto oleodinamico.

La prova va effettuata su porzioni della struttura prive di ferri d’armatura.

Prove Pull Off

La prova di “Pull-Off è un’indagine semi-distruttiva (arreca un danno limitato al campione di prova), che consiste nella misura della resistenza per trazione diretta di malte per iniezione, malte, calcestruzzi e sistemi di protezione superficiali (SPS), utilizzati per la protezione e la riparazione del calcestruzzo.

Il metodo di prova consiste nell’esercitare una trazione diretta di una pastiglia di acciaio fatta aderire alla superficie del materiale da testare avendo definito l’area di prova ottenuta per carotaggio sulla superficie del campione.

Videoendoscopie

La videoispezione, od endoscopia, delle strutture murarie permette una valutazione diretta delle caratteristiche delle porzioni interne delle stesse con un approccio non distruttivo grazie alla limitata invasività dell’indagine.

Infatti l’indagine prevede la ripresa e l’analisi di immagini delle strutture, attraverso fratture in esse esistenti o fori prodotti (φ = 20 mm), con microtelecamere od endoscopi.

Prove sui ferri delle armature

I ferri di armatura possono essere testati mediante prove di laboratorio e prove in sito. Per le prove del primo tipo i ferri vengono prelevati e sottoposti successivamente a test chimici, fisici o meccanici in un laboratorio prove materiali. Si prevede il prelievo di barre di acciaio in zone di scarsa sollecitazione e l’estrazione deve arrecare il minor disturbo possibile agli elementi costitutivi della struttura armata.

In sito è possibile testare la corrosione dei ferri di armatura mediante la mappatura di potenziale. La tecnica è di tipo non disruttivo e si basa su un metodo elettrochimico. Essa prevede la misura del potenziale delle armature attraverso un elettrodo di riferimento, appoggiato sulla superficie del calcestruzzo mediante una spugna umida per garantire il contatto elettrolitico.

La corrosione delle armature immerse nel calcestruzzo è di norma trascurabile, tuttavia, la sottile barriera protettiva di ossido sui ferri, la quale assicura una naturale protezione dell’acciaio può essere distrutta, con il conseguente innesco di processi corrosivi. La diagnosi dello stato di corrosione delle armature, consente di intervenire tempestivamente su esse e secondo modalità di ripristino adeguate.

Prove Windsor

La resistenza di malte o calcestruzzi può essere valutata in sito mediante l’utilizzo di uno speciale penetrometro detto di Windsor. E’ una tecnica semi-distruttiva di tipo meccanico basata sulla misura della resistenza alla penetrazione di uno spillo di acciaio (o pin) infissato nel mezzo da testare da una speciale sonda o penetrometro avente energia di infissione predeterminata.

Operativamente, dopo aver infisso lo spillo, di misura la porzione di esso che non è riuscito a penetrare all’interno del mezzo e, mediante curve di correlazione, si ricava la resistenza a compressione della porzione indagata.

Prove di carbonatazione

La prova di carbonatazione è una tecnica di indagine semi-distruttiva, la quale ha lo scopo di misurare la profondità di carbonatazione dello strato superficiale di una struttura in calcestruzzo.

Operativamente si immerge il campione o la sezione da testare in una soluzione di fenolftaleina (con alcool etilico all’1%) la quale provoca una colorazione viola nella zona non intaccata dalla carbonatazione. Si misura il tratto carbonatato (incolore), nel quale si possono verificare i fenomeni di corrosione dei ferri di armatura.

Monitoraggio delle vibrazioni degli edifici e delle strutture civili

Le vibrazioni indotte ad una edificio possono essere causa di vari effetti tra cui ricordiamo: il disturbo per gli occupanti degli edifici, la riduzione della loro efficienza operativa, e danneggiamento strutturale o architettonico degli edifici stessi. Si rende necessario quindi il controllo del comportamento dinamico e vibrazionale degli edifici nel tempo.

Operativamente si effettua l’installazione di accelerometri collegati a sistemi di acquisizione. Ciascuna unità di acquisizione è tarata con una soglia minima a seconda dell’impulso che si vuole monitorare e si stabilisce un tempo di campionamento compatibile con la frequenza propria, stimata in fase teorica per l’elemento strutturale in esame.