Indagini strutturali

Diagnostica delle strutture e prove sui materiali

Le indagini strutturali debolmente distruttive (MDT) e distruttive (DT) vengono svolte – secondo Convenzione di Ricerca con il Dipartimento di Ingegneria Civile Edile ed Ambientale dell’Università di Padova – da tecnici del Laboratorio Prove sui Materiali da Costruzione dell’Università di Padova.

Diagnostica_verifichesismiche

Verifiche sismiche

La normativa vigente – Norme Tecniche per le Costruzioni, D.M. 14/01/2008 – esplicita la necessità di conseguire adeguate informazioni circa la reale configurazione strutturale degli edifici esistenti, ai fini delle successive verifiche di calcolo. Vengono suggeriti dei successivi livelli di approfondimento in relazione alla geometria, ai dettagli di collegamento strutturale ed alle proprietà dei materiali. Expin srl assiste il progettista a partire dalla fase di redazione di piano dei saggi funzionali in relazione a tali livelli di approfondimento (livelli di conoscenza), fino ad arrivare all’effettuazione degli stessi approfondimenti ed indagini.

Diagnostica_beniculturali

Beni culturali

In ottemperanza alle esigenze espresse dalle Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale allineate alle nuove Norme tecniche per le costruzioni (d.m. 14 gennaio 2008), le prove da eseguirsi presso edifici e manufatti appartenenti al patrimonio tutelato, saranno minimali, prevalentemente non distruttive, dosate in maniera strettamente funzionale al conseguimento della massima conoscenza con il minimo impatto sula struttura, sia per le indagini che per il monitoraggio strutturale. Expin srl è fortemente consapevole di tali esigenze, lavorando in contesti di particolare rilievo culturale (Gallerie dell’Accademia a Venezia, Arena di Verona, Cappella degli Scrovegni, ….). La preparazione nell’ambito scientifico fa si che Expin possa proporre soluzioni alternative e parallele alla diagnostica – quale la modellazione strutturale avanzata – per conseguire la minimalità nell’approccio conoscitivo.

Diagnostica_edificistrategici

Edifici strategici e rilevanti

L’esigenza di valutare la sicurezza strutturale degli edifici strategici o rilevanti ed infrastrutture, progettati in anni passati – anche recenti – con normative non rispondenti agli attuali standard di sicurezza è emersa in maniera evidente con i recenti eventi sismici. In particolare, l’Ordinanza del Presidente del Consigio dei Ministri n. 3274/2003 ed il Decreto del Capo della Protezione Civile n.3685/2003 indicano la necessità ed il percorso da seguire per determinare in maniera il più possibile oggettiva la sicurezza strutturale degli edifici strategici o rilevanti nei riguardi del sisma. Expin srl opera nell’ambito della diagnostica strutturale con competenza, dai controlli di routine fino alle configurazioni di prova più complesse avvalendosi dell’esperienza, secondo Convenzione di Ricerca con il Dipartimento di Ingegneria Civile Edile ed Ambientale dell’Università di Padova – dei tecnici del Laboratorio Prove sui Materiali da Costruzione dell’Università di Padova.

Diagnostica_edificiproduttivi

Edifici produttivi

Gli effetti del recente sisma in Emilia hanno dimostrato la vulnerabilità del comparto industriale nei confronti del terremoto. Edifici produttivi anche recenti, senza gli opportuni accorgimenti, hanno risposto al sisma con un comportamento fragile, non per specifica carenza di materiale, ma prevalentemente per inadeguatezza dei dettagli costruttivi. In particolare, con riferimento al d.l. n. 74/2012 convertito con modificazioni dalla legge n. 122/2012, nei Comuni del cratere sismico del 2012 si è stabilita l’obbligatorietà di conseguire la verifica di sicurezza per gli immobili destinati ad uso produttivo. Expin srl è in grado di eseguire le verifiche diagnostiche necessarie al conseguimento del livello di conoscenza stabilito dal progettista, dalle prove standard ai controlli più avanzati, come l’identificazione dinamica ed il monitoraggio strutturale sismico.

Prove su muratura

Prove con martinetto piatto singolo

La prova con martinetto piatto singolo misura la variazione dello stato tensionale in un punto della muratura provocato da un taglio piano eseguito in direzione normale alla superficie. II rilascio delle tensioni che si manifesta provoca una parziale chiusura del taglio, che viene rilevata tramite misure di distanza relativa fra coppie di punti posti in posizione simmetrica rispetto al taglio stesso.
Viene quindi inserito all’interno del taglio un martinetto piatto, realizzato mediante sottili lamiere di acciaio saldate, che viene collegato al circuito idraulico di una pompa. La pressione interna viene quindi gradualmente aumentata fino ad annullare la deformazione misurata successivamente all’esecuzione del taglio.
La prova si considera ultimata quando – in seguito ad incremento di pressione nel martinetto – si ottiene il ripristino delle misurazioni iniziali (le misure relative si portano sullo zero), e la corrispondente pressione letta al martinetto è la tensione locale nella muratura, a meno delle costanti moltiplicative kA e kM.
Normativa di riferimento: ASTM C 1196 – 09 e ASTM C 1197 – 04.

Martinetto1
Martinetto2
Martinetto3

Prove con martinetto piatto doppio

Le prove con due martinetti piatti paralleli (prova di martinetto piatto doppio) consentono di stimare la resistenza al limite elastico e le caratteristiche di deformabilità di un campione rappresentativo di muratura. Due tagli paralleli, eseguiti preferibilmente lungo giunti di malta e distanti all’incirca 50 cm, permettono l’inserimento di due martinetti piatti che sono collegati al circuito idraulico di una pompa manuale.
Il campione di muratura così isolato viene sottoposto a cicli di carico e scarico, con livelli di carico crescenti e le sue deformazioni vengono misurate utilizzando quattro basi verticali ed una base orizzontale, costituite da coppie di dadi in alluminio posti a distanza di 400 mm circa. Le misure tra le coppie di punti vengono eseguite mediante appositi dispositivi elettronici con lettura in continuo. Le deformazioni rilevate, in funzione della pressione applicata al martinetto piatto, permettono di determinare il modulo di deformabilità e di disegnare la curva carichi/deformazioni della struttura muraria sottoposta a compressione.
Normativa di riferimento: ASTM C 1196 – 09 e ASTM C 1197 – 04.

MartinettoD1
MartinettoD2
MartinettoD3

Prove diagonali in situ

Le prove diagonali vengono effettuate per determinare la resistenza a taglio della muratura, per il raggiungimento di un livello di conoscenza 3 (LC3), ai fini delle verifiche strutturali.
La prova consiste nell’isolare un pannello da una parete muraria di forma quadrata, mediante quattro tagli realizzati con filo diamantato o sega circolare. La prova in sito si differenzia da quella di laboratorio per la parte inferiore di pannello che resta ammorsata alla muratura della parete; analisi teoriche e numeriche hanno tuttavia indicato che tale ammorsatura, almeno in fase elastica, ha influenza trascurabile sui risultati. L’azione di compressione è applicata mediante martinetti idraulici disposti su uno spigolo del pannello ed è contrastata in corrispondenza dello spigolo opposto, devono essere previsti opportuni dispositivi in corrispondenza degli angoli sollecitati per permettere la distribuzione del carico sul pannello. Durante la prova vengono acquisiti gli spostamenti relativi di basi deformometriche posizionate lungo le diagonali del pannello; la strumentazione di misura più idonea è composta da trasduttori di spostamento posizionati su ciascun lato del pannello.
Normativa di riferimento: ASTM E 519.

Diagonali1
Diagonali2
Diagonale3

Prove soniche e tomografiche

Le indagini soniche restituiscono la velocità di propagazione di onde meccaniche (sonore) attraverso il mezzo murario investigato, fornendo indicazioni di natura qualitativa (quantitativa se effettuate in maniera comparativa, ad esempio per individuare situazioni singolari su elementi ripetitivi) sulla consistenza della muratura e sulla presenza di cavità, fessure o eterogeneità di materiale intercettate lungo il percorso di trasmissione dell’onda.
Le indagini soniche di tipo tomografico rappresentano la metodologia che offre un’analisi di dettaglio di una particolare sezione d’interesse; tali prove, basandosi sulla combinazione di acquisizioni soniche su più direzioni in una stessa sezione, consentono di migliorare il grado di conoscenza mediante una “mappatura” più definita delle velocità acquisite.
La tecnica d’indagine sonica si basa sulla generazione di impulsi meccanici con frequenze nel campo del sonoro (20-20000 Hz) e per questo detti sonici. L’onda sonica viene generata sul supporto murario mediante battitura con martello strumentato, e viene quindi ricevuta da un sensore (accelerometro piezoelettrico) posto in un punto diverso della struttura. Entrambi i dispositivi sono collegati a un amplificatore di segnale e a un convertitore analogico-digitale per la visualizzazione e registrazione dei dati su un computer portatile.
Normativa di riferimento: ASTM C597 – 09.

Soniche1
Soniche2
Soniche3

Indagini videoendoscopiche

L’indagine videoendoscopica consente l’ispezione visiva diretta di cavità e altre caratteristiche peculiari altrimenti inaccessibili e non rilevabili della muratura, all’interno dello spessore murario.
L’apparecchiatura è composta da una micro telecamera e da un videoprocessore il tutto collegato a un computer portatile con apposito software installato. La sonda è costituita da un fascio di fibre ottiche per l’illuminazione e un sensore CCD che capta i segnali luminosi e li trasmette via cavo al videoprocessore che li elabora in immagini che vengono ricostruite su video. Le immagini rilevate e trasmesse al monitor possono essere memorizzate sotto forma di fotografie e/o di filmati che successivamente vengono trasferiti su PC per le elaborazioni.

Videoendoscopia1
Videoendoscopia3
Videoendoscopia2

Prove di carotaggio su muratura

Il sondaggio meccanico eseguito con macchina perforatrice a carotaggio continuo consente l’osservazione diretta dello strato di supporto attraversato in modo da ottenere la stratigrafia della muratura e verificare la presenza e l’ubicazione delle discontinuità presenti.
Si possono effettuare sia sondaggi al fine di valutare la profondità del piano di posa e la natura della fondazione sia carotaggi sulle pareti per l’analisi della composizione interna delle murature (anche mediante videoendoscopio) e per l’estrazione di campioni di malta di allettamento da analizzare successivamente in laboratorio.

Carotaggio1
Carotaggio2
Carotaggio3

Prelievo ed analisi di campioni di malta di allettamento

La prova consiste nell’estrazione di un idoneo quantitativo di malta di allettamento nella porzione interna delle murature ai fini della caratterizzazione chimico-fisica (studio mineralogico–petrografico). I campioni di malta estratti vengono successivamente documentati fotograficamente, catalogati ed analizzati al microscopio polarizzatore preparato in sezione sottile. Lo studio è finalizzato a definire le caratteristiche compositive e tessiturali degli impasti identificando i costituenti mineralogici del legante e dell’aggregato, e di valutare lo stato di conservazione delle malte.

Malte1
Malte2
Malte3
Prove su calcestruzzo

Prove mediante sclerometro

La prova sclerometrica costituisce un metodo d’indagine non distruttivo in grado di fornire informazioni sulla qualità del calcestruzzo, misurando la capacità del materiale di resistere alla penetrazione. Il metodo è utilizzato per stimare la resistenza cubica a compressione del conglomerato testato, indagare il grado di omogeneità delle proprietà meccaniche, delineare zone o aree di scarsa qualità o degradate, non essendo tuttavia la metodologia intesa come sostitutiva della prova a compressione su provini di calcestruzzo.
Lo sclerometro è costituito da un corpo cilindrico munito di un’asta che fuoriesce da un’estremità dell’involucro ed è caricata da una molla. L’asta è premuta sulla superficie da testare fino a raggiungere il limite della sua corsa. A questo punto una massa interna, guidata da una molla, colpisce la ghiera fissata rigidamente all’asta, che a sua volta, è a contatto della superficie in prova. La massa dopo aver battuto sull’asta, rimbalza ad una certa altezza ed è mostrata da un indice posto su una scala graduata. L’altezza di rimbalzo risulta proporzionale alla durezza superficiale del calcestruzzo (il legame tra durezza e resistenza ha natura puramente empirica e di tipo probabilistico).
Normativa di riferimento: UNI EN 12504-2/2012.

Sclerometro1
Sclerometro2
Sclerometro3

Prove mediante pacometro

Le prove mediante pacometro consentono la localizzazione delle armature nel conglomerato cementizio armato, la misura del copriferro, forniscono indicazioni qualitative sul diametro delle barre principali e secondarie, in relazione alla differenza di proprietà magnetiche tra queste ed il conglomerato cementizio. La prova, completamente non distruttiva, consiste nel passaggio di una sonda sulla superficie della struttura. I dati ricavati vengono elaborati e visualizzati su di un display e/o salvati nella memoria dell’unità ricevente.
Normativa di riferimento: BS 1881-204/1988.

Pacometro1
Pacometro2
Pacometro3

Carotaggio su calcestruzzo e schiacciamento dei provini

Effettuare il prelievo di carote di calcestruzzo indurito, esaminarle e determinare la resistenza a compressione in opera è utile quando si vuole effettuare dei controlli sulle strutture.
I prelievi di campioni di calcestruzzo vengono eseguiti mediante carotaggio continuo negli elementi strutturali utilizzando una carotatrice ad avanzamento manuale munita di corona diamantata a parete sottile.
Ogni campione viene chiaramente identificato, annotando il punto specifico di prelievo e le eventuali irregolarità presenti.
Si procede successivamente in Laboratorio certificato allo schiacciamento dei provini in seguito a rettifica per la determinazione della resistenza a compressione.
Normativa di riferimento: UNI EN 12390-3/2009, UNI EN 12504-1/2009.

CarotaggioCLS1
CarotaggioCLS2
CarotaggioCLS3

Prove di carbonatazione

La profondità di carbonatazione viene determinata su carote estratte a secco, o spaccate secondo piani normali alla superficie esposta all’aria, o in sito scalpellando dalla struttura in esame, per esporre un’area adeguata di calcestruzzo rotto di recente. Ciò può essere effettuato trapanando una serie di fori nel calcestruzzo, per consentire la frattura di una superficie fresca tra di loro.
La superficie rotta viene liberata da polveri e spruzzata mediante nebulizzatore con soluzione di fenolftaleina all’1% in alcool etilico. La determinazione della profondità di carbonatazione deve essere effettuata usualmente immediatamente dopo il prelevamento; se per ragioni particolari non si può evitare un’attesa i campioni devono essere conservati in recipienti a tenuta d’aria.
Normativa di riferimento: UNI 9944/1992, UNI 14630/2007.

Carbonatazione1
Carbonatazione2
Carbonatazione3

Prove di pull-out

La prova di pull-out è una tecnica di indagine che permette di valutare la resistenza media del calcestruzzo mediante l’estrazione di una barra o di un tassello di espansione pre-inglobato o post-inserito nel conglomerato in appositi fori. Il tassello o la barra vengono inseriti tramite battitura, permettendo così l’allargamento della parte radiale interna per una perfetta adesione alle pareti.
Viene quindi applicato un martinetto oleodinamico che poggia su una superficie circolare; attraverso il tiro del tassello si determina la rottura di un cono di calcestruzzo. La forza che provoca la rottura del calcestruzzo viene poi correlata, mediante curve sperimentali di taratura, con la resistenza caratteristica del calcestruzzo. Si sottolinea come il valore misurato interessi lo strato superficiale della struttura indagata. La prova di pull-out viene eseguita nelle zone prive di barre d’armatura, opportunamente individuate tramite pacometro. In genere si eseguono tre prove di estrazione per ogni zona oggetto di indagine.
Normativa di riferimento: UNI 10157/1992.

Pullout1
Pullout2
Pullout3

Prove ultrasoniche

Le prove ultrasoniche basano la loro capacità di stima della resistenza del calcestruzzo sulla velocità di propagazione delle onde ultrasoniche nel mezzo stesso, essendo tale velocità strettamente correlata con il modulo elastico del calcestruzzo, a sua volta correlato con la resistenza a compressione.
La prova ultrasonica ha, perciò, come scopo principale la determinazione del tempo di propagazione di un impulso di vibrazione meccanica nel calcestruzzo fra una o più coppie di punti di rilievo per ricavare informazioni sull’omogeneità del calcestruzzo. L’apparecchiatura comprende un generatore di impulsi elettrici, una coppia di trasduttori, un amplificatore e un dispositivo di temporizzazione elettronico per misurare l’intervallo di tempo che intercorre tra l’inizio dell’impulso generato dal trasmettitore e il suo arrivo al ricevitore.
Come per le prove soniche si può effettuare misurazioni di velocità dell’impulso ponendo i due trasduttori su facce opposte (trasmissione diretta), o su facce adiacenti (trasmissione semi-diretta), o sulla stessa faccia (trasmissione indiretta o superficiale) di una struttura in cemento. I punti di prova vengono selezionati con un pacometro che individui l’armatura superficiale.
Normativa di riferimento: UNI EN 583-1/2004, UNI EN 12504-4/2005.

Ultrasuoni1
Ultrasioni2
Ultrasuoni3

Prove di trazione su spezzoni di barre metalliche

Effettuare il prelievo di spezzoni di barre d’acciaio, esaminarle e determinare la resistenza a trazione in opera, è buona norma quando si vuole effettuare dei controlli sulle strutture.
Dopo aver individuato le barre d’armatura mediante pacometro, viene eseguita la scarifica superficiale delle strutture in calcestruzzo nei punti d’interesse, con utensili manuali o piccoli martelli demolitori elettrici, per la messa a nudo delle barre ed infine il taglio delle stesse con smerigliatrice angolare.
L’esecuzione in laboratorio autorizzato della prova di trazione sulle barre estratte consente di determinare le caratteristiche meccaniche del materiale. In particolare vengono determinati: la tensione di snervamento (convenzionale al 0,2% di allungamento o effettivo), la tensione di rottura ai fini della determinazione della resistenza caratteristica e la duttilità del materiale attraverso la determinazione dell’allungamento a rottura.
Normativa di riferimento: UNI EN 10002-1/2004.

Barra1
Barra2
Barra3

Metodo combinato SONREB

Il metodo SONREB si basa sulla combinazione dei risultati ottenuti, nelle stesse zone di prova, da prove sclerometriche ed ultrasoniche, correlando l’indice di rimbalzo (REBound) con la velocità delle onde ultrasoniche (SONic), con la resistenza a compressione del calcestruzzo, attraverso una opportuna calibrazione della relazione che lega queste tre grandezze, effettuata mediante regressione statistica dei valori sperimentali.
La validità del metodo SONREB deriva dalla compensazione delle imprecisioni dei due metodi non distruttivi utilizzati. Infatti, si è notato che il contenuto di umidità fa sottostimare l’indice sclerometrico e sovrastimare la velocità ultrasonica, e che, all’aumentare dell’età del calcestruzzo, l’indice sclerometrico aumenta mentre la velocità ultrasonica diminuisce.
Eseguendo delle prove di compressione su campioni prelevati negli stessi punti in cui sono state eseguite le prove non distruttive, si determinano i valori da assegnare ai tre coefficienti di correlazione tra la resistenza, l’indice di rimbalzo e la velocità ultrasonica.
Qualora il numero di risultati di prove di compressione su carote sia limitato, si può ricorrere a formulazioni proposte in letteratura, individuando quella che meglio si adatta ai risultati delle prove a rottura.
Normativa di riferimento: UNI EN 12504-2/2012 e UNI EN 12504-4/2005.

Sonreb1
Sonreb2
Prove su materiali compositi

Prove di pull-off

La prova di pull-off è una tecnica di indagine semidistruttiva che permette la misura della resistenza a trazione o della resistenza allo strappo di un materiale applicato ad un sottofondo, come ad esempio i rivestimenti murari (malte di finitura, intonaci o altro) o i materiali compositi (FRP, FRCM, SRM). Tale prova si effettua praticando sulla superficie del materiale da indagare un’incisione circolare di diametro 50 mm, per una profondità almeno pari allo spessore del rivestimento, mediante un apposito carotiere, in modo da isolare la zona oggetto di indagine. Si procede poi incollando sulla superficie un disco metallico, su cui si applica, perpendicolarmente, una forza di trazione, tramite un martinetto dotato di un manometro tarato, fino a quando non avviene una frattura sul piano di contatto tra il rivestimento ed il supporto.
La prova di pull-off è utile per determinare la resistenza a trazione e allo strappo di intonaci, malte, altri tipi di rivestimenti di pareti in muratura o in conglomerato cementizio, compresi i materiali compositi utilizzati per il rinforzo strutturale.
Normativa di riferimento: UNI EN 1015-12/2002, ASTM – C1538/04, UNI EN 1542/2000, UNI 12636/2001.
Raccomandazioni di riferimento per applicazioni con materiali compositi: CNR-DT 200 R1/2013, C.S.LL.PP. 24 luglio 2009.

PullOff1
PullOff2
PullOff3

Prove di pull-out su fiocchi di fibra e barre Helifix ®

La metodologia di indagine consente di determinare la resistenza a trazione di fiocchi in fibra inghisati su substrato esistente. Il sistema è stato sviluppato in modo da permettere l’applicazione del carico di trazione tramite martinetto oleodinamico. Attraverso la forza di tiro si determina un grafico forza-spostamento e la modalità di rottura.
La strumentazione consente una misura precisa della forza di trazione impressa, tramite cella di carico e la misura degli spostamenti tramite adeguato numero di trasduttori di spostamento applicati sul campione.
La prova è una tecnica di indagine semidistruttiva, utile per l’accertamento della qualità dell’inghisaggio. Il numero minimo di prove è pari a tre.

PullOutFiocchi1
PullOutFiocchi2
PullOutFiocchi3

Prove di shear test

Tecnica di indagine semidistruttiva che permette la misura della resistenza a trazione o della resistenza allo strappo di un materiale applicato ad un sottofondo, tramite l’applicazione di un carico parallelo alla direzione delle fibre.
L’esecuzione avviene in corrispondenza di uno spigolo libero della struttura su cui il rinforzo è incollato (prova di tipo “diretto”). È richiesta la disponibilità di un’opportuna porzione libera di materiale composito (cioè non incollata), in continuità del materiale incollato. Su di essa va applicata l’azione radente utilizzando come contrasto lo spigolo dell’edificio.
La qualità dell’incollaggio e della preventiva preparazione della superficie di applicazione possono ritenersi accettabili se almeno l’80% delle prove (almeno due su tre nel caso di sole tre prove) forniscono una forza di strappo di intensità non inferiore all’85% del valore della forza di progetto massima, ricavato. Raccomandazioni di riferimento: CNR-DT 200 R1/2013.

Altre prove

Termografia

La termografia è una tecnica non distruttiva che opera utilizzando la banda delle radiazioni infrarosse. Ogni materiale emette energia sotto forma di radiazioni elettromagnetiche, in quanto caratterizzato da una propria conducibilità termica, e da un proprio calore specifico. La termografia rileva e suddivide le radiazioni infrarosse emesse spontaneamente dai singoli punti di un corpo caldo, in un certo istante; il rilevamento viene registrato da una speciale apparecchiatura che fornisce un’immagine termica dell’oggetto attraverso scale di colori o di grigi. Ad ogni colore o tono della scala di grigi corrisponde un intervallo di temperatura che generalmente è nell’ordine di frazioni di grado centigrado.
Le apparecchiature all’infrarosso misurano il flusso di energia E a distanza, senza alcun contatto fisico con la superficie esaminata. Questa caratteristica rende la termografia una tecnica d’indagine particolarmente poco invasiva.
Normativa di riferimento: UNI 10824-1/2000.

Termocamera1
Termocamera2
Termocamera3

Prove di carico

Le prove di carico sono prove che vengono effettuate su elementi strutturali con lo scopo di verificarne sperimentalmente il loro comportamento sotto le azioni di esercizio: possono essere prove di collaudo, da effettuare prima di mettere o rimettere in esercizio le strutture, al fine di verificarne la rispondenza alle previsioni progettuali, o prove di analisi, al fine di verificare il comportamento di un elemento strutturale già in opera.
La prova consiste nel caricare il solaio fino al raggiungimento del carico complessivo richiesto. Tramite trasduttori di spostamento vengono misurati il cedimento in fase di carico e il residuo allo scarico.

ProvaDiCarico1
ProvaDiCarico2
ProvaDiCarico3

Livellazione geometrica di alta precisione

La livellazione geometrica di alta precisione è il metodo topografico che consente di determinare i dislivelli con la massima precisione raggiungibile in topografia.
Lo strumento da noi utilizzato è il livello digitale di alta precisione Leica DNA03, dotato di lamina piano parallela, accoppiato con stadia invar codificata. L’accuratezza del metodo è elevata; in condizioni ben controllate è possibile rilevare dislivelli con precisione di 0.3 mm.
La livellazione geometrica di precisione viene impiegata nel collaudo e/o controllo di grossi manufatti, di edifici pregevoli o nel monitoraggio di monumenti (torri, ponti, edifici storici, ecc.) e dei versanti in frana con gli elementi antropici interessati, della subsidenza ecc.
La livellazione geometrica è anche impiegata per scopi tecnici, quali la progettazione e costruzione di strade, ferrovie, acquedotti, fognature, ecc.; in questi casi le quote di riferimento per la costruzione dei manufatti vanno determinate con elevata precisione per prevedere, ad esempio, il deflusso delle acque o progettare linee di drenaggio. Altro campo d’applicazione della livellazione geometrica è la determinazione di quote di punti fondamentali distribuiti su aree vaste a cui si possono collegare altre operazioni di rilievo altimetrico, per esempio per inserire un rilievo locale in un sistema di riferimento altimetrico attraverso la connessione con il punto di derivazione delle quote (mareografo fondamentale).

livello 1
livello 3

Saggi su elementi lignei mediante Resistograph ®

La prova si basa sul rilievo della resistenza alla perforazione opposta dal legno oggetto di analisi. Tale resistenza viene valutata attraverso la misura dell’energia impiegata dallo strumento per consentire l’avanzamento di una sottile punta di acciaio a velocità costante. La resistenza alla perforazione è concentrata sulla punta dell’ago, dal momento che quest’ultima ha uno spessore doppio rispetto allo stelo. La regolazione elettronica del motore garantisce una velocità costante dell’ago, velocità che va adattata alle specifiche caratteristiche di densità del legno da esaminare.
Il Resistograph fornisce un profilo densometrico delle sezioni provate e permette di stimare le dimensioni di eventuali zone degradate non visibili dall’esterno, in modo da determinare la reale sezione resistente della struttura. I grafici ottenuti dalla prova riportano sull’asse delle ascisse la profondità di penetrazione e sull’asse delle ordinate un valore percentuale riferito all’energia consumata dallo strumento in risposta alla densità della sezione studiata.

Resistograph1
Resistograph2
Resistograph3

Prove su elementi lignei mediante sclerometro per legno

Lo sclerometro per legno permette di stimare le caratteristiche meccaniche di elementi lignei in sito. Scopo della prova è la conoscenza dello stato di conservazione del materiale ligneo, nel caso di edifici storico-monumentali dove è quasi sempre impossibile per motivi di conservazione artistica estrarre, sia pure in modo limitato, delle microcarote dall’elemento (anche se di ridotta lunghezza), per non compromettere l’integrità della sezione.
L’apparecchiatura corrisponde sostanzialmente ad uno sclerometro modificato cui viene aggiunto sull’asta di percussione un puntale costituito da un ago in acciaio temperato rettificato a sezione circolare. Tale puntale viene infisso nel tessuto ligneo con un prefissato numero di colpi. E’ possibile correlare l’affondamento dell’ago alle caratteristiche meccaniche, alla natura del materiale ligneo ed alla sua conservazione, in base alla correlazione tra l’energia d’impatto e la corrispondente penetrazione.
Normativa di riferimento: UNI EN 408/2012

sclerometro legno 1
sclerometro legno 2
sclerometro legno 3

Misura dell’umidità delle malte tramite “metodo a carburo”

L’igrometro a carburo permette di misurare in sito l’umidità presente nei materiali edili (calcestruzzo, aggregati, malte) o assimilabili, utilizzando il metodo di reazione al carburo di calcio.
Lo strumento è composto da una camera sigillata in cui si inserisce il materiale prelevato, preparato e pesato, assieme al carburo di calcio (CaC2). Il carburo di calcio combinandosi con l’acqua, che dipende dall’umidità del materiale prelevato, forma acetilene. Poiché la reazione avviene in ambiente chiuso, l’aumento della pressione all’interno del contenitore risulta direttamente proporzionale alla quantità d’acqua in esso inizialmente contenuta. La pressione viene misurata da un manometro il quale, su scala graduata, fornisce direttamente la percentuale di umidità tramite relazioni di correlazione.
Insieme al metodo gravimetrico (termobilancia) è l’unica prova “diretta” in grado di fornire il contenuto di acqua di un solido in maniera quantitativa e certificabile.
Normativa di riferimento: UNI 11121/2004, UNI 10329/1994, BS812, ASTM D4944, AASHTO T217, UNI 7804

igrometro1
igrometro2
igrometro3

Prove di pull-out su tasselli

Tecnica di indagine che permette di determinare la resistenza a trazione di tasselli ancorati su substrato esistente.
La prova viene condotta mediante l’utilizzo di un martinetto idraulico, che applica un carico concentrato sul tassello tramite una barra filettata collegata alla cella di carico.
Le prove sono quindi condotte applicando un carico monotono fino a rottura, mediante il pompaggio manuale di olio nel martinetto. Contemporaneamente viene effettuata una registrazione controllata dei dati recepiti dal pc. Normativa di riferimento: ASTM E 488 – 96

PullOutTasselli1
PullOutTasselli2
PullOutTasselli3

Determinazione del tiro delle catene

Il controllo della tensione nelle catene di edifici storici si pone come utile strumento conoscitivo delle condizioni di spinta delle volte ed archi sottese dalle stesse, anche in vista di un controllo reiterato nel tempo, al fine di rivalutare successivamente le condizioni precedentemente accertate (monitoraggio). L’analisi del tiro nelle catene può essere eseguita mediante indagini non distruttive (test statici – dinamici).
Sia nel caso di analisi statica che dinamica i problemi principali risultano essere le condizioni di vincolo. Le metodologie di analisi utilizzate prevedono due soluzioni limite che si riferiscono al vincolo di estremità di puro incastro o di cerniera. Chiaramente le due situazioni limite di vincolo creano una banda entro la quale si posiziona la situazione reale.
Il problema generale della determinazione del tiro in una catena si inquadra nell’ambito della teoria delle aste soggette a peso proprio e a forza normale di trazione. Se la snellezza della catena è sufficientemente grande, si può fare riferimento a una schematizzazione, per cui l’analisi viene ricondotta all’equilibrio dei fili e delle funi. Così operando si ritiene implicitamente nulla la rigidezza flessionale. Qualora invece non sia lecito trascurare la rigidezza flessionale, il problema si riconduce a quello delle corde dotate di rigidezza o a quello delle travi snelle soggette a carichi trasversali e a sforzo assiale.

TiroCatene1
TiroCatene2
TiroCatene3

Prove di identificazione dinamica

Le prove di identificazione dinamica sono finalizzate alla caratterizzazione della risposta modale della struttura. I risultati ottenuti sono direttamente correlabili a parametri fisici e strutturali dell’edificio sottoposto ad indagine, come la geometria (distribuzione delle masse), la rigidezza e le condizioni di vincolo. I modelli ricavati a partire dall’identificazione strutturale vengono usati per valutare il comportamento attuale dell’edificio e si pongono come utile strumento predittivo nei confronti di azioni eccezionali, quali ad esempio i terremoti.
Le tecniche di identificazione modale operano principalmente nel dominio del tempo o delle frequenze. Le prime procedure si basano sull’estrazione delle FFT (Trasformate di Fourier – Fast Fourier Transform) dai segnali registrati e sulla successiva correlazione tra i vari canali, mentre il secondo gruppo si basa sul “fitting” parametrico di un modello matematico. Le indagini consistono nella misurazione delle vibrazioni di numerosi punti dell’edificio oggetto di studio, al fine di identificare le frequenze naturali e le forme modali ad esse associate, mediante eccitazione ambientale (traffico,…) o forzata (vibrodina, mazza strumentata). Sulla base dei parametri modali sperimentali si procede poi con l’identificazione dei modelli FEM.
Normativa di riferimento: UNI 9614/1990, UNI 9916/2014.

IdentificazioneDinamica1
IdentificazioneDinamica2
IdentificazioneDinamica3