INDAGINI DIAGNOSTICHE SU C.A. E MURATURA · CAROTAGGI E MICROCAROTAGGI – UNI EN 12504- 1. NORMATIVA: per le procedure di prelievo ed estrazione di campioni attraverso carotaggio

- Cenni Normativi.- 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.- Caratterizzazione dinamica e prove vibrazionali.- Altre prove non distruttive.- Diagnostica S.A.P.R. – Sistema Drone Sigma

INDAGINI DIAGNOSTICHE SU C.A. E MURATURAIng. Alessandro Battisti

Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia

INTRODUZIONE NORMATIVA – LIVELLI DI CONOSCENZAIng. Alessandro Battisti

PROVE PACOMETRICHE – BS 1881:2004

Attraverso il principio dell’induzione magnetica il pacometro consente con semplicità erelativa precisione l’individuazione all’interno di un manufatto della posizione, del diametro edella distanza dalla superficie (copriferro) delle barre di armatura e delle staffe. Si componedi 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 secondopercorsi ben definiti e secondo una maglia regolare in modo daidentificare 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 orientandolaopportunamente, con l’ausilio di procedure che variano a secondadel software dello strumento, si possono ricavare il diametro dellabarra ed il copriferro.


ESECUZIONE E SCOPO

PROVE PACOMETRICHE – BS 1881:2004Ing. 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 posizionedelle barre d’armatura, lo spessore del copriferro e, con buona approssimazione, il diametro dei ferri, facendo scorrere sullasuperficie del manufatto una sonda emettitrice di campo magnetico, collegata ad un’unità di acquisizione ed elaborazionedigitale, 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 lapresenza delle barre d’armatura deve essere ben definita e tracciata come, ad esempio, i prelievi di carote, le prove di pullout 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 aquando il segnale sonoro (che aumenta o diminuisce di intensità a seconda se ci si avvicina o ci si allontana dal centrodel ferro) raggiunge l’apice; a questa condizione corrisponderà anche, graficamente, il massimo allungamento dellabarra di potenza del segnale elettromagnetico;

- usando le manopole di regolazione del segnale acustico confermare la posizione e tracciare quindi con l’apposito gessola direzione della barra d’armatura; a questo punto sul display è possibile leggere (in prima approssimazione) i valoristimati 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 moltoutilizzata come «taratura preliminare» ed a completamento di qualsiasi campagnadiagnostica per la valutazione delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo e perl’individuazione della composizione stratigrafica di solai e murature.


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

ESECUZIONE E SCOPO

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

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

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

- Si rimuove delicatamente la carota e si ripristina immediatamente ilforo con malta tixotropica.

- Eseguite le eventuali prove chimiche in sito, si prepara il campione elo 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 lesuccessive modalità di prova a compressione si può far riferimento alle norme UNI EN 12504-1 «prelievo sul calcestruzzonelle 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 lavalutazione delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo indurito mediante prove non distruttive» emanate dal ServizioTecnico 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 contecniche opportune (distruttive e non distruttive) e debitamente trasformata in resistenza cilindrica o cubica, non inferioreall’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 compressioneassiale, come si evince anche dall’art. C.11.2.6 della Circ. Min. Infr. e Trasporti 02/02/2009 nr. 617, occorre prestareparticolare attenzione in modo che:

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

- le carote prelevate e destinate a prove di laboratorio non contengano porzioni di ferri d’armatura; è quindifondamentale, prima dell’estrazione, procedere all’esecuzione di una prova pacometrica che individuicorrettamente 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 garantireuna 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 provinisiano sottoposti ad essicazione all’aria; le prove di compressione assiale, normalmente, si eseguono su campioniumidi;

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

- il campione sottoposto a prova di compressione presenti perfetta planarità ed ortogonalità delle superfici diappoggio 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 progettosi farà riferimento alla resistenza caratteristica cubica 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 »; dalla resistenza cubica si passerà a quella cilindrica attraversol’espressione: fck = 0,83𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 e, sempre in sede di previsioni progettuali, si potrà passare al valor medio della resistenzacilindrica mediante l’espressione: 𝑓𝑓𝑅𝑅𝑓𝑓 = 𝑓𝑓𝑅𝑅𝑅𝑅 + 8 𝑁𝑁

𝑚𝑚𝑚𝑚2.


Eseguiti i prelievi di determina il valore medio della resistenza cilindrica dell’insieme di provini che non deve quindi essereinferiore all’85% del valore medio 𝑓𝑓𝑅𝑅𝑓𝑓 definito in fase di progetto. Si riporta l’esempio descritto nella Circ. Min. Infr. eTrasporti 02/02/2009 nr. 617:- in fase di progetto si è utilizzata una resistenza caratteristica cubica 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 pari a 30 𝑁𝑁

𝑚𝑚𝑚𝑚2;

- il valore caratteristico cilindrico 𝑓𝑓𝑅𝑅𝑅𝑅 = 0,83𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 sarà pari a 24,9 𝑁𝑁𝑚𝑚𝑚𝑚2

;

- il valore medio cilindrico sarà quindi: 𝑓𝑓𝑅𝑅𝑓𝑓 = 𝑓𝑓𝑅𝑅𝑅𝑅 + 8 = 32,9 𝑁𝑁𝑚𝑚𝑚𝑚2

;

- dovrà allora risultare: 𝑓𝑓𝑓𝑓 𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ≥ 0,85 𝑓𝑓𝑅𝑅𝑓𝑓 = 0,85 ∗ 32,9 = 27,9 𝑁𝑁𝑚𝑚𝑚𝑚2

.

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

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


PROVE DI PULL-OUT – UNI EN 10157, ASTM C900Ing. Alessandro Battisti

ESECUZIONE E SCOPO

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

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

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

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

- Ad avvenuta estrazione si registrano la «forma» del cono estratto esoprattutto 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 «StandardTest Method for Pullout Strenght of Hardened Concrete».


Da tener presente per una corretta esecuzione:la prova di pull out consente la determinazionedella proprietà meccaniche del calcestruzzo inopera attraverso l’inserimento di un tassellod’acciaio di forma standard e la sua successivaestrazione attraverso un sistema idraulicocomposto da martinetto, pompa e manometro; ilvalore della forza (o pressione) di estrazioneriportato su una curva di correlazionesperimentale (cha varia al variare della tipologiae delle caratteristiche del tassello!) consente ladeterminazione della resistenza media dell’areadi calcestruzzo indagata.La rottura della parte sottoposta a tensioneavviene per compressione-taglio tra la parteallargata del tassello e la base del martinetto conestrazione di un cono di forma predeterminabile.


PROVE DI PULL-OUT – UNI EN 12504-3, 10157, ASTM C900Ing. Alessandro Battisti

La prova di pull out deve essere eseguita seguendo una determinata procedurache 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 ferrid’armatura; ogni foro deve distare dagli altri almeno 5ℎ, distare dai bordialmeno 2.5ℎ con ℎ𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 35 𝑓𝑓𝑓𝑓.

- 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 efarlo aderire perfettamente alle pareti del foro;

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

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

- a questo punto è possibile leggere sul manometro tramite lancetta dimassimo il valore di pressione corrispondente alla rottura e, riportandolosulla curva di correlazione, ottenere la stima desiderata di 𝑅𝑅𝑓𝑓𝑅𝑅.

PROVE SCLEROMETRICHE – UNI EN 12504-2

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


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

ESECUZIONE E SCOPO

- Preventivamente si esegue una campagna pacometrica in modo daindividuare (e quindi evitare) il reticolo d’armatura, operando direttamentesulla superficie del manufatto armato e demolendo l’intonacoeventualmente presente.

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

- Mantenendo lo sclerometro perfettamente ortogonale Si eseguono lebattute sui punti del reticolo, registrando i valori dei relativi indici dirimbalzo.

- Il valore medio dell’indice di rimbalzo (eventualmente scartati i valori d’ala)riportato sulla curva di correlazione dello sclerometro, scelta in funzionedella 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 stimadella resistenza a compressione del calcestruzzoin opera (su strutture già realizzate); la superficieviene colpita nel punto da verificare da una forzanota applicata con un cilindro metallico spinto dauna molla; il valore che si legge su una scalalineare alloggiata nella cassa dello sclerometro èdetto «indice di rimbalzo».

L’indice di rimbalzo viene quindi riportato su ungrafico specifico per ogni sclerometro e,attraverso le relative curve di correlazionedefinite in funzione dell’angolo di battuta, siricava la resistenza cubica del calcestruzzo.

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

Lo sclerometro deve necessariamente esseremanutentato e ritarato con una certa frequenza.



Per ottenere dei risultati il più possibile affidabili e, comunque, per la naturastessa della prova, con una precisione stimata dell’ordine del 15-20%, ènecessario 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 battutelontano da queste;

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

- durante la battuta mantenere lo strumento assolutamente perpendicolarealla 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 pervalutazioni su calcestruzzi giovani perché il fenomeno della carbonatazione,indurendo lo strato superficiale, può portare a sovrastimare i calcestruzzidatati.

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 ritardoe delle velocità di propagazione, si ricostruiscono difetti e caratteristiche meccaniche delmateriale indagato. La tecnologia sonica può essere utilizzata sia sulle murature che suimanufatti in cemento armato .


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

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

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

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

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

- Con l’ausilio di formule di letteratura, infine, è possibile risalire al valore diRcm 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 nondistruttive - Esame ad ultrasuoni - Parte 1: Principi generali» e UNI EN 12504-4 «Prove sul calcestruzzo nelle strutture - Parte4: Determinazione della velocità di propagazione degli impulsi ultrasonici».

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

Nella maggior parte dei casi vengono utilizzate duesonde, una emettitrice ed una ricevente, che possonoessere posizionate o su facce opposte dell’elemento daindagare (misura diretta), sulla stessa faccia dello stesso(misura indiretta) o su facce tra loro ortogonali (misurasemidiretta).

La sonda emettitrice produce degli impulsi che vengonocaptati dalla sonda ricevente e registratidall’apparecchiatura e dal software dedicato;conoscendo la distanza tra le sonde e misurando iltempo di transito si può calcolare la velocità dipropagazione.




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

- Individuare correttamente e precisamente la geometria esecutiva della prova contrassegnando con precisione i puntiopposti alla superficie o, se prova indiretta lungo una direttrice a distanze di 20,0 cm. tra 5 punti, in modo da nonprodurre 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 𝑣𝑣 [𝑚𝑚𝑠𝑠

], infatti, è più elevata in presenza di umidità e di elementi conduttivi metallici; neitondini 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°𝐶𝐶 < 𝑇𝑇 < +30°𝐶𝐶, considerare la necessità di applicaredei 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 del5%;

- tarare lo strumento attraverso il cilindro in dotazione prima e dopo l’esecuzione delle prove o ogniqualvolta si eseguanomodifiche 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 siaalmeno di 100 mm e che se la dimensione nominale dell’inerte è compresa tra 20 e 40 mm la lunghezza del calcestruzzosia 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 𝑹𝑹𝑹𝑹 può essere valutata attraverso la formula sperimentale: 𝑅𝑅𝑅𝑅 = 1𝐾𝐾∗ 𝑉𝑉𝐿𝐿 − 5 [𝑀𝑀𝑀𝑀𝑜𝑜]

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

𝑅𝑅𝑚𝑚+5;

𝑉𝑉𝐿𝐿 = velocità media [𝑚𝑚𝑠𝑠

];𝑉𝑉𝑚𝑚 e 𝑅𝑅𝑚𝑚= 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 normativaBelga NBN B15 – 229/1976: 𝑅𝑅𝑅𝑅 = 1,88 ∗ 10−22 ∗ 𝑉𝑉𝐿𝐿6,184 dove:𝑉𝑉𝐿𝐿 =

𝐿𝐿𝑡𝑡;

Il modulo di elasticità dinamico 𝑬𝑬𝒅𝒅 del calcestruzzo è quindi calcolabile con l’espressione: 𝐸𝐸𝑑𝑑 = 𝑉𝑉𝑝𝑝2 ∗ 𝜌𝜌 ∗(1+𝑣𝑣)(1−2𝑣𝑣)

𝑔𝑔(1−𝑣𝑣)dove:

𝐸𝐸𝑑𝑑 = modulo elastico dinamico [𝑀𝑀𝑀𝑀𝑜𝑜];𝑉𝑉𝑝𝑝 = velocità rilevata

𝑚𝑚𝑠𝑠

;

𝜌𝜌 = 𝛾𝛾𝑔𝑔

= densità del calcestruzzo 𝑘𝑘𝑁𝑁𝑚𝑚3

;𝑣𝑣 = coeff. di Poisson del calcestruzzo in opera (normalmente: 𝑣𝑣 = 0,15 per cls alta resistenza; 𝑣𝑣 = 0,30 per bassa resistenza);𝑔𝑔 = 𝑜𝑜𝑅𝑅𝑅𝑅𝑜𝑜𝑎𝑎𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑎𝑎𝑎𝑎𝑜𝑜𝑎𝑎𝑜𝑜 𝑑𝑑𝑎𝑎 𝑔𝑔𝑜𝑜𝑜𝑜𝑣𝑣𝑎𝑎𝑔𝑔𝑔 = 9,81 𝑚𝑚

𝑠𝑠2.

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

1,062.


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

- La lunghezza del percorso compiuto dalle onde inpresenza di fessure (semplice considerazionegeometrica) è: 𝐿𝐿𝑐𝑐 = 2 ∗ 𝑥𝑥2 + ℎ2.

- Il tempo di percorrenza delle onde nel calcestruzzofessurato è: 𝑇𝑇𝑐𝑐 =

2𝑉𝑉∗ 𝑥𝑥2 + ℎ2.

- Il tempo di percorrenza delle onde nel calcestruzzonon fessurato è: 𝑇𝑇𝑐𝑐 =

2𝑉𝑉∗ 𝑥𝑥.

Con 𝑉𝑉 = velocità di propagazione longitudinale delle onde;

la profondità della fessura, quindi, è: ℎ = 𝑥𝑥 ∗ 𝑇𝑇𝐶𝐶2

𝑇𝑇𝑆𝑆2− 1 .


La prova si esegue determinando per ciascuna area di verificadue coppie di valori:- 𝑉𝑉𝐿𝐿 = velocità di propagazione degli impulsi ultrasonici.- 𝐼𝐼 = indice di rimbalzo dello sclerometro .

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

- 𝑅𝑅𝐶𝐶 = 7,695 ∗ 10−11 ∗ 𝐼𝐼1,4 ∗ 𝑉𝑉𝐿𝐿2,6

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

- 𝑅𝑅𝐶𝐶 = 1,20 ∗ 10−9 ∗ 𝐼𝐼1,058 ∗ 𝑉𝑉𝐿𝐿2,46

con 𝑉𝑉𝐿𝐿 espresso in𝑚𝑚𝑠𝑠

. I valori medi dei due parametri sonovalutati su almeno 3 misurazioni dirette di velocità dipropagazione 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 quellaultrasonica 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 MURATUREIng. Alessandro Battisti

Dal punto di vista esecutivo le prove soniche su muratura si eseguono secondo lo stesso principio di quelle sulcalcestruzzo, utilizzando gli stessi accorgimenti per la preparazione del mezzo indagato e per il posizionamento dellesonde; in questo caso è sempre necessario preparare e tracciare sull’area da indagare una maglia regolare di punti distantitra 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 deltempo di transito delle onde in punti diversi e, di conseguenza, della velocitàdelle stesse.

Normalmente le prove soniche si eseguono con l’ausilio di una strumentazionemunita di martello strumentato e sonda accelerometrica di ricezionedell’onda; la metodologie esecutive sono molto simili a quelle ultrasoniche. Unmetodo molto utilizzato è la tomografia in cui la sonda RX non viene maispostata.

TOMOGRAFIA SONICAIng. Alessandro Battisti

La tomografia sonica o ultrasonica consente di generaremappe della distribuzione della velocità lungo sezioni pianemediante l’utilizzo di un gran numero di sonde e, quindi, dipercorsi che si incrociano mutualmente.

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

Attraverso questo procedimento, se eseguito correttamente ecorrettamente restituito, è possibile individuare con chiarezza aree più omeno omogenee, discontinuità nella muratura, fratture, rotture opresenza di elementi di materiale difforme.

La prova può essere preceduta o completata con indagini termograficheopportunamente 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 finedegli anni ’70 dall’ISMES (Istituto Sperimentale modelli e strutture); è stata utilizzata per la prima volta nel 1979durante 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 diversanatura (blocchi squadrati, pietra, mattoni etc.); usualmente con un singolo martinetto si ricava lo stato tensionaleesistente nella sezione di prova mentre con due martinetti si ricostruisce il legame carico-deformazione, il moduloelastico 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 ASTMC1196 e C1197 (American Society for Testing materials).

TIPOLOGIA DI PROVA E FINALITA’: assieme alle prove microsismiche (soniche ed ultrasoniche) ed in particolare allatomografia sonica, alle indagini radar ed alle termografiche, le prove di martinetto piatto singolo e doppio sono le piùutilizzate 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 primafessurazione della muratura stessa (martinetto doppio).Lo stato tensionale in essere ricavato con la prova di martinetto singolo, confrontato con quello ultimo ricavato dalla provacon 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 silibera dall’intonaco una porzione di muratura delledimensioni di circa 100 x 100 cm; si posizionano quindisei mire di misura simmetriche rispetto alla sezione ditaglio preventivamente individuata; si misura con undeformometro di precisione la distanza verticale esattatra ciascuna coppia di mire; si procede al taglio conrototroncatrice asimmetrica ad anello diamantato; siinserisce il martinetto nella fessura praticata e si collegaalla pompa idraulica dotata di manometri.


Si incrementa quindi la pressione secondo step regolari di 1 bar attendendo sino alla stabilizzazione delle deformazioniprima di passare allo step successivo; quando le deformazioni sotto l’esercizio del martinetto si annullano ovvero le letturerilevate 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 deltaglio e quella del martinetto; la tensione media è quindi calcolato con la relazione: 𝝈𝝈 = 𝑲𝑲𝒂𝒂 ∗ 𝑲𝑲𝒎𝒎 ∗ 𝒑𝒑 dove:- 𝐾𝐾𝑎𝑎 =

𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑚𝑚𝑎𝑎𝑎𝑎𝑡𝑡𝑚𝑚𝑚𝑚𝑎𝑎𝑡𝑡𝑡𝑡𝑚𝑚𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑡𝑡𝑎𝑎𝑔𝑔𝑡𝑡𝑚𝑚𝑚𝑚

;- 𝐾𝐾𝑚𝑚 = 𝑅𝑅𝑜𝑜𝑐𝑐𝑔𝑔𝑜𝑜𝑎𝑎𝑔𝑔𝑜𝑜 𝑅𝑅𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑔𝑔𝑔𝑔𝑜𝑜𝑜𝑜𝑎𝑎𝑐𝑐𝑔𝑔𝑎𝑎𝑅𝑅𝑜𝑜 𝑑𝑑𝑎𝑎 𝑅𝑅𝑎𝑎𝑜𝑜𝑐𝑐𝑅𝑅𝑐𝑐𝑎𝑎 𝑓𝑓𝑜𝑜𝑜𝑜𝑔𝑔𝑎𝑎𝑎𝑎𝑜𝑜𝑔𝑔𝑔𝑔𝑜𝑜 0,85 ÷ 0,95 ;- 𝑜𝑜 = 𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑐𝑐𝑐𝑐𝑎𝑎𝑜𝑜𝑎𝑎𝑜𝑜 𝑑𝑑𝑜𝑜𝑎𝑎 𝑓𝑓𝑜𝑜𝑜𝑜𝑔𝑔𝑎𝑎𝑎𝑎𝑜𝑜𝑔𝑔𝑔𝑔𝑜𝑜 [𝑏𝑏𝑜𝑜𝑜𝑜];

Prova di martinetto piatto doppio: allo scopo dideterminare le caratteristiche di deformazione dellamuratura si pratica un secondo taglio parallelo al primo,ad una distanza solitamente inferiore ai 50 cm, e vi siintroduce un secondo martinetto piatto, identico alprimo; si isola allora parzialmente un concio di muraturain condizione di compressione monoassiale.Con le dovute cautele si procede quindi, attraverso cicli dicarico scarico al progressivo incremento della pressionenei martinetti, sino al raggiungimento del limite di rotturadel concio (detto anche limite di prima fessurazione); sicostruisce cioè la curva carico-deformazionerappresentativa della muratura in quel punto.


La pressione effettivamente applicatasul concio di muratura, quindi, è:

𝝈𝝈 =𝑨𝑨𝒎𝒎𝑨𝑨𝒕𝒕

∗ 𝑲𝑲𝒎𝒎 ∗ 𝒑𝒑

dove:

- 𝐴𝐴𝑚𝑚 = area del martinetto;- 𝐴𝐴𝑡𝑡 = media delle due aree di taglio;- 𝐾𝐾𝑚𝑚 = media delle costanti di

taratura dei due martinetti;- 𝑜𝑜 = pressione registrata dal

manometro;

Il valore del modulo elastico è allora:

𝑬𝑬 =𝝈𝝈𝜺𝜺𝒗𝒗

con 𝜀𝜀𝑣𝑣 = deformazione verticale inprossimità 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 dellamuratura 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 vuoleesaminare (normalmente di dimensioni pari a 120 x 120 cm.) e sull’applicazione allo stesso, attraverso un sistemameccanico-pneumatico, di una forza diagonale crescente proporzionalmente nel tempo; per ogni step di carico diagonalesi misurano attraverso due coppie di trasduttori sistemate lungo le diagonali, le variazioni di lunghezza delle basi sottocarico, sino alla rottura del concio. Le coppie di valori carico e deformazione misurati, assi, consentono di determinare lecaratteristiche meccaniche di resistenza a taglio della muratura.

CARATTERIZZAZIONE DINAMICA E PROVE VIBRAZIONALIIng. Alessandro Battisti

Attraverso il posizionamento in punti notevoli della struttura di accelerometri triassiali o di terne di accelerometri sismiciamplificati o meno è possibile determinare il comportamento dinamico dell’organismo strutturale sottoposto a forzantiopportunamente tarate. In questo modo si possono ricavare le grandezze dinamiche principali: frequenze proprie,periodi di vibrazione e smorzamenti utili, tra le altre cose, per un’idonea taratura dei modelli F.E.M. di analisi.

Analogamente è possibile, in determinate situazioni, verificare secondo norma gli effetti di vibrazioni indotte su edificiesistenti; le foto sopra, ad esempio, si riferiscono ad una prova vibrazionale su un campanile; le vibrazioni indotte nei treassi non devono superare determinati valori di velocità imposte da specifiche curve di normativa (nel caso DIN 4150-3 eUNI 9916) relative a fondazioni (foundations) e piani in elevazione (floors).

DIAGNOSTICA S.A.P.R. – SISTEMA DRONE SIGMA Ing. Alessandro Battisti

E’ un innovativo service di diagnostica reso possibile dall’enorme saltotecnologico cui si è potuto assistere negli ultimi anni nell’ambito dellaminiaturizzazione di sistemi elettronici sofisticati per la teleguida, lastabilizzazione ed il controllo di velivoli S.A.P.R. (Sistema Aeromobile aPilotaggio Remoto) come accelerometri, schede GPS, inclinometri egiroscopi etc.. Il campo di applicazione è enorme e dedicato agli ambitiin cui l’intervento umano è costoso, pericoloso o di difficile logistica; inambito squisitamente architettonico ed ingegneristico si possono inestrema sintesi citare:

- Verifica dello stato di salute di ponti, viadotti, gallerie, pontiferroviari, opere di presa ed opere civili in genere.

- Ricostruzione tridimensionale di terreni, edifici, cave, interni dichiese etc.. Con successiva restituzione 3D eseguita con softwarededicato.

- Ricerca catastale, abusi edilizi, ricostruzioni di mappe e territorivasti, topografia DTM, Urbanistica etc…

- Ricostruzione 3D di edifici monumentali, statue, opere d’arte ingenere.

- Gestione dell’avanzamento di cantiere (BIM), delle interferenze congli edifici limitrofi; pre project planning.


Missione di volo S.A.P.R. per iltele-rilievo fotogrammetrico diun’area ad interesse storico.Previa pre-programmazione dellamissione il velivolo decolla dasolo, segue il percorso designato a«zig-zag» scattando orto foto adintervalli programmati e poiatterra nuovamente in completaautonomia.

Le foto scattate vengono poielaborate da software dedicati ingrado di creare modelli sofisticati(nuvole di punti, mesh,texturizzazioni) riconoscendo laposizione del velivolo el’overlapping delle fotografie.

Per pilotare un A.P.R. è necessariopossedere una licenza ENAC dipilota ed essere assicurati.


Esempi di renderizzazioni software di modelli ottenuti con fotografie scattate da S.A.P.R. professionali.


Esempio di restituzione di campagna diagnostica sullo stato di salute di un ponte realizzata con drone egraficizzata con software di fotogrammetria di prossimità.

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 didinamometro con possibilità di memorizzazione della forza corrispondente al momento delcedimento dell’insieme; il tipo di frattura deve essere accuratamente valutato.

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

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

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

ULTERIORI PROVE NON DISTRUTTIV O SEMIDISTRUTTIVE Ing. Alessandro Battisti

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

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

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

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

FINE Ing. Alessandro Battisti

Grazie per l’attenzione.

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INDAGINI DIAGNOSTICHE SU C.A. E MURATURA · CAROTAGGI E MICROCAROTAGGI – UNI EN 12504- 1. NORMATIVA: per le procedure di prelievo ed estrazione di campioni attraverso carotaggio