Controlli non distruttivi
AT Engineering esegue controlli non distruttivi in situ su calcestruzzi appartenenti a strutture in cemento armato di varia natura e su strutture in muratura.
Introduzione
Per controlli non distruttivi o metodi indiretti si intendono quelle tecniche che permettono la misura di grandezze meccaniche e fisiche afferenti alle strutture esistenti, attraverso la misura di grandezze diverse ma ad esse correlate.
La recente normativa in materia di adeguamento sismico (Ordinanza Ministeriale N. 3274/03 e recentissime Norme Tecniche sulle Costruzioni D.M. 14/01/2008, Pubblicato nel Supplemento Ordinario della G.U. del 04/02/2008) prevede la necessità di acquisire diversi "livelli di conoscenza" sulle strutture prima di procedere alla fase progettuale. I controlli non distruttivi possono risultare un utile complemento al raggiungimento degli obiettivi richiesti. In ogni caso le prove non distruttive, se utilizzate con la coscienza delle incertezze e dei limiti propri di ciascun metodo, possono essere un valido e talvolta insostituibile strumento di indagine.
Tecniche di prova e strumentazione
È difficile classificare in modo univoco i metodi e le tecniche da utilizzare per la misura di grandezze meccaniche e fisiche nelle strutture esistenti. La scelta dei metodi da impiegare deve essere effettuata tenendo conto delle limitazioni connesse alla pratica operativa attuabile sulla struttura stessa.
Focalizzando l'attenzione sui metodi relativi alla verifica degli elementi strutturali e alla misura della resistenza a compressione, nella scelta della tecnica da adottare, in generale, può essere d'aiuto la Tabella 1, in cui sono raccolti le tecniche di prova, il tipo di danno cagionato all'opera e le condizioni per l'attuazione della prova stessa.
Una "progettazione" corretta del programma d'indagine da eseguire nel corso di una campagna di prove in sito deve essere basata su una chiara definizione degli obiettivi. Tale base consente di limitare fortemente il rischio di un grande dispendio di tempo e di risorse. Inoltre un'attenta analisi delle tecniche da impiegare, dell'estensione e della localizzazione delle zone da controllare, conducono sicuramente ad una raccolta di risultati sperimentali coerenti e ad una loro semplice e corretta interpretazione.
| Tecnica di prova | Tipologia di danno prodotto | Requisiti per l'applicabilità |
|---|---|---|
| Prova di carico a collasso | Rottura della membratura provata | La membratura deve essere isolata e preferibilmente rimossa dalla struttura per l'esecuzione della prova |
| Prova di carico con sovraccarico | Possibilità di danneggiamento grave della membratura | La membratura deve essere isolata; devono essere adottate serie misure di sicurezza (possibile collasso) |
| Carotaggi | Fori da ripristinare, possibilità di taglio armature | Le dimensioni delle carote estratte devono essere adeguate alle dimensioni degli inerti e proporzionate: la posizione del carotaggio deve essere tale da non compromettere la staticità della struttura |
| Resistenza alla penetrazione - estrazione | Coni con diametro approssimativo di 50mm, da ripristinare | È necessario tenersi a debita distanza dal bordi della struttura, la membratura deve avere uno spessore minimo |
| Misura velocità ultrasuoni | Nessun danno | Sono necessarie due o più zone con superfici regolari |
| Indice di rimbalzo | Nessun danno | Zone con superficie regolare |
| Martinetti piatti | Tagli sulla muratura | Corsi di malta e tessitura sufficientemente regolari |
Tabella 1 - Tecniche di prova, danni cagionati alle strutture e requisiti per l'applicabilità .
Con riferimento alle tecniche di prova considerate in Tabella 1, la pianificazione dell'indagine deve tener conto del costo, della velocità di esecuzione, dell'entità di danno, dei livello di acquisizione e dell'affidabilità della tipologia di prova. Un quadro di riferimento al riguardo è riportato in Tabella 2.
| Tecnica di prova | Costo | Velocità | Entità del danno | Livello di acquisizione | Affidabilità |
|---|---|---|---|---|---|
| Prova di carico a collasso | Elevato | Lenta | Totale | Completo | Buona |
| Prova di carico con sovraccarico | Elevato | Lenta | Variabile | Completo | Buona |
| Carotaggi | Elevato | Lenta | Locale alto | Medio | Discreta |
| Resistenza alla penetrazione - estrazione | Moderato | Rapida | Locale medio | Superficiale | Discreta |
| Misura velocità ultrasuoni | Moderato | Media | Nessuno | Medio | Discreta |
| Indice di rimbalzo | Basso | Molto Rapida | Nessuno | Superficiale | Bassa |
| Martinetti piatti | Alto | Lenta | Locale medio | Completo | Discreta |
Tabella 2 - Valutazione della sostenibilità e affidabilità delle tecniche di prova.
Per la localizzazione e/o il rilievo delle armature viene utilizzato un pacometro marca PROCEQ, modello PROFOMETER 5-S, Foto 1.
Foto 1. Pacometro PROCEQ Profometer 5S.
Lo strumento, un pacometro di ultima generazione, è in grado di localizzare i tondini delle armature e misurare il copriferro di calcestruzzo in modo rapido e semplice (la precisione dello strumento è conforme agli standards previsti dalle norme BS 1881:part.204). Per le misure sfrutta una tecnologia che si basa sul principio dell'induzione ad impulsi, risultando praticamente insensibile ai disturbi esterni (gli effetti prodotti da inerti magnetici o da cementi speciali sono compensati automaticamente dalla sonda).
Per la determinazione della resistenza a compressione del calcestruzzo vengono utilizzati uno sclerometro, Foto 2, una apparecchiatura ad ultrasuoni, Foto 3, e una sonda Windsor Foto 4.
Il metodo dello sclerometro consiste nella misura del rimbalzo di una massa di 1.8 kg che urta la superficie del calcestruzzo con un’energia di 2.2 Joule. È possibile correlare la resistenza a compressione del calcestruzzo all'entità del rimbalzo.
Foto 2. Martello di Schmidt PROCEQ tipo N.
Il metodo degli ultrasuoni consiste nella misura del tempo che impiega un impulso elettro-acustico a compiere una determinata distanza attraverso il calcestruzzo da provare. L’apparecchiatura è costituita da una centralina generatrice di impulsi elettrici che un trasduttore (trasmettitore), posto a contatto con la superficie dell’elemento in esame, trasforma in vibrazioni meccaniche, un secondo trasduttore (ricevente), posto sempre a contatto con la superficie dell’elemento in esame ma ad un certa distanza dal primo, riceve il segnale e lo trasforma in segnale elettrico. Un circuito elettronico consente di misurare il tempo di transito del segnale. La velocità dell’impulso dipende dalle caratteristiche meccaniche del materiale ed in particolare dalle costanti elastiche (modulo di Young, coefficiente di Poisson) e dalla densità del materiale. Essendo, infine, la resistenza a compressione legata al modulo elastico del calcestruzzo è possibile stabilire una correlazione tra la velocità di trasmissione dell’impulso e la resistenza a compressione.
Foto 3. Apparecchiatura ad ultrasuoni PROCEQ mod. TICO.
I risultati delle misurazioni, indici di rimbalzo e velocità degli ultrasuoni ottenuti con sclerometro e apparecchiatura agli ultrasuoni, ripettivamente, possono venire eventualmente combinati attraverso il metodo SONREB.
Il metodo della sonda Windsor consiste nel misurare la resistenza alla penetrazione di sonde di acciaio che vengono spinte entro il calcestruzzo mediante una carica balistica accuratamente predeterminata. Il calcolo della resistenza a compressione è basato sulla correlazione tra il tipo di aggregato usato nel calcestruzzo e la lunghezza della sonda che fuoriesce dal calcestruzzo.
Foto 4. Apparecchiatura per l'infissione delle sonde Windsor
Per le strutture in muratura si eseguono prove con martinetti piatti semplici e doppi per la determinazione dello stato tensionale e del modulo elastico del paramento.
Controlli semidistruttivi e distruttivi
La società esegue anche, previa ricognizione delle armature, carotaggi a vari diametri nominali, con carotatrice dotata di una corona a segmenti diamantati. Il carotaggio viene eseguito fissando opportunamente l'apparecchiatura utilizzata per la perforazione limitando al massimo le vibrazioni e assicurando un diametro costante e un asse rettilineo per le carote estratte.
Vengono inoltre eseguiti prelievi e relativi ripristini di barre di armatura da qualsiasi tipo di struttura
I saggi prelevati vengono catalogati ed inviati presso Laboratori Ufficiali e/o Autorizzati ai sensi della Legge 1086/71 per la determinazione diretta delle caratteristiche meccaniche.