Caratterizzazione dei materiali: Tipologia di indagini strutturali

La finalità delle indagini sui materiali è quella di determinare le caratteristiche meccaniche, fisiche e chimiche dei materiali costituenti i vari elementi strutturali delle costruzioni in generale, sia esse di tipo civile che industriale. Lo scopo di tale indagine è finalizzato a trarre informazioni sullo “stato di salute” delle strutture. Tale necessità di indagine è determinata dal preservare le strutture da fenomeni di degrado che possono essere di tipo chimico (interazione ed attacco di agenti chimici), fisico (cicli termici, variazioni termo-igrometriche), accidentale (incendi, esplosioni, eventi sismici). In accordo alla normativa vigente nel campo delle costruzioni, a monte di qualsiasi tipo di intervento è imprescindibile la conoscenza della struttura, che può essere ottenuta a vari livelli, determinati dallo studio, quindi di geometria, dettagli strutturali e materiali. Le norme recitano che in assenza di disegni e specifiche originali di progetto è indispensabile eseguire indagini e verifiche in situ, definite per tipologia di costruzione e per livello di conoscenza prefissato. Tra le indagini strutturali svolte Servizi Ingegneria Cogepa è particolarmente esperta nell’esecuzione delle seguenti prove: 

EDIFICI IN CEMENTO ARMATO

 

PROVE DISTRUTTIVE 

1.PRELIEVI DI CAROTE DI CALCESTRUZZO (CAROTAGGI):

Tale prova, regolamentata dalla EN 12504 – 1:2002, viene eseguita in corrispondenza degli elementi strutturali principali di una struttura (pilastri, travi in elevazione e fondazione, pareti armate) e serve per la valutazione della resistenza media del calcestruzzo tramite prova di compressione su provini cilindrici di dimensioni opportune (H/D>1) prelevati direttamente dall’elemento analizzato per mezzo di una carotatrice opportuna.

2.PROVE DI CARBONATAZIONE

Consiste in un test colorimetrico, normato dalla EN 9944:1992, eseguito su un provino di calcestruzzo prelevato direttamente dall’elemento analizzato. Si utilizza una soluzione di fenolftaleina all'1% di alcool etilico, per la determinazione della profondità di carbonatazione responsabile della corrosione delle barre di armatura.

 3.ESTRAZIONI DI BARRE DI ARMATURA

Tale prova permette la valutazione delle caratteristiche meccaniche dell’acciaio tramite prova di trazione di provini delle barre di armature presenti negli elementi strutturali di un edificio (pilastri, travi in elevazione e fondazione, pareti armate, travetti solai). Le fasi di tale prova sono: la demolizione dello strato di copriferro, la saldatura della barra di ripristino e successivo taglio del provino da analizzare (UNI EN ISO 6892:2009)

 4.INDAGINI VISIVE PER CARATTERIZZAZIONE ELEMENTI STRUTTURALI

Si esegue su pilastri, travi di elevazione e di fondazione e consente la determinazione della disposizione, dei diametri e dello stato di conservazione di barre di armatura. La procedura consiste nella rimozione dello strato di copriferro e nelle varie misurazioni e rilievi utili alla ricostruzione dell’elemento investigato.

 

PROVE NON DISTRUTTIVE

1.PROVE SCLEROMETRICHE

Restituisce il valore medio di compressione del calcestruzzo attraverso l’utilizzo di un particolare strumento detto sclerometro. Tale strumento è formato da un cilindro con una massa battente in acciaio, azionata da una molla che contrasta un’asta di percussione a contatto diretto con la superficie da analizzare. Lo sclerometro viene poggiato sulla superficie e quindi premuto fino al raggiungimento dell’indice di rimbalzo (Ir) attraverso il quale si ricava la resistenza a compressione del calcestruzzo (UNI EN 12504-2)

2.PROVE ULTRASONICHE

Tramite questa prova non distruttiva si stima la resistenza del calcestruzzo a partire dalle onde ultrasoniche. In particolare attraverso la velocità di propagazione di queste onde si calcola la velocità di diffusione degli impulsi e con buona approssimazione si risale alla resistenza meccanica del calcestruzzo considerando la correlazione fra modulo di Young, velocità di propagazione delle onde e resistenza del calcestruzzo stesso. La norma che definisce la corretta esecuzione della prova è la UNI EN 12504-4

3.METODO SONREB

Questo metodo di indagine si basa sulla combinazione delle prove ultrasoniche (SONic) e le prove sclerometriche (REBound) e permette di risalire alla resistenza del calcestruzzo a partire dalla velocità delle onde ultrasoniche e l’indice di rimbalzo. La combinazione dei due metodi comporta numerosi vantaggi diminuendo la percentuale di errori che si incorrerebbero se si usassero singolarmente i due metodi. In letteratura esistono varie espressioni attraverso le quali è possibile stimare la resistenza del calcestruzzo a partire dall’indice di rimbalzo e dalla velocità di propagazione delle onde ultrasoniche.

4.RILIEVO PACOMETRICO

Il pacometro è lo strumento digitale che permette di rilevare, in maniera non distruttiva, la presenza di armature all’interno di elementi strutturali in calcestruzzo armato. Il suo uso si rende necessario anche alla preparazione delle prove distruttive che sarebbero influenzate dalla presenza di barre di acciaio (carotaggi, estrazioni di barre)

5.RILIEVO TERMOGRAFICO

Questa tecnica risulta molto utile nell’ambito delle indagini strutturali infatti è possibile stabilire al meglio un piano di indagini distruttive, vista la restituzione di immagini termiche a pieno campo che permettono l’individuazione di difetti, cavità, elementi costruttivi nascosti, variazione degli spessori orditura dei solai. La tecnologia attuale permette inoltre la localizzazione di tutte le discontinuità che possono causare malfunzionamenti strutturali.

 

EDIFICI IN MURATURA

1.PROVE CON MARTINETTI PIATTI

2. MICROCAROTAGGI PER CARATTERIZZAZIONE SPESSORE ELEMENTO E CONSISTENZA MATERIALE

L’estrazione di carote su edifici in muratura permette di determinare le caratteristiche fisiche e meccaniche degli elementi e soprattutto al caratterizzazione morfologica della muratura stessa. Fisicamente l’estrazione avviene in maniera analoga a quanto descritto per il cemento armato ma in questo caso la perforazione è estremamente delicata in quanto le eccessive vibrazioni potrebbero perturbare troppo il campione, variandone i risultati. Per ovviare a tale problematica, generalmente si effettua una carota passante da parte a parte l’elemento murario operando in questo senso si valuta inoltre lo spessore dello stesso. Attraverso tale tipologia di indagine è anche possibile valutare le caratteristiche fisico-meccaniche della malta

3.INDAGINI ENDOSCOPICHE

Sono delle prove che consentono l’ispezione visiva diretta nelle cavità della muratura. Dopo aver scelto le zone da volere indagare con endoscopio, si ricorre alla perforazione con punte di piccolo diametro facendo attenzione a non danneggiare l’interno del foro. L’utilità ed i benefici che si ottengono da tale prova sono molteplici ed in particolare è possibile risalire a: difetti interni alla muratura, definizione della morfologia, stato di conservazione dei materiali e degrado, ammorsamenti fra le pareti e corretta connessione fra i solai ed i maschi murari.  

 4.SAGGI VISIVI PER CARATTERIZZAZIONE MASCHI MURARI

L’indagine è il primo passo per avere una corretta analisi della tipologia muraria che si sta analizzando. Si procede rimuovendo una porzione di intonaco generalmente di un metro quadrato al fine di indagare sia la tipologia di muratura che lo stato conservativo e compositivo della malta posta in opera.

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