Indagini Strutturali

TDM srl Structural Testing è una società costituita da ingegneri professionisti attenti e consapevoli delle esigenze conoscitive legate alla verifica strutturale ed alla progettazione di interventi di ripristino e consolidamento di strutture esistenti. Le metodologie di diagnostica strutturale e di analisi dimensionale tridimensionale eseguite sono di conseguenza ponderati in base alle reali necessità di conoscenza, attraverso selezione di adeguati metodi di indagine e strumenti di misura e controllo.

Edifici Residenziali

Edifici Storico Monumentali

Edifici Rilevanti

Edifici Industriali

Prove su Muratura

La prova con martinetto piatto singolo misura lo stato tensionale in esercizio della muratura eseguendo da un taglio piano eseguito in direzione normale alla superficie che genera un variazione delle tensioni. II rilascio che si manifesta provoca una parziale chiusura del taglio, che viene rilevata tramite misure di distanza relativa fra coppie di punti omologhi 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 di una pompa idraulica. La pressione interna viene quindi gradualmente incrementata fino ad annullare la deformazione misurata successivamente all’esecuzione del taglio. La prova si considera ultimata quando si ottiene il ripristino delle misurazioni iniziali, e la corrispondente pressione è la tensione in esercizio della muratura. Normativa di riferimento: ASTM C 1196 – 09 e ASTM C 1197 – 04.
Le prove con martinetto piatto doppio consentono di stimare la resistenza a compressione al limite elastico e le caratteristiche di deformabilità di un campione rappresentativo di muratura. Due tagli paralleli consentono l’inserimento di due martinetti piatti collegati in circuito idraulico ad una pompa meccanica. Il campione di muratura viene sottoposto a cicli di carico e scarico, e le sue deformazioni vengono misurate utilizzando tre basi verticali ed una base orizzontale, costituite da coppie di basette in alluminio posti a distanza di 250 mm circa. Le misure tra le coppie di punti omologhi vengono eseguite mediante deformometro millesimale. Le deformazioni rilevate, in funzione della pressione applicata al martinetto piatto, permettono di determinare il modulo di elastico e di ricavare la curva carichi/deformazioni della struttura muraria sottoposta a compressione, nonchè la tensione di rottura del concio murario. Normativa di riferimento: ASTM C 1196 – 09 e ASTM C 1197 – 04.
La prova di taglio diretto è finalizzata alla determinazione del valore medio di resistenza a taglio per muratura in mattoni pieni. Il test consiste nel far traslare orizzontalmente un elemento di laterizio opportunamente isolato lateralmente dal resto della muratura. La forza di taglio viene trasmessa da martinetti opportunamente inseriti nella muratura. La resistenza alla deformazione viene quindi misurata per il giunto di malta adiacente all'elemento sollecitato e calcolata sulla base dell’area lorda della giuntura. Normativa di riferimento: RILEM MS-D.6; ASTM C1531 – 16.
L’indagine videoendoscopica consente l’ispezione visiva diretta della sezione muraria e la valutazione di alcune caratteristiche peculiari del paramento altrimenti inaccessibili e non rilevabili. La sonda endoscopica è costituita da un fascio di fibre ottiche per l’illuminazione e da una telecamera che trasmette le immagini via cavo al monitor possono essere memorizzate sotto forma di fotografie e/o di filmati che successivamente vengono trasferiti su PC per le elaborazioni.
La prova penetrometrica costituisce un metodo d’indagine non distruttivo in grado di fornire informazioni sulla qualità, durezza e resistenza della malta, misurando la capacità del materiale di resistere alla penetrazione di un chioco in acciaio. In base alla profondità del foro misurata con micrometri a d alta precisione, con l’ausilio di tabelle di conversione, è possibile determinare il valore della resistenza alla compressione.
La termografia è una tecnica non distruttiva che rileva la radiazione infrarossa emessa o riflessa dagli oggetti. Ogni materiale emette energia sotto forma di radiazioni elettromagnetiche in maniera peculiare. il rilevamento termografico 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 dell’ordine di frazioni di grado centigrado, permettendo di individuare disomogeità termiche nell'immagine. Ad ogni dismomogenità corrisponde un diversa emissione e di conseguenza un diversa tipologia di materiale. Le apparecchiature all’infrarosso misurano il flusso termico a distanza, senza alcun contatto con la superficie analizzata. Normativa di riferimento: UNI 10824-1/2000.
La prova consiste nell’estrazione di un campione di malta di allettamento ai fini della sua caratterizzazione chimico-fisica (studio mineralogico–petrografico) in laboratorio. I campioni di malta estratti vengono catalogati fotograficamente e successiovamente analizzati al microscopio otico. 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.
Il sondaggio meccanico eseguito con macchina perforatrice a carotaggio continuo consente l’osservazione diretta del supporto in modo da ottenere la stratigrafia della muratura e verificare la presenza e l’ubicazione delle discontinuità presenti. Si possono eseguire carotaggi sia al fine di valutare la profondità del piano di posa e la natura della fondazione sia per l’analisi della composizione interna delle murature su paramenti murari verticali.

Prove su Calcestruzzo Armato

La prova sclerometrica costituisce un metodo d’indagine non distruttivo in grado di fornire informazioni sulla qualità ed omogeneità del calcestruzzo, misurando la durezza superficiale del materiale. Il metodo è utilizzato per stimare la resistenza cubica a compressione del conglomerato cementizio e valutare il grado di omogeneità delle proprietà meccaniche. Lo sclerometro è costituito da un corpo cilindrico munito di un’asta caricata da una molla. L’asta è premuta sulla superficie libera del cls fino a raggiungere il limite della sua corsa. A questo punto una massa battente interna colpisce la ghiera fissata rigidamente all’asta, che a sua volta, rimbalza ad una certa grandezza fornendo un indice di rimbalzo indicato su una scala graduata. L’indice di rimbalzo IR 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.
Le prove pacometriche consentono la localizzazione delle armature nel conglomerato cementizio armato, la misura del copriferro, forniscono una stima sul diametro delle barre. La prova, completamente non distruttiva, consiste nel passaggio di una sonda solenoidale sulla superficie della struttura, che per induzione trasfersce il campo magneritco agli elementi sottostanti, formendo le inicazioni soprariportate. Normativa di riferimento: BS 1881-204/1988.
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.
La profondità di carbonatazione viene determinata su carote, o in sito scalpellando dalla struttura in esame, per valutare il Ph del conglomerato cementizio. Il campione viene spruzzato mediante nebulizzatore con soluzione di fenolftaleina all’1% in alcool etilico. La determinazione della profondità di carbonatazione qualora sia superiore allo spessore del copriferro determina la possibilità che le barre di armature siano soggette a corrosione. Normativa di riferimento: UNI 9944/1992, UNI 14630/2007.
Le prove ultrasoniche stimano la resistenza del calcestruzzo valutando la velocità di propagazione delle onde ultrasoniche nel mezzo stesso, strettamente correlata con la resistenza a compressione del cls. La prova ultrasonica misura il tempo di propagazione di un impulso sonoro nel calcestruzzo fra una o più coppie di punti di campionamento 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. 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.
Il prelievo di barre di armatra da una struttura in c.a. consente la valutazione delle resistenza meccaniche dell'acciaio da carpenteria utilizzato. 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, 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.
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, con la durezza superficiale del cls, 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.
L’indagine consiste nell’ispezione delle strutture di cemento armato esposte all’atmosfera mediante il metodo della durometria, allo scopo di stimare la resistenza delle armature. Normativa di riferimento: UNI EN ISO 18265 - DIN 50157

Prove su Materiali Compositi

La prova di pull-off è una tecnica di indagine semidistruttiva che permette la valutazione 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 tale da incidere per 5 mm il supporto, 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 un distacco. 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.
La metodologia di indagine consente di determinare la resistenza a trazione di fiocchi in fibra inghisati su supporto 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.
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. 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. Normativa di riferimento: CNR-DT 200 R1/2013.

Indagini Speciali

Il Georadar, o GPR (Ground Probing Radar) è uno strumento elettromagnetico non invasivo impiegato per indagare i primi metri di profondità. Il metodo si basa sull'immissione di brevi impulsi elettromagnetici a frequenza variabile, ripetuti con continuità ed emessi da un'antenna posta in prossimità della superficie da indagare. Quando l'impulso elettromagnetico nel propagarsi in profondità incontra una superficie che separa due mezzi aventi caratteristiche fisiche diverse, una parte dell'energia incidente viene riflessa ed una parte prosegue nel secondo mezzo. Le onde riflesse dalla superficie di discontinuità ritornano in superficie e vengono rilevate dall'antenna ricevente, mentre la parte di energia trasmessa che procede oltre la discontinuità stessa è disponibile per altre riflessioni su eventuali discontinuità più profonde. Il segnale emesso viene ripetuto, secondo una cadenza prestabilita: scelta una scansione di segnale idonea, se la strumentazione viene fatta muovere progressivamente lungo un tracciato predeterminato in superficie, si ottiene una rappresentazione bidimensionale, o sezione elettromagnetica, o "radargramma", del tipo "spostamento (lungo il tracciato) / tempo (di ricezione dei segnali riflessi)". Per calcolare la profondità delle riflessioni, è necessario determinare la velocità di propagazione Vm delle onde radar nei livelli indagati. Questa è legata principalmente alle caratteristiche fisico-elettriche dei mezzi attraversati (in particolare è inversamente proporzionale alla loro costante dielettrica ε) e viene stimata o calcolata attraverso varie possibilità di analisi dei segnali o con prove sperimentali di taratura. Nota la Vm, è possibile ottenere una sezione, del tipo "spostamento (lungo il tracciato) / profondità (delle superfici riflettenti)". La frequenza del segnale elettromagnetico emesso può variare generalmente da decine a oltre 1000 MHz, quindi nel campo delle frequenze "radar" VHF ed UHF, cioè delle onde cortissime (metriche) e ultracorte (decimetriche). Ogni antenna ha una sua frequenza nominale di emissione, e la sua scelta viene adottata di volta in volta, a seconda delle specifiche problematiche da affrontare. In generale, ad una minore frequenza del segnale emesso (lunghezza d'onda maggiore), corrisponde una maggiore penetrazione, ma una conseguente minore sensibilità alla presenza di limitate eterogeneità. L'antenna viene fatta scorrere in superficie, mentre i segnali captati dalla componente ricevente vengono visualizzati direttamente sul monitor dello strumento (o di un computer portatile), per il controllo delle funzioni dello strumento e della qualità delle registrazioni; nel frattempo, i segnali vengono registrati in formato digitale, per la successiva fase di elaborazione ed interpretazione, con l'ausilio di software specifici. La tecnica georadar viene frequentemente utilizzata per l'individuazione plano-altimetrica dei sottoservizi interrati quali condotte idriche, fognarie e del gas, per la ricerca di strutture murarie archeologiche sepolte.
Le prove di carico 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.
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.
Al fine di acquisire una adeguata conoscenza dei solai eventualmente interessati dal fenomeno dello sfondellamento, si procede secondo la metodologia sotto indicata: – Termografia passiva La termografia viene utilizzata per rilevare l’orditura del solaio e la presenza di anomalie (infiltrazioni d’acqua, presenza di umidità…). – Saggi su solaio Vengono effettuati una serie di saggi, tramite l’impiego di indagini videoendoscopiche su fori di diametro minimo 12 mm o con demolitore, per “esplorare” dall’intradosso il solaio e riconoscere la tipologia costruttiva, valutando la presenza di vulnerabilità tecnologiche. – Battitura solaio Per verificare lo stato di conservazione degli elementi in laterizio potenzialmente soggetti a sfondellamento si esegue una percussione manuale del solaio su maglia regolare (circa 50×50 cm) tramite asta in alluminio cava con testa piena o mazzetta in polietilene rigido: l’anomalia del rumore di risposta è indice di presenza di distacco di intonaco e/o di fenomeno dello sfondellamento. Questa operazione di scrematura permette di controllare l’intera superficie e affinare la diagnosi con la successiva fase “analisi con metodo strumentale”. – Analisi strumentale (auscultazione acustica superficiale) Nelle zone ove si riscontra una risposta “peggiore” o “dubbia” tramite battitura manuale, si procede all’effettuazione di percussione con attuatore meccanico (generazione di impulso acustico) con registrazione del segnale. – Ispezione degli ancoraggi dei controsoffitti Al fine di acquisire una adeguata conoscenza delle strutture e della superficie di ancoraggio dei controsoffitti si prevede un’ispezione accurata, per la verifica delle condizioni degli elementi oggetto di indagine. Vengono effettuate ispezioni visive e rilievo fotografico, verificando inoltre l’ancoraggio degli elementi non strutturali ancorati ai controsoffitti. Per ogni tipologia di controsoffitto individuata (ove geometricamente possibile), vengono effettuate prove di carico mediante applicazione di masse concentrate su singolo fissaggio al solaio. Il carico viene mantenuto per alcuni minuti per verificare la tenuta del sistema di ancoraggio. In particolare viene osservato il corretto mantenimento del carico in assenza di fenomeni di sfilamento dei dispositivi di aggancio alle strutture portanti, o di danneggiamento alle funi di sospensione. – Relazione con mappa di colori Viene redatta apposita relazione tecnico illustrativa con riportate in pianta le aree soggette a distacco secondo scala di colori in funzione del pericolo rilevato.

Credits: Bando Bridge to Digital 2020 _ Regione Umbria

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