Il D.M. 17 gennaio 2018 e relativa circolare esplicativa, al capitolo 8 prevede la definizione di costruzione esistente, costruzione che alla data della redazione della valutazione di sicurezza e/o del progetto d’intervento la struttura sia stata completamente realizzata.
Al fine di avviare una corretta valutazione della sicurezza individuando gli indici di vulnerabilità sismica e se, necessario un progetto di adeguamento strutturale, occorre conoscere la costruzione sotto il profilo della resistenza dei materiali utilizzati mediante un livello opportuno di conoscenza della struttura.
Pertanto è necessario avviare una campagna di indagini diagnostiche distruttive e non. La prova ultrasonica appartiene alla famiglia delle prove non distruttive e ha la funzione di misurare l’omogeneità del materiale e non di fornire la misura diretta della resistenza del calcestruzzo.
Prova ultrasonica: i vantaggi
Questo tipo di prova non distruttiva, non invasiva e soprattutto rapida nell’esecuzione, consente di ottenere una valutazione complessiva sulle caratteristiche del materiale potendola estendere velocemente in molti punti. La norma di riferimento è la UNI EN 12504-4: 2005 Prove sul calcestruzzo nelle strutture – Parte 4: Determinazione della velocità di propagazione degli impulsi ultrasonici.
Come si ottiene la misurazione?
La misura si ottiene ponendo le sonde, emettitrice e ricevente, nelle facce opposte nel caso di spessori fino 50 cm, o su una linea superficiale. La sonda emettitrice produce degli impulsi ultrasonici, captati dalla sonda ricevente dopo che tali impulsi hanno attraversato il materiale interposto.
Il tempo di transito è misurato e memorizzato dallo strumento. Per una prima valutazione dei risultati sperimentali si utilizza una tabella comparativa che lega la velocità di propagazione dell’onda ultrasonica a valori di resistenza per materiale asciutto.
La prova consiste nella determinazione della velocità di propagazione degli impulsi delle onde longitudinali ultrasoniche nel calcestruzzo.
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La prova è basata sulla velocità con cui gli impulsi delle onde meccaniche (vibrazioni) si propagano in un mezzo è funzione delle caratteristiche elastiche del mezzo stesso (modulo di elasticità e modulo di Poisson dinamici) e della sua densità. I parametri elastici del materiale (modulo di Young e di Poisson) sono correlati alla sua resistenza.
Per la valutazione dei risultati sperimentali si utilizzano una tabelle comparative che legano la velocità di propagazione dell’onda ultrasonica a valori di resistenza del materiale. Il metodo diretto è l’unico che dà risultati di una certa affidabilità.
L’utilizzo del metodo per la misura della profondità delle lesioni è poco affidabile nel calcestruzzo. La misura della velocità degli ultrasuoni, insieme a quella di attenuazione dell’onda, fornisce indicazioni affidabili circa difetti interni del calcestruzzo (l’onda è tanto più attenuata quanto più piccola è l’ampiezza del segnale in arrivo).
- Traiettorie 1 e 6: le misure forniscono di valori di velocità e di attenuazione relativi al calcestruzzo di base;
- traiettoria 2 (fessura priva di zone di contatto fra i lembi): velocità più bassa fessura con zone di contatto fra i lembi: velocità circa uguale, attenuazione maggiore;
- traiettoria 3 (presenza di un vuoto): velocità minore e attenuazione maggiore;
- traiettoria 4 (presenza di un vespaio, cioè di vuoti con piccole zone di contatto): velocità circa uguale, marcata attenuazione;
- traiettoria 5 (zona di calcestruzzo con diverse caratteristiche elastomeccaniche): diversa velocità.
La stima della resistenza presenta delle difficoltà legate alla eccessiva sensibilità della strumentazione in rapporto alla disomogeneità interna del materiale: percentuale di vuoti, forma e dimensione degli aggregati, presenza di barre di armatura.
Per questo è opportuno eseguire sempre misure della velocità e dell’attenuazione: quando le variazioni di velocità sono accompagnate da variazioni dell’attenuazione, siamo in presenza di difetti e non di differenze delle caratteristiche delle proprietà meccaniche.
La stima della resistenza dovrà essere fatta sulla base dei valori di velocità in corrispondenza dei quali si registra la minore attenuazione. L’affidabilità del metodo in sé è piuttosto scarsa, ma può fornire buoni risultati se utilizzato in combinazione con altri metodi di indagine.
In questo modo si cerca di neutralizzare gli effetti dei fattori di disturbo come per esempio il grado di umidità e grado di maturazione che influenzano la velocità di propagazione con effetto opposto rispetto a quanto rilevato per le prove sclerometriche. Va inoltre precisato che la trasformazione da velocità del suono a resistenza è molto indicativa.
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