Nel campo delle costruzioni edilizie e dell’ingegneria civile, è particolarmente avvertito il bisogno di una diagnostica non invasiva in grado di agevolare il controllo e la manutenzione di manufatti edilizi in ogni singolo elemento, riducendo tempi di analisi e al contempo, i costi d’intervento. In un recente studio condotto da ricercatori del CNR-IMAA si è valutato sperimentalmente l’effettiva capacità delle tecniche non invasive e non convenzionali di tipo geofisico nello studio di problematiche relative a tipologie strutturali molto diffuse, il cui danneggiamento o deterioramento possano rappresentare una grave criticità per la comunità dal punto di vista socio-economico.  

Sono state analizzate strutture in cemento armato gettato in opera e prefabbricato in diverso stato di conservazione attraverso l’uso di tecniche geofisiche ad alta risoluzione, georadar (GPR) e tomografia di resistività elettrica (ERT), affiancate dalla tecnica della termografia infrarossa (IRT) il cui utilizzo nel campo della diagnostica non invasiva è già consolidato e ampiamente dimostrato.

Sono stati analizzati due casi studio:

1 - un breve segmento stradale progettato e realizzato presso il laboratorio Hydrogeosite di Marsico Nuovo è stato investigato con il confronto di dati acquisiti con tecniche GPR ed ERT

2 - il solaio di una palestra a tecnologia mista (prefabbricata e gettata in opera) caratterizzata dalla presenza di un pavimento radiante. In tal caso sono state integrati dati GPR con dati IRT

Caso studio 1

Il tratto stradale ricostruito presso l’Hydrogeosite era caratterizzato da una struttura multilivello (vedi fig.1a) dove al di sotto dello strato di usura in asfalto è stato posta una piastra armata in cemento e un livello di ghiaia a grana grossa di separazione dal livello più profondo realizzato in sabbia al cui interno sono stati inseriti elementi cilindrici di diverso materiale e diametro utili a simulare sottoservizi. I livelli adottati erano di spessore differente e la struttura realizzata fu portata a rottura meccanicamente. La rottura comportò la deformazione della struttura (Fig.1) che è stata investigata in due fasi differenti, la prima in presenza di asfalto e la seconda a seguito di rimozione dello strato di asfalto. L’operazione di rimozione si è resa necessaria per utilizzare la tecnica ERT non applicabile in presenza di uno strato superficiale isolante (asfalto).

Sono state effettuate indagini 2D e 3D di GPR e ERT che hanno permesso di osservare con la necessaria risoluzione la problematica ed in particolare, l’esperimento ha permesso di individuare il loro limite e potenzialità nel settore per l’ingegneria per le infrastrutture e sotto-servizi.

Figura 1: Il segmento stradale costituito da struttura multilivello con individuazione di sezioni che descrivono il fenomeno di deformazione generato meccanicamente (a) con successiva quantificazione (b). Fasi lavorative di costruzione del test (c) presso

Caso studio 2

Nel secondo caso studio si è proceduto alla caratterizzazione del sistema a pavimento radiante di una palestra in cui la necessità di inserire dei tasselli di ancoraggio delle piastre poste alla base dei pali della rete di pallavolo avrebbe potuto compromettere il funzionamento del sistema di riscaldamento. Tramite l’integrazione dei risultati ottenuti con la tecnica GPR e IRT è stato possibile ricostruire la distribuzione planimetrica dell’impianto di riscaldamento a pavimento radiante consentendo la corretta localizzazione dei tubi esistenti e contemporaneamente lo spessore dei diversi livelli dell’orizzontamento.L’applicazione del GPR ha permesso così di fornire un dato fondamentale circa la profondità a cui i perni di acciaio sarebbero dovuti essere ancorati, informazione che non sarebbe potuta essere ottenuta in alcun modo tramite il solo impiego della termografia, a causa del limite caratterizzante la tecnica in riferimento al massimo spessore indagabile che si esaurisce, in condizioni ottimali, nei primissimi cm del manufatto (Fig.2).

Figura 2: Risultati ottenuti con tecnica GPR (a) e IRT (b) con individuazione e tracciamento a terra dell’impianto riscaldante

Questo lavoro ha dimostrato l’efficacia dei metodi non distruttivi (GPT, ERT, IRT) attraverso attività di laboratorio e non. In particolare il GPR è stato in grado di descrivere in modo accurato le caratteristiche geometriche anche in presenza di strutture multilivello e di localizzare la presenza di difetti strutturali con ottima precisione. L’utilizzo combinato di antenne a diversa frequenza, grazie alla diversa risoluzione e alla diversa profondità indagabile, ha permesso di superare i limiti propri del georadar a causa dei quali la lettura delle caratteristiche fisiche e geometriche degli elementi analizzati può essere resa impossibile.

Per informazioni

Enzo Rizzo, CNR-IMAA, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

Luigi Capozzoli, CNR-IMAA, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

Approfondimenti

Luigi Capozzoli, Enzo Rizzo, (2017) – Construction and Building Materials, http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.07.147