Protocollo FCA: Metodologia NDT per la stima dello spessore di lastre in c.a. ispezionabili da un solo lato

Metodologie Non Distruttive nell'Ingegneria Civile: l'applicazione della tecnica Pulse-Echo

Nel campo di applicazione dell’ingegneria civile accade sempre più spesso di trovarsi di fronte a strutture o parti di esse con evidenti carenze prestazionali, le quali possono compromettere la durabilità e la sicurezza delle opere stesse.

In virtù di questo aspetto fondamentale, si è reso sempre più necessario nel corso degli anni lo sviluppo di tecniche di indagine capaci di “leggere” lo stato di conservazione delle strutture in termini di proprietà fisiche e meccaniche.

Tra le molteplici tecniche di indagine, particolare attenzione viene rivolta a quelle caratterizzate da una limitata invasività e per questo motivo definite non distruttive.
All’interno di questo settore rientra la metodologia utilizzata per lo svolgimento della sperimentazione alla base del presente articolo.

Lo studio sperimentale ha interessato l’applicazione della metodologia Pulse-Echo mediante strumentazione di misura ACT (Acoustic Concrete Tester).

L’obiettivo principale delle indagini riguarda la stima dello spessore di elementi a lastra in calcestruzzo mediante una misurazione indiretta.

Tale studio è stato condotto eseguendo delle prove di misura su lastre in calcestruzzo aventi diverso spessore utilizzando un’innovativa procedura per la determinazione della velocità di propagazione delle onde longitudinali (Onde-P, Primary waves), la quale rappresenta un parametro fondamentale dell’analisi.

Dal punto di vista normativo viene fatto riferimento alla ASTM C1383-04 “Standard Test Method for Measuring the P-Wave Speed and the Thickness of Concrete Plates Using The Impact-Echo Method”.

Tecnica Pulse-Echo: campi di applicazione

L’applicazione della strumentazione di misura è destinata alla stima dello spessore di elementi a lastra in calcestruzzo ispezionabili da un unico lato.

Le principali applicazioni interessano:

• pavimentazioni industriali;
• pareti controterra;
• serbatoi in calcestruzzo;
• calotte di gallerie.

Obiettivi della Tecnica Pulse-Echo

Lo studio sperimentale si pone come obiettivi i seguenti argomenti:

• valutare la precisione e l’affidabilità della metodologia Pulse-Echo applicata mediante strumentazione ACT seguendo la procedura illustrata nel manuale d’uso della strumentazione;
• sviluppare una procedura di prova sperimentale alternativa con lo scopo di migliorare la precisione e l’affidabilità della metodologia;
• confronto tra le due procedure al fine di evidenziarne la più efficace.

La strumentazione di misura

L’ACT (Acoustic Concrete Tester), sviluppata dalla Pile Dynamics Inc, è dotata dei seguenti componenti:

• unità centrale con display touchscreen;
• n. 2 cavi schermati per il collegamento delle sonde;
• n. 2 sonde (trasduttori piezoelettrici);
• memoria flash per il salvataggio dei dati;
• batteria incorporata;
• alimentatore.

L’Acoustic Concrete tester è uno strumento di misura basato sulla propagazione di onde acustiche, in grado di convertire direttamente il segnale di risposta registrato nel dominio del tempo (in termini di spostamenti ortogonali alla superficie nel tempo) nel dominio della frequenza.

L’impulso viene generato da un trasduttore piezoelettrico (sonda emittente), il quale attraversato da una differenza di potenziale é in grado di generare delle onde elastiche, queste ultime vengono trasferite all’elemento oggetto d’indagine accoppiando la sonda con la superficie di prova interponendo un opportuno materiale di accoppiamento tra i suddetti elementi al fine di garantire una buona trasmissione dell’impulso.

Le onde elastiche propagano all’interno dell’elemento e vengono riflesse in prossimità delle soluzioni di continuità delineate dall’interfaccia tra due materiali con diversa impedenza acustica (calcestruzo-aria; calcestruzzo-guaina; calcestruzzo-ghiaia).

Le riflessioni così generate saranno registrate dalla sonda ricevente in termini di spostamenti ortogonali alla superficie nel tempo. Successivamente lo strumento converte in modo automatico il segnale nel dominio della frequenza mediante l’applicazione della trasformata di Fourier individuando la frequenza dominante o di spessore (FR) contenuta nello spettro ottenuto.

Applicando il principio dell’analisi in frequenza, il quale ci dice che esiste un’unica relazione tra la frequenza dominante e lo spessore, è quindi possibile, nota la velocità di propagazione delle onde P (Vp) caratteristica del mezzo indagato, determinare il valore dello spessore attraverso questi due parametri applicando la seguente relazione: ... segue in allegato

NELL'ARTICOLO COMPLETO: LA PROCEDURA DI PROVA E LE CONCLUSIONI