L’acronimo EMA (Electromagnetic-Acoustic) indica la tecnologia del trasduttore elettromagnetico acustico, una metodologia d’indagine ultrasonica che sfrutta meccanismi elettromagnetici per generare l’onda acustica direttamente all’interno del materiale indagato.

A differenza delle tecniche ultrasoniche convenzionali, la tecnologia EMAT non richiede l’impiego di alcun fluido di accoppiamento acustico (couplant-free). Lo spessimetro NOVOTEST UT-3M-EMA rappresenta una soluzione altamente competitiva nel settore NDT (Non-Destructive Testing) per la misurazione degli spessori su componenti metallici.

2. Vantaggi Principali e Caratteristiche Operative

A. Requisiti Minimi per la Preparazione delle Superfici (Lift-Off fino a 6 mm)

• La tecnologia EMA consente di operare mantenendo un traferro (lift-off) tra la sonda e la superficie del pezzo fino a 6 mm.

• Ciò permette all’UT-3M-EMA di effettuare misurazioni accurate anche in presenza di strati superficiali di ossido, ruggine, polvere, vernice o altre sostanze protettive che altrimenti dovrebbero essere rimosse preventivamente.

• Non è necessario l’uso di alcun fluido o gel d’accoppiamento. L’impiego della sonda EMAT in combinazione con un carrello porta-sonda ottimizza ulteriormente le operazioni di scansione continua.

B. Ampio Campo di Misura

• Un vantaggio significativo rispetto ai dispositivi della concorrenza è l’estesa gamma di spessori misurabili: lo spessimetro NOVOTEST UT-3M-EMA consente rilevamenti da un minimo di 0,5 mm ad oltre 200 mm.

C. Facilità di Misurazione e Ancoraggio Magnetico

• Basandosi in parte sulla tecnologia magnetica, la sonda può collegarsi e fissarsi saldamente anche su superfici metalliche verticali o sopratesta.

• Questo consente all’operatore di condurre le verifiche e calibrare il blocco elettronico in tutta sicurezza con la sonda ancorata alla superficie.

D. Versatilità di Analisi e Modalità di Rappresentazione

• UT-3M-EMA offre diverse modalità di visualizzazione grafica ed elaborazione del segnale per adattarsi alle differenti esigenze di cantiere ed industriali.

• Visualizzazioni disponibili: A-Scan (forma d’onda) e B-Scan (profilo di spessore).

• Algoritmi di rilevamento del tempo di volo: modalità di regolazione automatica e modalità manuali PEAK-PEAK, FRONT, ECHO ed ECHO-ECHO.

E. Robustezza Costruttiva e Autonomia Elevata

• Il dispositivo è racchiuso in una custodia metallica resistente e leggera.

• Su richiesta, lo strumento può essere fornito in versione antipolvere e impermeabile con grado di protezione IP65.

• È dotato di batterie agli ioni di litio ad alta capacità per una lunga durata d’esercizio. Su richiesta, l’autonomia può essere ulteriormente estesa fino a 30 ore di lavoro continuo con una singola carica.

3. Scheda Tecnica Sintetica

4. Normativa di Riferimento per Controlli EMAT

• UNI EN ISO 16809: Prove non distruttive – Misurazione dello spessore mediante ultrasuoni.

• ASTM E1816: Standard Practice for Ultrasonic Testing Using Electromagnetic Acoustic Transducer (EMAT) Techniques.

• NTC 2018 (D.M. 17 Gennaio 2018): Capitolo 11 – Controlli non distruttivi sulle strutture in acciaio.

Il Pacometro o Concrete covermeter/Rebar locator, è uno strumento utile a rilevare in modo rapido e non distruttivo la presenza e la direzione delle barre di armatura all’interno di elementi in calcestruzzo, fornendo inoltre una stima del loro diametro e del copriferro.

Ho evidenziato in grassetto stima del diametro e del copriferro in quanto in vendita sono presenti strumenti denominati semplicemente “rilevatori di ferri” (a volte erroneamente definiti pacometri) che non sono in grado di stimare tali parametri.

Infatti, la normativa BS 1881 204-88 (ancora in vigore) definisce i principi di funzionamento del pacometro — inteso come strumento idoneo a stimare posizione, profondità e dimensione delle barre d’armatura nel calcestruzzo — e ne descrive le modalità di utilizzo, le applicazioni, la precisione attesa e i fattori che possono influenzare i risultati.

Il principio di funzionamento di un pacometro si basa sul fatto che, quando il campo elettromagnetico generato dalla sonda si trova nelle vicinanze di un’armatura o di un oggetto metallico, le sue linee di forza vengono distorte. I principi fisici coinvolti sono:

• Correnti parassite (Eddy currents): I pacometri basati su questo principio funzionano a frequenze di circa 1 kHz e sono sensibili alla presenza di qualsiasi metallo conduttore.
• Induzione magnetica: Il principio utilizzato è simile a quello di un trasformatore, in cui una o due bobine portano la corrente di pilotaggio, mentre una o due ulteriori bobine rilevano la tensione trasferita attraverso il circuito magnetico formato dalla sonda e dall’armatura. Tali strumenti risultano meno sensibili ai materiali non magnetici..

Oltre che con il pacometro, le armature all’interno del calcestruzzo possono essere rilevate con uno strumento tecnologicamente molto avanzato: il Georadar (Ground Penetrating Radar – GPR). Il GPR utilizza le onde elettromagnetiche per individuare materiali con caratteristiche fisico-elettriche differenti. La frequenza del segnale emesso può variare da decine di MHz a oltre 2,5 GHz; nello specifico, per le indagini sul calcestruzzo armato si impiegano antenne con frequenze comprese tra 1 GHz e 2,7 GHz.

I dati ottenuti con le indagini Georadar possono essere visualizzati in tempo reale e successivamente rielaborati in ufficio per un’analisi più approfondita. Le “anomalie” fisico-elettriche (come armature, vuoti o materiali diversi dal calcestruzzo) possono così essere ricostruite e visualizzate anche in 3D.

Ma quali sono le differenze fra il Georadar e il Pacometro?

Quindi, rispondendo alla domanda se il pacometro sia ancora utile, personalmente ritengo che sia ancora uno strumento indispensabile. La soluzione migliore è utilizzarli entrambi: il pacometro per stimare il diametro e il copriferro, e il Georadar per estendere l’area d’indagine e ridurre i tempi in cantiere.

Struttura indagata

Il ponte è stato costruito nel 1939 dall’impresa “Ing. Puricelli – Impresa Lavori Pubblici” e ha una lunghezza totale di 55 m suddivisa su cinque campate.

Scopo della prova

Lo scopo della prova era quello di ottenere le curve carico-cedimento misurate sperimentalmente, per permettere la successiva elaborazione di tali dati e stimare analiticamente la capacità portante della palificata.

Esecuzione prova di carco

L’applicazione del carico è stata effettuata in maniera graduale e in modo “quasi statico”, al fine di annullare qualsiasi effetto dinamico inerziale sulla struttura.

Per osservare i movimenti verticali della pilastrata sono stati posizionati sull’estradosso dell’impalcato otto chiodi topografici (sia sul lato monte che sul lato valle) e un caposaldo posto a distanza dalla zona di prova.

Il carico massimo di 63.040 kg era composto da dieci blocchi di calcestruzzo da 1 m³ ciascuno e da un camion a quattro assi carico di ghiaia.

Durante le operazioni di prova, la struttura è stata interdetta al traffico mediante transennature e cartelli che avvisavano la popolazione della chiusura già da diversi giorni. Ad avvenuto posizionamento delle zavorre in calcestruzzo, si è provveduto a portare in stazionamento l’autocarro, fatto avanzare lungo il piano viario a velocità ridotta (max. 5 km/h) al fine di evitare brusche frenate e conseguenti effetti inerziali parassiti.

Il committente ha richiesto la verifica statica del solaio del primo piano per un carico distribuito di 350 kg/m². La struttura portante è caratterizzata da un’orditura principale costituita da travi lignee a sezione squadrata con un interasse di circa 35 cm.Considerando il comportamento del solaio come schema di trave appoggiata-appoggiata e impostando l’equivalenza dei momenti massimi tra la porzione di solaio totalmente caricata e quella parzialmente caricata, il carico equivalente q_t da applicare mediante serbatoio è stato calcolato con la seguente relazione:

q_t=qL²/(2Lb-b²)

Dove:

• q_t è il carico effettivo da applicare sulla superficie della piscina;

• q è il carico di progetto (350 kg/m²);

• L è la luce netta del solaio;

• b è la lunghezza della piscina di carico.

Pertanto, il carico teorico distribuito di 350 kg/m² corrisponde a un carico effettivo sulla superficie d’impronta pari a 390 kg/m², equivalente a un volume di 3.276 litri d’acqua. La quantità d’acqua è stata poi incrementata fino a 3.600 litri (circa il 10% in più) per tenere conto della collaborazione trasversale delle travi adiacenti.

Per la sollecitazione del solaio è stata impiegata una piscina in PVC di dimensioni 4,00 X 2,10 m (superficie in pianta di 8,4 m²).

Il monitoraggio dei movimenti verticali (cedimenti/freccia) è avvenuto mediante il posizionamento di tre sensori di spostamento (trasduttori):

• 1° sensore: posizionato in mezzeria della trave maggiormente sollecitata;

• 2° sensore: posizionato in corrispondenza dell’appoggio;

• 3° sensore: posizionato lateralmente per valutare la collaborazione trasversale del solaio.

Le strutture portanti dei 4 corpi di fabbrica controllati sono realizzate interamente in calcestruzzo armato, con pilastri di varia sezione e solai in latero-cemento di altezza variabile tra 30 cm e 50 cm; le travi di piano sono prevalentemente a spessore di solaio. Il sistema di fondazione è di tipo superficiale, costituito da un reticolo di travi rovesce incrociate integrate da una platea di chiusura in c.a. a contatto con il terreno.

2. Modalità di Acquisizione in Campagna

Per la caratterizzazione dinamica delle strutture sono state effettuate complessivamente 11 misurazioni del rumore di fondo (microtremori ambientali), distribuite in ragione di 3 stazioni di misura per ciascun fabbricato (ad eccezione di una stazione).

Le registrazioni sono state eseguite ai diversi livelli dei corpi di fabbrica, allineando le stazioni lungo la medesima verticale ed orientando gli assi di misura dello strumento in modo coincidente con gli assi principali (longitudinale L e trasversale T) dell’edificio.

La registrazione dei segnali dinamici è stata condotta mediante un tromografo digitale dotato di tre canali velocimetrici ortogonali. La terna di geofoni interni è così orientata:

• Direzione L (Longitudinale): piano orizzontale;

• Direzione T (Trasversale): piano orizzontale;

• Direzione Z (Verticale): asse ortogonale al piano di calpestio.

3. Elaborazione dei Dati Dinamici (Software Geopsy)

I segnali velocimetrici acquisiti sono stati successivamente processati ed elaborati mediante l’impiego del software open-source Geopsy.

La procedura di elaborazione dati si è articolata nelle seguenti fasi:

1. Filtering e Cleaning: pulizia dei tracciati temporali dal rumore antropico ed occasionale (passaggi pedonali, picchi transitori isolati);

2. Windowing: selezione delle finestre temporali stazionarie di segnale significativo;

3. Analisi Spettrale (FFT): applicazione della Trasformata Rapida di Fourier (Fast Fourier Transform) per la determinazione degli spettri di risposta in frequenza lungo i tre assi (L, T, Z), al fine di identificare i modi e le frequenze fondamentali di oscillazione (f0) dei fabbricati.

Su incarico di una società d’ingegneria di Roma, nel mese di novembre 2015 è stata condotta una prova di carico statico su un solaio in latero-cemento situato presso il Laboratorio Analisi Urgenze dell’Azienda Ospedaliera di Padova.

Le operazioni di prova sono state eseguite da operatori accreditati e certificati da RINA S.p.A. (organismo accreditato ACCREDIA) di III° Livello per l’esecuzione di Prove Non Distruttive (PND) su strutture in c.a., c.a.p. e muratura, in conformità alla norma UNI EN ISO 9712.

L’indagine è stata richiesta per la verifica della risposta statica e deformativa del solaio del piano rialzato, avente una luce netta di calcolo pari a 6,00 m, sottoposto a un carico di prova distribuito equivalente pari a 300 kg/m² (3,00 kN/m²).

2. Schema di Carico e Sistema di Contrasto

Onde evitare l’impiego di zavorre ingombranti e l’esecuzione di carotaggi/fori passanti sull’impalcato, si è optato per un’applicazione concentrata della forza equivalente tramite martinetto idraulico a spinta con capacità nominale fino a 25 t (250 kN).

• Ripartizione della spinta: In corrispondenza dell’estradosso/intradosso del punto di tiro, la spinta del pistone è stata ripartita mediante l’interposizione di un profilo metallico ad alta rigidità (trave in acciaio/putrella HEB) della lunghezza di 1,00 m.

• Misura del carico: La forza applicata dal martinetto è stata monitorata in continuo mediante due trasduttori di pressione idraulica montati in serie al circuito di spinta della pompa idraulica.

3. Sistema di Misura delle Deformazioni e Acquisizione Dati

Per rilevare la freccia di inflessione e la linea elastica del solaio durante le fasi di carico e scarico, sono stati posizionati 5 trasduttori di spostamento ad alta precisione (LVDT / potenziometrici) disposti secondo la seguente configurazione:

• 2 trasduttori agli appoggi: per la misura ed il recupero dei cedimenti vincolari strutturali;

• 1 trasduttore in mezzeria: posizionato sulla verticale dell’asse di applicazione del carico;

• 2 trasduttori laterali: posizionati rispettivamente a 1,00 m e 2,00 m dalla mezzeria, per valutare il grado di collaborazione trasversale e la distribuzione del carico tra i travetti adiacenti.

I 5 sensori di spostamento e le celle di carico/pressione sono stati collegati a una centralina di acquisizione dati automatica a 16 canali (risoluzione 16 bit), interfacciata in tempo reale via USB 2.0 a un PC di gestione per il monitoraggio continuo delle curve carico-deformazione (σ – ε).

Nell’ambito degli studi preliminari per la valutazione della sicurezza sismica e per la messa in sicurezza dell’immobile, è stata condotta una campagna di indagini non distruttive (PND). Lo scopo principale dell’intervento è stato quello di caratterizzare lo stato conservativo, la tipologia costruttiva e i dettagli di vincolo dei controsoffitti e dei solai a copertura di diversi ambienti collocati al piano terra, al primo e al secondo piano.

Per la diagnosi strutturale sono state integrate tre differenti tecniche d’indagine: termografia ad infrarossi, ispezioni endoscopiche e rilievi Georadar (GPR).

1. Termografia all’Infrarosso (IRT)

L’indagine termografica è stata condotta anche in assenza di un impianto di riscaldamento attivo: il flusso termico naturale presente nella struttura è risultato comunque sufficiente per delineare l’orditura strutturale dei solai.

Per ottimizzare la risoluzione dei termogrammi ed evitare fenomeni di riflessione o sovraesposizione, alcune riprese sono state eseguite in condizioni di assenza di luce artificiale; in tali contesti, per il confronto visivo, sono state allegate le corrispondenti fotografie nel campo del visibile acquisite mediante fotocamera digitale.

• Esito dell’indagine: È stata individuata la presenza di soffitti a volta realizzati in cannicciato (camorcanna). Le centine in legno si attestano inferiormente al di sopra di una risega in gesso, per poi proseguire e terminare superiormente in corrispondenza del bordo del profilo rettangolare rilevato nella fascia alta del soffitto.

2. Ispezione Endoscopica

Le indagini condotte mediante endoscopio flessibile ad alta risoluzione all’interno delle cavità e delle intercapedini hanno confermato pienamente il quadro tipologico emerso dai termogrammi.

• Esito dell’indagine: È stato accertato il buono stato di conservazione sia delle centine in legno che della stuoia in cannicciato. Dal punto di vista costruttivo, il cannicciato si interrompe a circa 30 cm prima del cornicione perimetrale; da quel punto in poi l’intonaco presenta uno spessore pieno compreso tra 4 e 5 cm.

3. Indagine Georadar (GPR)

I profili radar-stratigrafici sono stati acquisiti lungo una griglia di scansione a direzioni ortogonali con interasse variabile. La tecnica ha consentito di ricostruire la geometria interna dei componenti, individuare le interfacce tra materiali con differenti proprietà elettromagnetiche, nonché valutare spessori e profondità degli elementi sepolti.

• Esito dell’indagine: Nei profili georadar eseguiti in corrispondenza del locale di disimpegno, nei primi 7 m di scansione è nettamente visibile l’intradosso della volta a botte con testa di padiglione lunettata (a copertura dell’Aula 06 al piano terra); nella porzione finale del tracciato si rileva invece il passaggio a un solaio in calcestruzzo armato, con barre d’armatura disposte a un interasse costante di circa 20 cm.