DIAGNOSTICA La diagnosi del deterioramento di un edificio consiste nella raccolta di dati sperimentali, che consente di stabilire le cause del deterioramento della struttura in genere, e del degrado dei materiali in particolare. Prove distruttive Prove Non Distruttive Risultati Sperimentali DIAGNOSI Informazioni al contorno

MANUFATTO Rilievo grafico e fotografico Ricerche geotecniche e strutturali Ricerche ambientali Indagini in situ Ricerche Storiche Campionamento Indagini di laboratorio (DSITRUTTIVE) Indagini preliminari Indagini NON DISTRUTTIVE NORMAL 20/85

DEFINIZIONE Tali indagini si basano su tecniche che non determinano modificazioni permanenti dell’oggetto esaminato, sia per ciò che concerne le caratteristiche macro e microscopiche (statiche, dinamiche, di porosità, ecc.) sia l’aspetto estetico (forma, superficie, colore). INDAGINI NON DISTRUTTIVE carte del rischio Consentono la compilazione di carte del rischio del bene architettonico in relazione al suo stato attuale di degrado e del prevedibile decadimento futuro.

INDAGINI NON DISTRUTTIVE Le indagini non distruttive possono essere suddivise in due gruppi: Analisi passive Analisi passive, fanno riferimento, tramite la strumentazione utilizzata, a quei fenomeni fisici che si verificano naturalmente e che permettono di essere rilevati senza chiedere interventi artificiali di stimolazione. Analisi attive Analisi attive, richiedono una sollecitazione artificiale, anche di piccola entità, che può essere meccanica, elettrica, termica, acustica, ecc. a seconda dei fenomeni fisici che gli strumenti devono rilevare.

INDAGINI NON DISTRUTTIVE Le principali tecniche di indagine non distruttiva sono: -F-Fotografia -T-Termografia -A-Auscultazione sonica -I-Indagine ultrasonica -M-Magnetometria -E-Endoscopia -S-Sclerometria

Le principali tecniche di indagine non distruttiva sono: -F-Fotografia -T-Termografia -A-Auscultazione sonica -I-Indagine ultrasonica -M-Magnetometria -E-Endoscopia -S-Sclerometria

Che cos’è la termografia? Tutti i corpi emettono radiazione elettromagnetica in dipendenza dalla propria temperatura. Dalla misura della radiazione emessa da un corpo può quindi essere ricavata la sua temperatura senza alcun contatto. La termografia sfrutta la capacità di alcuni dispositivi di rivelare l’intensità della radiazione nella zona termica dello spettro elettromagnetico, cioè una regione dell'infrarosso. La termocamera rileva la radiazione elettromagnetica emessa da ogni punto dell’oggetto e la rappresenta in un'immagine in livelli di grigio, visualizzabile a monitor. La termografia infrarossa è quindi una tecnica di misura non invasiva per immagini della temperatura superficiale dei corpi. TERMOGRAFIA

Questa tecnica si fonda sul principio in base al quale qualsiasi oggetto che si trova ad una data temperatura emette un flusso di energia: E =  T 4 dove T è la temperatura in °K della superficie dalla quale proviene il flusso energetico E (in W/m 2 ),  è la costante di Stefan-Bolzmann ed  una costante adimensionale, detta EMISSIVITA’, che dipende dal materiale che costituisce la superficie. TERMOGRAFIA

a) Muratura mista in fase di irraggiamento b) Muratura in fase di emissione e relativo profilo termico TERMOGRAFIA

Valori di calore specifico, conducibilità termica ed emissività per alcuni materiali Da “Metodologie d’analisi del degrado dei beni architettonici”, A. Negro TERMOGRAFIA

In particolare: TERMOGRAFIA

Schematizzazione di un’apparecchiatura per termografia Mediante un sistema ottico (costituito da varie lenti) ed elettrico (capace di tramutare in un segnale elettrico l’intensità della radiazione ricevuta) le differenze di temperatura vengono registrate, attraverso un termogramma consistente nella registrazione grafica di tonalità monocromatiche (varianti dal bianco al nero) proporzionali alle diverse temperature. TERMOGRAFIA

TERMOGRAFIA DI UN EDIFICIO Le zone più fredde sono di colore blu, quelle più calde hanno colorazioni variabile tra giallo e rosso Pilastri in calcestruzzo armato TERMOGRAFIA

CAMPI DI APPLICAZIONE La termografia consente di evidenziare, in una stessa struttura, le diversità degli elementi che la compongono e dovute a: -Forme preesistenti, modifiche strutturali;Forme preesistenti, -Fessurazioni, differenze di umidità; -Impianti elettrici, termici, idraulici, fognari e canne fumarie; -Materiali diversi usati nella costruzione o in precedenti restauri. TERMOGRAFIA

CAMPI DI APPLICAZIONE Una particolare applicazione della termografia consiste nel rilevare la distribuzione superficiale dell’umidità: Riscaldando omogeneamente la superficie della muratura, la temperatura raggiunta da ogni elemento superficiale dipende fortemente dal contenuto d’umidità localmente presente: l’aumento di temperatura nelle zone più umide sarà minore che in quelle più asciutte. TERMOGRAFIA

Termografia per rilevare la distribuzione dell’umidità (maggiore nelle zone più scure) Nota Bene: questa tecnica consente di documentare comparativamente solo lo stato igrometrico della superficie ma non delle zone più interne. TERMOGRAFIA

Dimostrazione dell’umidità capillare in materiali da costruzione per l’edilizia

INDAGINI NON DISTRUTTIVE Le principali tecniche di indagine non distruttiva sono: -F-Fotografia -T-Termografia -A-Auscultazione sonica -I-Indagine ultrasonica -M-Magnetometria -E-Endoscopia -S-Sclerometria

La tecnica si basa sulla misurazione del tempo impiegato dalle onde soniche (di frequenza compresa tra 16Hz e 20kH) nell’attraversare un determinato percorso all’interno di un materiale. Tale tecnica può risultare molto utile nel caso si voglia evidenziare una discontinuità in un mezzo, in quanto le onde soniche in presenza di una discontinuità vengono in parte rifratte e in parte riflesse. AUSCULTAZIONE SONICA

Lo stesso principio può essere utilizzato nell’auscultazione sonica per trasmissione: in questo caso la sorgente ed il sensore (s) sono posti sulle due facce opposte ad esempio di una muratura. Muovendo la sorgente ed il sensore lungo l’altezza della muratura è possibile registrare eventuali discontinuità del materiale che compone la struttura. AUSCULTAZIONE SONICA

INDAGINI NON DISTRUTTIVE Le principali tecniche di indagine non distruttiva sono: -F-Fotografia -T-Termografia -A-Auscultazione sonica -I-Indagine ultrasonica -M-Magnetometria -E-Endoscopia -S-Sclerometria

Si basa sullo studio delle modalità di propagazione delle onde di vibrazione meccanica del materiale da controllare. In presenza di un dissesto locale del materiale la velocità di propagazione delle onde risulta modificata. Onde ultrasoniche Frequenze superiori a 20kHz e fino a 1000MHz Si trasmettono molto facilmente e per lunghe distanze attraverso i liquidi e soprattutto i solidi INDAGINE ULTRASONICA

Il principio del metodo Se il mezzo attraversato è omogeneo ed isotropo si formano due tipi di onde: Onde longitudinali o onde P, corrispondenti a vibrazioni parallele alla direzione di propagazione delle onde Onde trasversali o onde S, corrispondenti a vibrazioni perpendicolari alla direzione di propagazione delle onde Per scopi diagnostici si usano le onde P la cui velocità V in un materiale è: INDAGINE ULTRASONICA

E d è il modulo elastico dinamico del materiale attraversato dalle onde ultrasonore  ρ la densità del materiale ν il modulo di Poisson Velocità del suono in: -Aria 331 m/s -Acqua 1430 m/s -Malta da intonaco 1040 m/s -Metalli 5000 m/s

Impedenza Acustica Esprime la resistenza che un materiale presenta nei confronti della propagazione del fascio ultrasonico. I materiali con elevata impedenza acustica diminuiscono l’intensità del fascio di onde ultrasoniche che lo attraversano. Z =  V Velocità di propagazione Densità del materiale Aria g/cm 2 ; Acqua 1.48 g/cm 2 ; Alluminio 18.1 g/cm 2 INDAGINE ULTRASONICA

Se si evidenziano variazioni delle velocità di propagazione lungo una certa direzione di una struttura di spessore nominale costante, ciò può essere imputato a: Variazioni di materiale (variando il materiale varia E d ) Presenza di cavità o fessure (varia  passando dal materiale al vuoto) Interpretazione dei risultati INDAGINE ULTRASONICA

Risoluzione laterale Capacità dello strumento di distinguere oggetti disposti perpendicolarmente alla direzione di propagazione delle onde. Solo nei casi A e B si possono differenziare oggetti a stretto contatto, dato che la divergenza del fascio è minore o uguale alla loro distanza N.B. si ottiene un’elevata risoluzione laterale con un fascio di onde con una piccola divergenza, cioè con onde aventi alta frequenza INDAGINE ULTRASONICA

Risoluzione assiale Capacità dello strumento di distinguere due oggetti disposti parallelamente alla direzione di propagazione del fascio. Dipende dalla lunghezza d’onda del raggio ultrasonico, più è piccola minore risulta la distanza tra due oggetti che possono essere risolti INDAGINE ULTRASONICA N.B. anche la risoluzione assiale aumenta all’aumentare della frequenza.

Lo strumento Sonda emittente Sonda ricevente Oscilloscopio Il segnale elettrico viene rappresentato in modo da poterne misurare il tempo t intercorso tra l’emissione e la ricezione Tracce dell’oscilloscopio

CAMPI DI APPLICAZIONE Si possono eseguire tre tipi di misure le quali permettono di mettere in evidenza il degrado o i difetti che possono trovarsi sulla superficie o all’interno del materiale. In superficie Per irraggiamento Per trasparenza

CAMPI DI APPLICAZIONE misure di superficie Le misure di superficie consentono di individuare le alterazioni del materiale in prossimità della sua parte superficiale.

CAMPI DI APPLICAZIONE misure per irraggiamento Le misure per irraggiamento forniscono informazioni sull’omogeneità del materiale a diverse profondità dalla superficie. (viene usato quando due superfici della struttura sono perpendicolari o parallele)

CAMPI DI APPLICAZIONE misure per trasparenza Le misure per trasparenza consentono di auscultare il materiale in tutto il suo spessore. Possono essere individuati e studiati materiali diversi all’interno di uno stesso manufatto.

ESPRESSIONE DEI RISULTATI In relazione agli obiettivi della ricerca i risultati possono essere espressi per confronto o per riferimento ad una misura di taratura. Correlazioni tra velocità del suono, la resistenza a compressione e la densità. E’ possibile passare da valutazioni relative ad indicazioni di valori di resistenza a compressione se si dispone d’opportune curve di taratura.

INDAGINI NON DISTRUTTIVE Le principali tecniche di indagine non distruttiva sono: -F-Fotografia -T-Termografia -A-Auscultazione sonica -I-Indagine ultrasonica -M-Magnetometria -E-Endoscopia -S-Sclerometria

Questa tecnica consente di individuare materiali ferromagnetici nascosti nella muratura. Se un conduttore elettrico di lunghezza l si muove con una velocità v attraverso un campo magnetico B, all’estremità del conduttore si genera una differenza di potenziale e così calcolabile: e = Blv MAGNETOMETRIA

LO STRUMENTO Il magnetometro è costituito da una sonda che viene mossa sulla superficie della struttura oggetto dell’indagine. La sonda consiste di una bobina attraversata da una corrente ad alta frequenza e costante che genera un campo magnetico alternato.

CAMPI DI APPLICAZIONE Rilievo delle gabbie di armatura nei pilastri e nelle travi. Rilievo di forme, dimensioni e disposizione di ogni tipo di rinforzo metallico presente nella muratura. Rilievo della geometria degli impianti idrico-sanitari. NOTA BENE: è un indispensabile supporto all’indagine termografica.

INDAGINI NON DISTRUTTIVE Le principali tecniche di indagine non distruttiva sono: -F-Fotografia -T-Termografia -A-Auscultazione sonica -I-Indagine ultrasonica -M-Magnetometria -E-Endoscopia -S-Sclerometria

L’endoscopia è un metodo di indagine che permette di osservare direttamente l’interno di manufatti e di strutture altrimenti non visibili direttamente. L’endoscopio è costituito da una sonda che va inserita nella struttura da esaminare effettuando un foro di circa 2 cm con una carotatrice. Nota bene: la prova è distruttiva ma non invasiva in quanto lo strumento non interagisce con il materiale con il quale viene a contatto. L’endoscopia fornisce un’immagine della situazione di fatto, quindi non implica elaborazioni successive ovvero interpretazioni delle informazioni. ENDOSCOPIA

GLI STRUMENTI Gli strumenti possono essere suddivisi in tre categorie 1. Endoscopio rigido E’ costituito da un tubo rigido contenente prismi e lenti che consentono il trasferimento dell’immagine da un’estremità del tubo (obiettivo) all’altra (oculare).

2. Endoscopio flessibile E’ costituito da due fasci coassiali di fibre ottiche: il fascio centrale trasporta l’immagine dall’obiettivo all’oculare, mentre le fibre esterne trasportano la luce che permette l’illuminazione della cavità sottoposta ad indagine.

3. Videoscopio E’ costituito da una sonda flessibile alla quale è abbinato un microsensore televisivo. Immagini dalle lezioni dell’Arch. Luisa de Marco – Corso di Laurea in restauro architettonico

INDAGINI NON DISTRUTTIVE Le principali tecniche di indagine non distruttiva sono: -F-Fotografia -T-Termografia -A-Auscultazione sonica -I-Indagine ultrasonica -M-Magnetometria -E-Endoscopia -S-Sclerometria

Questa è una prova che consente di valutare la durezza del materiale, tali valori possono poi essere convertiti in resistenza meccanica a compressione. Lo sclerometro è un apparecchio che serve a misurare la durezza di un materiale: si basa sul principio che il rimbalzo di una massa metallica che percuote una superficie dipende dalla durezza della superficie stessa. SCLEROMETRIA