Gallerie di derivazione: verifiche NDT per l esistente e per le nuove realizzazioni

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1 Ispezione e manutenzione di impianti idroelettrici Gallerie di derivazione Gallerie di derivazione: verifiche NDT per l esistente e per le nuove realizzazioni Giacinto Porco Università della Calabria Dipartimento di Ingegneria Civile

2 Gallerie di derivazione Controlli sui materiali Controlli globali o strutturali

3 Controlli sui materiali

4 Prove sul Calcestruzzo Prove Distruttive Prove di Laboratorio Prove Semi - Distruttive Prove in Sito Prove Non Distruttive Prove di Compressione Prove di Flessione Prove di Trazione Carotaggi Microcarotaggi Metodi Elettromagnetici Metodi Chimici Metodi Meccanici Metodi Acustici Metodi Combinati

5 Riferimenti normativi Prove semi distruttive: Carotaggi UNI EN :2009 Prove con martinetti piatti ASTM C a Prove non distruttive: Prove di Carbonatazione UNI 9944:1992 Metodo Sclerometrico UNI EN :2012 Metodo Pull-Out UNI EN :2005 Metodo Ultrasonoro UNI EN :2005 Indagine Pacometrica BS :1988 Prova Penetrometrica ASTM C 803

6 Prove Non Distruttive Metodi Elettromagnetici

7 Prove non distruttive metodi elettromagnetici Indagine Pacometrica Il pacometro è uno strumento digitale che permette di rilevare in maniera non distruttiva la presenza, la direzione e il diametro delle barre di armatura all'interno di elementi in calcestruzzo armato e permette inoltre la misura dello spessore del copriferro e l'interferro dei tondini di acciaio.

8 Prove Semi - Distruttive Prove in sito

9 Prove semi distruttive Prove in sito Carotaggi Il carotaggio è la metodologia di prova più valida e diretta per la determinazione delle resistenze in opera. I valori caratteristici sono valutati su provini cilindrici che provengono dall immobile oggetto di indagine e sono rappresentativi dell intera storia del calcestruzzo in opera. Il diametro delle carote è di cm, in ogni caso almeno tre volte il diametro massimo dell aggregato.

10 Prove semi distruttive Prove in sito Microcarotaggi Con il microcarotaggio si prelevano campioni per determinare la misura della profondità degli strati carbonatati. Il diametro delle microcarote è di 2 3 cm come descritto nella norma UNI EN :2002.

11 Prove Non Distruttive Metodi chimici

12 Prove non distruttive metodi chimici Prova di carbonatazione La carbonatazione è un processo chimico, naturale o artificiale, per cui una sostanza, in presenza di anidride carbonica, dà luogo alla formazione di carbonati. La profondità di carbonatazione si può determinare mediante la semplice prova alla fenolftaleina: sulla superficie del campione, subito dopo l estrazione, si spruzza, mediante nebulizzatore, una soluzione di fenolftaleina all 1% di alcool etilico. Il calcestruzzo carbonatato non modifica il suo colore, mentre il calcestruzzo non ancora raggiunto dal fenomeno assume il tipico colore rosa della fenolftaleina in ambiente alcalino.

13 Prove non distruttive metodi chimici Valutazione penetrazione da cloruri I cloruri possono penetrare dall ambiente esterno (strutture marine, opere stradali) e danneggiare il film passivante che protegge le armature. Il contenuto di cloruri necessario per danneggiare il film che protegge le armature dipende dal loro Potenziale, che a sua volta è legato alla quantità di ossigeno che raggiunge la loro superficie. La distruzione del film protettivo provocata dai cloruri solitamente è localizzata (pitting).

14 Prove Non Distruttive Metodi meccanici

15 Prove non distruttive metodi meccanici Metodo di penetrazione Il metodo di penetrazione con sonde Windsor è un metodo meccanico non distruttivo. Consiste nella misurazione della resistenza del calcestruzzo in opera mediante la misurazione della profondità di penetrazione raggiunta da una speciale sonda nel calcestruzzo. La resistenza a compressione del calcestruzzo è misurata attraverso l indice di penetrazione, che si legge su un rilevatore graduato con l ausilio di particolari tabelle di calibrazione, in dotazione allo strumento, che sono riferite al diametro dell aggregato ed alla sua durezza misurate secondo la scala di Mohs.

16 Prove non distruttive metodi meccanici Metodo di estrazione Il metodo di estrazione (Pull-Out) è una prova utilizzata per determinare le proprietà meccaniche del calcestruzzo in opera. Mediante l impiego di una curva di taratura è possibile stimare la resistenza a compressione del calcestruzzo sempre in sito. Le prove possono essere attuate in due modi: Determinazione della forza di estrazione mediante inserti postinseriti ad espansione geometrica e forzata Determinazione della forza di estrazione di un inserto pre-inglobato nel calcestruzzo

17 Prove non distruttive metodi meccanici Metodo sclerometrico Il metodo sclerometrico permette di determinare la durezza superficiale del calcestruzzo in opera. Tale metodo si basa sulla corrispondenza esistente tra il carico unitario di rottura a compressione e la durezza superficiale del conglomerato, misurando l energia elastica rimanente. Sono utilizzate per stimare, con le dovute limitazioni del procedimento, la resistenza a compressione del calcestruzzo in strutture già realizzate.

18 Prove Non Distruttive Metodi acustici

19 Prove non distruttive metodi meccanici Metodo ad ultrasuoni Il metodo ultrasonoro utilizza la velocità di propagazione dell onda ultrasonica longitudinale all interno della struttura in c.a.. La misura dei tempi di propagazione degli impulsi di vibrazione viene normalmente eseguita secondo le tre diverse modalità in relazione alla direzione di propagazione degli impulsi rispetto alle superfici di emissione e di ricezione della struttura.

20 Prove Non Distruttive Metodi combinati

21 Prove non distruttive metodi meccanici Metodo Sonreb La combinazione dei metodi non distruttivi mediante sclerometro ed ultrasuoni consente di ottenere risultati più attendibili sulla resistenza del calcestruzzo.

22 Prove sull acciaio Prove Distruttive Prove di Laboratorio Prove Semi - Distruttive Prove in Sito Prove Non Distruttive Prove di Piega Prove di Trazione Estrazione di barre Potenziale di corrosione Quattro elettrodi

23 Prove Distruttive Prove di laboratorio

24 Prove distruttive prove di laboratorio Prova di piega Scopo della prova è la determinazione del comportamento dei materiali metallici, attraverso la piega di una provetta rettilinea a sezione piena, circolare o poligonale, fino a deformazione plastica (quindi in presenza o meno di segni o cricche).

25 Prove distruttive prove di laboratorio Prova di trazione La prova di trazione su spezzoni derivanti da barre di acciaio viene effettuata al fine della determinazione dei valori di snervamento (fy) e di rottura (ft), dell allungamento % a rottura (Agt) e dell area della sezione equipesante (Aeq) dei provini prelevati in cantiere. I valori ricavati dalla prova andranno confrontati con i valori di accettazione prescritti dalla normativa.

26 Prove Semi - Distruttive Prove in sito

27 Prove semi distruttive prove in sito Estrazione di barra Vengono prelevati dei spezzoni di barre in sito per effettuare la prova di trazione al fine della determinazione dei valori di snervamento (fy) e di rottura (ft), dell allungamento % a rottura (Agt) e dell area della sezione equipesante (Aeq).

28 Prove Non Distruttive Metodo del potenziale di corrosione

29 Prove non distruttive Metodo del potenziale di corrosione Il metodo del potenziale di corrosione viene utilizzato per individuare le zone soggette a corrosione. Con tale metodo non è necessario rimuovere il copriferro. Può essere applicato: - in sito su qualsiasi parte dell armatura della struttura già esistente; - in sito su spezzoni di armatura appositamente predisposti; - in laboratorio su campioni appositamente costituiti. La tecnica consente di individuare, prima che il danno diventi evidente, le zone in cui le armature si corrodono.

30 Prove Non Distruttive Metodo dei quattro elettrodi

31 Prove non distruttive Metodo dei quattro elettrodi Una volta terminata la fase di innesco, la velocità di corrosione delle barre può essere correlata alla resistività del cls. (Attitudine di un corpo a condurre la corrente elettrica) La misura di resistività elettrica si effettua mediante il metodo cosiddetto dei quattro elettrodi. Si fa circolare una corrente tra i due elettrodi esterni e si rileva la differenza di potenziale tra i due interni. R= V/I

32 Controlli globali o strutturali

33 Monitoraggio mediante l acquisizione delle deformazioni in opera

34 Monitoraggio mediante l acquisizione delle deformazioni in opera Misuratori di deformazione a fibra ottica Sensori a fibra ottica SOFO

35 Monitoraggio mediante l acquisizione delle deformazioni in opera Misuratori di deformazione a fibra ottica Sensori a fibra ottica FBG

36 Monitoraggio mediante l acquisizione delle deformazioni in opera Misuratori di deformazione a fibra ottica Sensori a fibra ottica SCAIME

37 Monitoraggio mediante l acquisizione delle deformazioni in opera Architettura del sistema di monitoraggio per gallerie Centralina di Acquisizione dati Software di Gestione e Monitoraggio 4 Box Raccolta Cavi Sensore a Fibra Ottica 1 Internet Struttura Monitorata PC in controllo Remoto 6

38 Deformazione media 1-set-07 1-ott-07 1-nov-07 1-dic-07 1-gen-08 1-feb-08 1-mar-08 1-apr-08 1-mag-08 1-giu-08 1-lug-08 1-ago-08 1-set-08 1-ott-08 1-nov-08 1-dic-08 1-gen-09 1-feb-09 1-mar-09 1-apr-09 1-mag-09 1-giu-09 1-lug-09 1-ago-09 1-set-09 1-ott-09 1-nov-09 1-dic-09 1-gen-10 1-feb-10 1-mar-10 1-apr-10 1-mag-10 1-giu-10 1-lug-10 1-ago-10 1-set-10 1-ott-10 1-nov-10 1-dic-10 1-gen-11 1-feb-11 1-mar-11 1-apr-11 1-mag-11 1-giu-11 1-lug-11 1-ago-11 1-set-11 1-ott-11 1-nov-11 1-dic-11 1-gen-12 1-feb-12 1-mar-12 1-apr-12 1-mag-12 1-giu-12 1-lug-12 1-ago-12 1-set-12 1-ott-12 1-nov-12 Monitoraggio mediante l acquisizione delle deformazioni in opera Misure effettuate su fondazioni profonde Data -0, , Deformazione media del sensore 6238 applicato sul palo n 5 a partire dalla data 07/09/07 dopo 55 giorni di maturazione del calcestruzzo

39 Deformazione media 1-mag-08 1-giu-08 1-lug-08 1-ago-08 1-set-08 1-ott-08 1-nov-08 1-dic-08 1-gen-09 1-feb-09 1-mar-09 1-apr-09 1-mag-09 1-giu-09 1-lug-09 1-ago-09 1-set-09 1-ott-09 1-nov-09 1-dic-09 1-gen-10 1-feb-10 1-mar-10 1-apr-10 1-mag-10 1-giu-10 1-lug-10 1-ago-10 1-set-10 1-ott-10 1-nov-10 1-dic-10 1-gen-11 1-feb-11 1-mar-11 1-apr-11 1-mag-11 1-giu-11 1-lug-11 1-ago-11 1-set-11 1-ott-11 1-nov-11 1-dic-11 1-gen-12 1-feb-12 1-mar-12 1-apr-12 1-mag-12 1-giu-12 1-lug-12 1-ago-12 1-set-12 1-ott-12 1-nov-12 Monitoraggio mediante l acquisizione delle deformazioni in opera Misure effettuate su membrature portanti esterne o superficiali Data 0, , , , , Deformazione media del sensore 6652 applicato sul pilastro n 5 a partire dalla data del 16/05/2008 dopo 10 giorni di maturazione del calcestruzzo

40 Materiale disponibile su Spin-off dell Università della Calabria