Metodologia di indagine

Le prove soniche sfruttano la propagazione nel materiale di onde elastiche di compressione generate da un breve impatto elasto-meccanico sulla superficie, per indagare la condizione del materiale nel suo interno. Un martello strumentato (ossia dotato di una cella di carico nella testa d’impatto, e collegato ad un sistema di acquisizione che consente di registrare la funzione tempo-ampiezza della forza esercitata all’impatto) e’ la fonte dell’onda acustica (generalmente di frequenza inferiore ai 10 kHz) che si genera dall’impatto della massa battente sulla superficie di prova. L’energia meccanica si trasforma in energia acustico-vibrazionale e l’onda si propaga nel semispazio omogeneo isotropo, se tale e’ il materiale indagato, come fronti d’onda approssimativamente semisferici di compressione e di taglio, mentre sulla superficie si propagano in maniera concentrica dal punto di battuta le onde superficiali. Le onde di compressione, per la loro maggiore velocita’ rispetto a quelle di taglio e per la loro maggiore energia nella direzione d’impatto sono quelle generalmente sfruttate nelle prove soniche. Un sensore ricevente s’incarica di registrare e trasmettere al sistema di acquisizione la risposta del materiale alla propagazione del segnale nella sezione, risposta che verra’ registrata come forma d’onda che rappresenta le variazioni di ampiezza delle vibrazioni avvenute alla superficie in un breve lasso di tempo. La propagazione dell’onda nel materiale sara’ infatti influenzata dalla geometria della sezione oltreche’ dalle caratteristiche fisico-meccaniche del materiale o dei materiali attraversati. Ogni singola battuta di prova prevede quindi una lettura puntuale, localizzata all’intorno della regione di materiale dove stazione trasmittente e stazione ricevente sono posizionate. Tuttavia, nel momento in cui le onde si propagano in un materiale eterogenei e anisotropi, trovando fratture o altri tipi di discontinuità, deviano: le fratture, infatti, sono caratterizzate da vuoti dove l’onda rallenta e subiscono rifrazioni multiple, cosicchè il percorso si allunga. La muratura presenta un comportamento generalmente di questo tipo. Di conseguenza, anziché effettuare un’unica lettura, si predispongono piu’ stazioni di misura entro aree omogenee di muratura, generalmente disponendo i punti di battuta ai nodi di griglie con maglia di dimensioni opportune: in questo modo infatti si migliora notevolmente il grado di conoscenza del materiale mediante una “mappatura” delle velocità acquisite. Tale metodo di operare si definisce “tomografia sonica”. Dalla disposizione relativa tra trasmittente e ricevente si individuano varie tipologie di prove soniche. Tra queste le principali sono: per trasmissione diretta del segnale, ossia per trasparenza (quando la stazione trasmittente e ricevente si trovano sulle due superfici opposte della parete); per trasmissione indiretta del segnale, ossia per trasmissione superficiale, quando stazione trasmittente e ricevente sono collocate sulla stessa superficie di prova ma distanziate tra loro; per riflessione del segnale, quando trasmittente e ricevente sono adiacenti sulla stessa superficie.

Applicazioni 

• Calcolo del tempo di volo e della velocità di attraversamento dell’onda attraverso una sezione muraria;
• Valutazione qualitativa della muratura: maggiore è la velocità dell’onda più omogeneo sarà il materiale. Se la velocità è molto bassa (intorno ai 1800 ÷ 1600 m/s si è in presenza di una muratura in buono stato, intorno agli 1200 m/s di una muratura in discreto stato, inferiori agli 800 m/s di una muratura in cattivo stato) significa che la sezione presenta numerosi vuoti e difettosita’ come ad esempio fessure, oppure ingloba porzioni di muratura aventi caratteristiche differenti.

Strumentazione 

MARTELLO STRUMENTATO – ACCELEROMETRO – SCHEDA DI ACQUISIZIONE DATI

Normativa di riferimento 

UNI 10627-1997 Sistemi di tomografia computerizzata per indagini strutturali