L’indagine prende il nome dallo strumento utilizzato: il resistograph, il cui principio di funzionamento si basa sulla misura della resistenza alla penetrazione in un elemento ligneo di una punta sottile con circa 3,0 mm di diametro. La prova fornisce una valutazione della resistenza meccanica dell'elemento ligneo attraverso la resistenza opposta alla perforazione ottenuta con l'utilizzo di un trapano strumentato: il Resistograph. In sintesi questo strumento permette di ottenere informazioni sullo stato di conservazione degli elementi lignei in quelle aree dove la struttura non è accessibile, oppure nei casi in cui l'indagine visiva non restituisca informazioni univoche al tecnico. Tali categorie di misuratori hanno trovato estesa applicazione nell’ambito dell’ispezione in opera di costruzioni storiche.
Il Principio di Funzionamento
Il principio di funzionamento, molto simile a quello di altri tipi di penetrometro a roto perforazione, si basa sulla misura della resistenza alla penetrazione in un manufatto ligneo di una punta molto sottile, normalmente di diametro pari a circa 3,0 mm, movimentata da uno speciale trapano con meccanica combinata. Lo strumento è fornito di una punta dotata di un movimento combinato di rotazione e di avanzamento a velocità costante, di diametro di 3 mm. La resistenza alla perforazione è concentrata sulla punta dell'ago dal momento che quest'ultima ha uno spessore doppio rispetto allo stelo. Tutta la resistenza opposta dal materiale può essere considerata concentrata sulla testa della punta che è caratterizzata da una larghezza molto superiore (circa il doppio) rispetto al resto dell’asta. Si riesce, quindi, a ricavare una misura della resistenza alla penetrazione in funzione della profondità della struttura.
Grazie alla misura del consumo elettrico necessario all’avanzamento della punta, è possibile ricavare una correlazione tra l’energia spesa e la densità del legno. Una correlazione sperimentale di tipo lineare tra l’energia spesa (resistenza necessaria) e la densità del legno è un elemento chiave di questa analisi. La regolazione elettronica del motore garantisce una velocità costante dell'ago. Questa velocità, preselezionabile dall'utente, deve essere scelta in relazione alle specifiche caratteristiche di densità del legno da esaminare: velocità basse per legni ad elevata densità e velocità alte per legni più teneri. La velocità di penetrazione può ovviamente essere variata dall’operatore in funzione della specie legnosa indagata o, comunque, della densità presunta nella sezione di prova.
Acquisizione e Interpretazione dei Dati
Lo strumento registra nella propria memoria digitale la resistenza alla penetrazione al variare della profondità che è osservabile in tempo reale sul display dello strumento. I risultati della perforazione vengono poi raccolti in un grafico dove in ascissa si riporta la profondità progressiva della punta all'interno della sezione, mentre in ordinata è mostrato un indice della resistenza (in forma di parametro adimensionale) riscontrata durante l'ingresso della punta. Lo strumento restituisce dei grafici, denominati “profili”, nei quali sull’asse delle ordinate è riportata la resistenza e sull’asse delle ascisse la profondità di penetrazione (espressa in millimetri).
Resistógrafo - UPC - NDT - CA2
Rilevamento di Difetti e Alterazioni
Essendo la resistenza alla perforazione correlata alla densità del legno indagato, lo strumento consente, indirettamente, di misurare le variazioni di densità nella sezione dell'elemento. La resistenza opposta alla perforazione dipende principalmente dalla densità del legno. Quest’ultima rappresenta uno dei valori caratteristici più importanti del materiale e permette di trarre conclusioni sulla qualità del legno in una particolare sezione ed in ultima analisi il grado di tenuta che il legno può avere in quella stessa sezione.
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Queste variazioni forniscono importanti indicazioni sulle caratteristiche del legno come difetti, anomalie ed alterazioni (per esempio presenza di attacchi fungini o da insetti, nodi, spaccature, slittamento di fibre, cipollature anulari, ecc.) in punti specifici della struttura lignea. La localizzazione dei difetti o delle anomalie si basa sul fatto che il legno anomalo o decomposto ha una massa volumica, e quindi una resistenza alla perforazione, nettamente inferiori a quelle del legno sano.
Vantaggi e Applicazioni
Il sistema è adatto ad indagare anche strutture di particolare pregio per decori e/o lavorazioni. La punta, con un diametro di 3 mm, può essere sufficientemente lunga da attraversare interamente la sezione analizzata, senza però lasciare alcun segno visibile esternamente. Il foro lasciato dalla punta con un diametro di 3 mm non crea danni agli elementi strutturali.
Modelli di Resistograph: RESI F e RESI PD
Resistograph Serie F
Il RESI serie F permette di individuare le variazioni di densità tra legno sano e legno decomposto ed effettuare una diagnosi sul posto di aree di decadimento interno del materiale ligneo in esame. La serie manuale F utilizza come unità motrice i normali trapani reperibili sul mercato. A mano a mano che si fora il legno, i dati misurati vengono meccanicamente registrati su una striscia di carta chimica (scala 1:1). Il profilo viene visualizzato dal registratore a carta dello strumento e simultaneamente memorizzato per la successiva analisi con PC. La durezza del legno non è un problema perché l’apparecchio può essere facilmente regolato.
Resistograph RESI PD
Il RESI PD, grazie alle innovative caratteristiche e alla nuova struttura ergonomica, rende l’esecuzione della prova semplice e intuitiva. Rispetto al modello RESI F, questo strumento è in grado di misurare, oltre alla resistenza all’avanzamento, anche la resistenza alla rotazione registrando due grafici separati. Il RESI PD è in grado di visualizzare su un ampio display le curve acquisite, registrarle ed inviarle ad un PC tramite cavo o Bluetooth in tempo reale.
Il Resistograph nel Contesto delle Prove Non Distruttive (NDT)
Esistono diverse tecniche di prova non distruttiva delle strutture in legno. Tra queste, le prove di resistenza alla perforazione hanno trovato un'ampia applicazione. L’esigenza di disporre di un metodo di indagine rapido, economico ed affidabile, inizialmente rivolto alla diagnosi di pali in legno e di alberi in piedi, ha condotto allo sviluppo di una tipologia di strumenti in grado di rilevare lo stato di conservazione interna delle sezioni, misurando la resistenza offerta dal materiale alla perforazione di una punta di acciaio. Tale categoria di misuratori ha quindi trovato estesa applicazione anche nell’ambito dell’ispezione in opera di costruzioni storiche.
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Altre Tecniche NDT per il Legno
- Prove di penetrazione dinamica: la rapida determinazione indiretta della densità del legno e la conseguente valutazione qualitativa sullo stato dell’elemento esaminato rappresentano per l’indagine sul cantiere una risorsa diagnostica orientativa ad eventuali ulteriori analisi nonchè al ricorso a metodologie più sofisticate.
- Prove di resistenza all'estrazione della vite: la ricerca di un legame correlativo esistente tra resistenza all’estrazione della vite, da un lato, e valori densità e resistenza meccanica, dall’altro, ha condotto allo sviluppo di tecnologie NDT con caratteristiche di maneggevolezza e semplicità d’uso per le specifiche esigenze di indagine in situ.
- Prove a ultrasuoni: si effettuano per indagare le caratteristiche elastiche e la densità del mezzo nel quale si propagano gli ultrasuoni, fornendo informazioni sull'omogeneità del materiale esaminato.
Per fornire una panoramica più chiara delle diverse tecniche di prova non distruttiva applicabili alle strutture in legno, possiamo confrontarle:
| Tecnica NDT | Principio di Funzionamento | Informazioni Fornite | Vantaggi |
|---|---|---|---|
| Resistograph (Perforazione) | Misura la resistenza alla penetrazione di una punta sottile. | Variazioni di densità, individuazione di degradi interni (insetti, funghi, nodi, spaccature). | Minima invasività, alta risoluzione in profondità, adatto per strutture di pregio e aree inaccessibili. |
| Penetrazione Dinamica | Determinazione indiretta della densità del legno tramite rapida penetrazione. | Valutazione qualitativa dello stato dell'elemento, densità. | Rapida, orientativa per analisi successive. |
| Resistenza all'Estrazione della Vite | Misura la forza necessaria per estrarre una vite inserita nel legno. | Correlazione con densità e resistenza meccanica. | Maneggevolezza, semplicità d'uso per indagini in situ. |
| Prove a Ultrasuoni | Analisi della propagazione delle onde ultrasoniche attraverso il materiale. | Caratteristiche elastiche, densità, omogeneità del materiale, presenza di cavità o difetti. | Non invasiva, fornisce informazioni sull'integrità strutturale e l'omogeneità. |
Normativa di Riferimento: UNI 11119
Le procedure per la diagnosi di elementi di legno in opera sono descritte nella norma UNI 11119 "Manufatti lignei Strutture portanti degli edifici - Ispezione in situ per la diagnosi degli elementi in opera".
Nel capitolo 7 della norma sono elencate e descritte le procedure per l'esecuzione dell'ispezione, che includono:
- Identificazione della specie legnosa
- Determinazione dell'umidità del legno
- Determinazione delle condizioni ambientali e della classe di rischio biologico
- Descrizione generale e rilievo geometrico
- Classificazione secondo la resistenza
Nella parte riguardante la classificazione secondo resistenza sono descritte le procedure e le regole per la classificazione del legno in opera.
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