Indagini geofisiche

Indagini Georadar 

Noto con la sigla GPR (Ground Penetrating Radar) o SPR (Surface Penetrating Radar), il Georadar, è un particolare tipo di radar che sfrutta i fenomeni della riflessione, della rifrazione e della diffrazione che può subire un’onda elettromagnetica quando incontra delle discontinuità all’interno del mezzo indagato. Questi fenomeni fisici sono determinati da variazioni delle proprietà elettriche e magnetiche dei materiali attraversati (cavità, variazioni litologiche, oggetti sepolti, ecc.) e in particolare da variazioni della permettività (costante dielettrica relativa), dal momento che la permeabilità magnetica di un corpo omogeneo è generalmente abbastanza uniforme.

Questa metodologia permette indagini a varie profondità, da alcune decine di metri a pochi centimetri in funzione del tipo di antenna utilizzata, restituendo informazioni su: mappature del suolo, ubicazione di sottoservizi, individuazione di discontinuità e spessore delle fondazioni, di cavità, di cripte, di preesistenze di tipo archeologico e mappature di superfici per l’individuazione dello spessore delle murature, presenza e mappatura e indagine dimensionale di ferri nelle armature, individuazione di ambienti nascosti o occultati, distacchi dell’intonaco o di dipinti murali dalla tessitura muraria o dalle volte di edifici e chiese, individuazione e dimensionamento di fratture e discontinuità su elementi architettonici e/o decorativi (colonne, statue, etc.).

Indagini a ultrasuoni

Indagini di tipo ultrasonico restituiscono una caratterizzazione dei manufatti attraverso la stima della velocità ultrasonica e il modelling 3D dei segnali ultrasonici per la ricostruzione tomografica delle caratteristiche meccaniche e strutturali di manufatti storici, come statue, busti, colonne, capitelli. 

Per ultrasuoni si intendono le vibrazioni meccaniche (elastiche) il cui campo di frequenza si estende da valori superiori a 20 kHz fino ad oltre 200 MHz. Le onde ultrasoniche sono generate sfruttando le proprietà piezoelettriche di alcuni materiali; queste proprietà consistono nella capacita di alcuni materiali di contrarsi ed espandersi quando sono sottoposti all’azione di un campo elettrico alternato. Se il campo elettrico alternato possiede opportuna frequenza, le vibrazioni del materiale producono onde elastiche di frequenza ultrasonica. Il fenomeno è reversibile; in altre parole, lo stesso materiale capace di emettere ultrasuoni, può generare un segnale elettrico se investito da un fascio d’onde elastiche. Le oscillazioni ultrasoniche, a differenza di quelle soniche, non si trasmettono altrettanto facilmente nei gas, quale ad es. l’aria; possono, invece, trasmettersi su lunghe distanze rimanendo praticamente inalterate se, il mezzo in cui viaggiano, è un liquido o un solido omogeneo. In presenza di discontinuità, come materiali differenti, queste vengono riflesse e rifratte.

La capacità di penetrazione dipende dalle frequenze ma anche dalle caratteristiche intrinseche del materiale che deve essere attraversato. Se durante tale percorso le onde incontrano discontinuità saranno riflesse, assorbite, deviate o diffratte secondo le leggi comuni a tutti i fenomeni di propagazione delle onde e, sullo schermo, tra i due precedenti picchi “eco di partenza ed eco di fondo”, ne compariranno altri che rappresentano delle indicazioni relative al tipo di discontinuità incontrate. L’energia assorbita dal difetto fa sì che esso possa vibrare emettendo, a sua volta, onde elastiche di frequenza tipica della sua risonanza e variamente sfasata; dunque, il segnale che ritorna verso il trasduttore è la risultante della sommatoria di molte onde d’uguale frequenza, ma sfasate, e di altre onde di frequenza diversa, anch’esse non in fase tra loro. Tale segnale contiene tutte le informazioni sulle dimensioni, geometria e natura dell’ostacolo incontrato dal fascio di ultrasuoni incidenti.

Rilievo tramite pacometro

Questo metodo si avvale del principio della misurazione dell’assorbimento del campo magnetico, prodotto dalla stessa apparecchiatura, che viene evidenziato tramite sistema analogico o digitale. I metodi magnetici utilizzano le proprietà magnetiche dei metalli e vengono comunemente utilizzati per il rilievo delle barre di armatura all’interno dei getti di calcestruzzo e, in generale, per l’individuazione di inserti metallici non visibili all’interno di una matrice non metallica. L’indagine è da considerarsi di tipo non invasivo.

Lo strumento, composto da un’unità di emissione e lettura del campo elettromagnetico, da una o più sonde emittenti – riceventi il campo magnetico, consente una localizzazione e ricostruzione affidabile di strutture metalliche presenti fino a circa 18 cm dalla superficie di ispezione. Infatti, il pacometro permette di determinare la posizione, la direzione e il numero degli inserti, valutandone il diametro e il materiale di composizione, limitatamente al caso di geometrie regolari e superfici piane e di ferri disposti parallelamente alla superficie analizzata.

Dal punto di vista pratico, si procede all’individuazione degli inserti muovendo lentamente la sonda sulle zone sensibili per individuare i punti e le direzioni di massimo segnale. La metodologia risulta molto affidabile per quanto riguarda la rilevazione della presenza di oggetti metallici e può essere utilizzata per la localizzazione di cordoli, architravi, travi e pilastri (immersi nelle murature), nervature di solai non visibili, perni metallici di ancoraggio in strutture e sculture lapidee o lignee. 

Ispezione endoscopica 

Tale tecnica di indagine permette, tramite l’impiego di un’opportuna fibra ottica, di verificare e documentare i volumi interni (o non direttamente osservabili) delle strutture con la possibilità di memorizzare immagini e filmati. 

È una metodologia non invasiva che fornisce utili informazioni per localizzare e intercettare la presenza di anomalie o problematiche di diversa natura in strutture difficilmente accessibili e ispezionabili. Tra le principali applicazioni vi sono: ispezioni di fori e cavità in murature ed elementi cavi; ispezione e documentazione di crepe e lesioni, rilievo visivo della stratigrafia e tessitura delle opere murarie; ispezioni su solai e controsoffitti; ispezione di tubazioni di vario tipo e dimensioni.