Termografia Edilizia
Normativa di riferimento:
UNI 13187:2000 - Rilievo e analisi quantitativa delle irregolarità termiche degli involucri degli edifici. Metodo della termografia all’infrarosso.
UNI 10824-1:2000 - Prove non distruttive - Termografia all'infrarosso - Termini e definizioni.
UNI ISO 18434-1:2008 - Condition monitoring and diagnostics of machines — Thermography — Part 1: General procedures
UNI ISO 18434-2:2008 - Condition monitoring and diagnostics of machine systems -- Thermography Image interpretation and diagnostics
Scopo delle prova:
Rilievo delle “discontinuità strutturali” delle strutture murarie celate dall’intonaco.
Livello di conoscenza acquisito (da indicazioni contenute nella Circolare Esplicativa 7/2019 delle NTC18):
LC2
Termografia. Applicazioni a supporto dell’analisi di vulnerabilità sismica
Il rilievo termografico, ampiamente conosciuto ed utilizzato in ambito industriale e nelle valutazione delle dispersioni termiche, costituisce un utile strumento per una prima valutazione speditiva delle “anomalie strutturali” celate dai rivestimenti o, comunque, non facilmente rilevabili a occhio nudo in strutture murarie di mattoni e/o pietra.
La termografia è una tecnica strumentale che permette di rilevare le radiazioni infrarosse emesse da un corpo e di valutarne la distribuzione superficiale delle temperature.
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Termografia: descrizione della prova
È noto che qualsiasi oggetto ad una determinata temperatura emette un flusso di energia sotto forma di radiazioni elettromagnetiche ed è caratterizzato da una propria conducibilità termica, ovvero dalla capacità di trasmettere calore e da un proprio calore specifico che è la capacità di trattenere calore.
Di conseguenza ogni oggetto realizzato assemblando diversi componenti (muratura), se riscaldato vedrà i suoi stessi componenti assumere diverse temperature in relazione alle differenze dei due parametri sopracitati.
La pietra è caratterizzata da conducibilità termica più elevata del mattone e da un calore specifico generalmente più basso. In seguito ad un riscaldamento dovuto, ad esempio all’irraggiamento solare, le pietre si porteranno rapidamente a temperatura maggiore dei mattoni. Viceversa, una volta che sia cessato tale irraggiamento, le pietre si raffredderanno più velocemente dei mattoni adiacenti.
Gli impieghi in edilizia di questa tecnica diagnostica, con particolare riguardo all’identificazione di anomalie in strutture murarie in mattoni o pietra, evidenziano:
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Tessiture murarie celate dall’intonaco;
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Presenza di cavità e aperture tamponate;
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Presenza di tubazioni e canne fumarie;
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Localizzazione di corpi metallici murati (interventi di consolidamento mediante putrelle, rinforzi, catene, chiavi);
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Quadri fessurativi non visibili anche a distanza ragguardevole;
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L’orditura dei solai in latero-cemento e con struttura lignea controsoffittata.
Analisi termografica: modalità di rilievo con sollecitazione termica solare
Sfruttando l’irraggiamento termico naturale, per avere un riscaldamento uniforme e graduale di tutte le superfici, è possibile scoprire alcune “discontinuità strutturali” nascoste dall’intonaco. In particolare
il calore nella muratura si diffonde per conduzione tra i vari strati di materiali che compongono la muratura e si scalderanno in maniera differente in virtù di caratteristiche fisiche differenti in termini di massa, inerzia e conducibilità termica. Il calore si distribuirà maggiormente se trova materiali più conduttori (es. la muratura) o si accumulerà se incontrerà materiali/fluidi più isolanti (es. legno ed aria).
Risulta, quindi, comprensibile come sia efficace l’impiego della termografia per rilevare strutture lignee non visibili ad occhio nudo poiché rivestite da intonaco, canne fumarie murate o quadri fessurativi non visibili ad occhio nudo come quelli presenti lungo gli intradossi delle volte. In questi casi, emergono per via della maggiore resistenza termica offerta dal legno o dall’aria al passaggio di calore lungo la sezione muraria.
Nelle figure sottostanti si riporta un esempio di rilievo di strutture in legno nascoste.
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Chiesa di San Luis Obispo (El Caney, Cuba): struttura lignea (alfarje) nascosta dall’intonaco a copertura dell’abside.
La stessa metodologia di prova sopra descritta si può applicare ad una muratura intonacata per il rilievo delle tessiture murarie rivestite da intonaco. Questo metodo di rilievo risulta quindi indispensabile quando si devono verificare le tipologie murarie impiegate per la costruzione di una struttura e altre discontinuità strutturali (es. presenza di tamponature, interventi di consolidamento non documentati), non visibili ad occhio nudo e connessi all’evoluzione storica della fabbrica oggetto di intervento.
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Teste di travi metalliche relativa ad un intervento consolidamento del solaio e tamponatura in mattoni successiva all’originale struttura muraria
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Presenza di dispositivi di tensionamento, capochiavi di tiranti metallici, nelle strutture lignee del sottotetto.
Un altro elemento di vulnerabilità di una parete in muratura di un edificio storico è rappresentata dalle canne fumarie di vecchi camini non visibili o da nicchie tamponate. In entrambi i casi si riscontra una sensibile riduzione dello spessore murario con conseguente riduzione delle sezioni resistenti del maschio murario. Quando la parete viene riscaldata per irraggiamento solare oppure mediante un termoconvettore il flusso termico incontra una maggiore resistenza al suo passaggio in corrispondenze dei volumi d’aria interni alle canne fumarie o compresi tra le tamponature e il fondo delle nicchie. Questo avviene perché l’aria esercita un effetto isolante nella muratura e quindi il calore tende ad accumularsi in corrispondenza della discontinuità secondo lo schema riportato di seguito.
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Presenza di canna fumaria nascosta da intonaco
Un’altra applicazione tipica della termografia che impiega il riscaldamento attivo delle superfici riguarda le verifiche dell’aderenza dei rivestimenti (anche lastre in pietra)e dei quadri fessurativi per identificare eventuali distacchi. In corrispondenza di un distacco si crea una lama d’aria che si comporterà come uno strato estremamente isolante ed impedirà il passaggio di calore. Tale area verrà identificata maggiormente calda. La porzione di muratura dove il rivestimento è ben aderente al supporto murario si presenterà invece più fredda a seguito del passaggio di calore più regolare tra la superficie e gli strati più interni del muro.
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Quadro fessurativo su intradosso di volta a botte
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Schema del meccanismo di distribuzione del calore per la presenza di distacchi superficiali
