Movimenti e deformazioni

Misure per il controllo dei movimenti e delle deformazioni

Movimento: spostamento rigido di un oggetto, o di parti di esso, rispetto ad un sdr esterno all’oggetto stesso.Deformazione: movimenti relativi all’interno dell’oggetto in esame.

In funzione del fenomeno che si deve misurare, si devono progettare delle misure di controllo che siano idonee in termini di metodo, strumenti ed accuratezza necessaria allo scopo.

I movimenti possono essere riassunti anche in funzione delle cause che li provocano, queste possono essere naturali (deriva dei continenti, subsidenza localizzata, fenomeni sismici ed attività vulcanica, fenomeni franosi) oppure antropiche (subsidenza, frane, movimenti di strutture, cause indotte artificialmente come nei collaudi delle strutture).I movimenti si dividono in verticali, orizzontali o tridimensionali. Anche se i movimenti si presentano nella realtà tridimensionale va considerato che i metodi di rilievo potrebbero essere planimetrici, altimetrici o, come visto nel caso del GPS, tridimensionali.

• Uno dei compiti del rilevatore è quello di calcolare gli errori associati alle misure per assegnare ad esse una significatività.

Dal punto di vista operativo la determinazione dei movimenti e delle deformazioni si può ottenere con due possibili approcci al rilievo:

• Dal confronto tra le stesse misure (osservazioni) effettuate in rilievi successivi (questo significa utilizzare lo stesso sdr);
• Dal monitoraggio continuo attraverso strumenti sempre presenti sul sito che ripetono le misure ad intervalli di tempo prestabiliti (stazioni totali motorizzate, stazioni GPS permanenti, fibre ottiche...).

Esempio su edifici storici: esecuzioni di controlli per la presenza di cedimenti verticali e differenziali delle fondazioni imputabili a diverse cause (traffico, infiltrazioni d’acqua, cedimenti di strutture portanti ecc.): la tendenza è quella di installare sistemi di monitoraggio permanenti sulle strutture con trasferimento dei dati ad una centrale operativo che si occupa della elaborazione delle osservazioni e prevede anche un sistema di allerta nel caso di movimenti che superano una soglia prefissata.

Le metodologie di rilievo maggiormente utilizzate nel monitoraggio locale sono quelle tipiche del rilievo topografico: triangolazioni, reti miste, livellazione geometrica e il GPS (in ambienti aperti). Per i movimenti di parti di strutture esistono strumenti nati appositamente per lo scopo, ad esempio: i livelli zenitali che possono mettere in luce movimenti orizzontali delle sommità di un edificio rispetto alla base; i clinometri possono mettere in evidenza movimenti rotazionali; gli estensimetri misurano piccole variazioni di distanza fra punti di una struttura.

Misure per il controllo dei movimenti e delle deformazioni

Movimento: spostamento rigido di un oggetto, o di parti di esso, rispetto ad un sdr esterno all’oggetto stesso.Deformazione: movimenti relativi all’interno dell’oggetto in esame.

In funzione del fenomeno che si deve misurare, si devono progettare delle misure di controllo che siano idonee in termini di metodo, strumenti ed accuratezza necessaria allo scopo.

I movimenti possono essere riassunti anche in funzione delle cause che li provocano, queste possono essere naturali (deriva dei continenti, subsidenza localizzata, fenomeni sismici ed attività vulcanica, fenomeni franosi) oppure antropiche (subsidenza, frane, movimenti di strutture, cause indotte artificialmente come nei collaudi delle strutture).

I movimenti si dividono in verticali, orizzontali o tridimensionali. Anche se i movimenti si presentano nella realtà tridimensionale va considerato che i metodi di rilievo potrebbero essere planimetrici, altimetrici o, come visto nel caso del GPS, tridimensionali.

➔ Uno dei compiti del rilevatore è quello di calcolare gli errori associati alle misure per assegnare ad esse una significatività.

Dal punto di vista operativo la determinazione dei movimenti e delle deformazioni si può ottenere con due possibili approcci al rilievo:

• Dal confronto tra le stesse misure (osservazioni) effettuate in rilievi successivi (questo significa utilizzare lo stesso sdr);
• Dal monitoraggio continuo attraverso strumenti sempre presenti sul sito che ripetono le misure ad intervalli di tempo prestabiliti (stazioni totali motorizzate, stazioni GPS permanenti, fibre ottiche...).

Esempio su edifici storici: esecuzioni di controlli per la presenza di cedimenti verticali e differenziali delle fondazioni imputabili a diverse cause (traffico, infiltrazioni d’acqua, cedimenti di strutture portanti ecc.): la tendenza è quella di installare sistemi di monitoraggio permanenti sulle strutture con trasferimento dei dati ad una centrale operativo che si occupa della elaborazione delle osservazioni e prevede anche un sistema di allerta nel caso di movimenti che superano una soglia prefissata.

Le metodologie di rilievo maggiormente utilizzate nel monitoraggio locale sono quelle tipiche del rilievo topografico: triangolazioni, reti miste, livellazione geometrica e il GPS (in ambienti aperti).Per i movimenti di parti di strutture esistono strumenti nati appositamente per lo scopo, ad esempio: i livelli zenitali che possono mettere in luce movimenti orizzontali delle sommità di un edificio rispetto alla base; i clinometri possono mettere in evidenza movimenti rotazionali; gli estensimetri misurano piccole variazioni di distanza fra punti di una struttura.

Movimenti e deformazioni di strutture

I collaui si esauriscono in poco tempo mentre i controlli sono in genere protrat nel tempo.

Collaudo di una trave appoggiata

Viene richiesto per verificare il carico sostenibile da parte della trave. Occorre misurare l'abbassamento (freccia) in corrispondenza di alcuni punti (mezzeria, quarti) della trave stessa sotto un determinato carico. Una volta scaricata la trave si verifica il ritorno elastico della trave ed il collaudo termina. Oggi si impiega soprattutto la livellazione geometrica di precisione operando quando possibile al di sopra della struttura oppure anche sotto. In particolare, facendo sempre riferimento al caso della trave appoggiata e supponendo di poter lavorare al di sopra di essa di procede nel modo seguente:

• si segnalano i punti da controllare (ad es. mezzeria ed appoggi) con chiodi a testa tonda per l'appoggio della stadia e si misura la quota di questi punti rispetto ad un caposaldo CS esterno alla trave. Il caposaldo CS deve essere posto lontano dalla trave in modo da non risentire di eventuali movimenti degli appoggi durante le operazioni di carico e scarico;
• si carica la trave e si determinano le quote dei tre punti rispetto al caposaldo.
• Dalla differenza tra le quote si determinano i movimenti verticali dei tre punti.
• Si ripete poi l'operazione ricavando anche gli eventuali residui nel ritorno elastico della trave o degli appoggi una volta scaricata la trave.

Il metodo si può applicare anche se non è possibile lavorare sopra la struttura ma solo sotto di essa. In tale caso, per rilevare i movimenti della trave si potrebbe usare un filo a piombo portante ed ad altezza d'uomo un'asta graduata. Le misure vengono eseguite con il livello, stazionando con il treppiede al suolo, collimando le aste o le stadie graduate. Per smorzare le oscillazioni del filo a piombo si può immergere il peso di tensione in un bidone pieno d'acqua.