Monitoraggio di Movimenti/Deformazioni (1/2)

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1 Monitoraggio di Movimenti/Deformazioni (1/2) Movimento Spostamento rigido di un oggetto rispetto ad un sistema di riferimento esterno ad esso In un sistema di riferimento solidale all'oggetto, non ci si accorge dello spostamento Deformazione Movimento relativo all interno dell oggetto in esame In un sistema di riferimento solidale all'oggetto, si osservano comunque dei movimenti di parti di esso I movimenti e/o le deformazioni possono avvenire per cause: Naturali (deriva dei continenti, fenomeni di subsidenza, fenomeni vulcanici e sismici, fenomeni franosi, ecc.); Antropiche (fenomeni di subsidenza e franosi indotti dalla presenza di strutture antropiche, ecc.).

2 Monitoraggio di Movimenti/Deformazioni (2/2) I movimenti e/o le deformazioni, quando misurati, possono essere disgiunti nelle loro componenti planimetrica e verticale a seconda della metodologia e della strumentazione adottata. Con le tecniche satellitari (tra cui il GPS) si valutano i movimenti e/o le deformazioni nelle tre dimensioni spaziali. Particolare attenzione va posta al calcolo degli errori associati alle misure per assegnare ad esse una significatività e sull interpretazione fisica del fenomeno sulla base dei movimenti misurati. Per la misura di movimenti e/o deformazioni devono essere sempre adottate metodologie e strumentazione con le quali è possibile ottenere un'accuratezza idonea all'entità del fenomeno misurato (se è possibile fare ipotesi preliminari su questa). Qualunque sia il metodo adottato, per il monitoraggio di movimenti e/o deformazioni possono essere adottati due possibili approcci: Confronto tra misure discrete e successive nel tempo, ripetute ad intervalli periodici anche molto grandi. Analisi in continuo di misure effettuate ad intervalli periodici molto piccoli (da stabilirsi sulla base dell'entità del fenomeno). In entrambi i casi le misure devono essere note sempre nel medesimo sistema di riferimento per effettuare un confronto che non risenta degli errori indotti nelle trasformazioni tra sistemi di riferimento diversi. La tendenza è quella di installare sistemi di monitoraggio permanenti con trasferimento dei dati in tempo reale ad una centrale operativa, che si occupa della elaborazione delle osservazioni e, eventualmente, prevede anche un sistema di allerta nel caso di movimenti che superano una soglia prefissata (basti pensare al monitoraggio degli edifici storici).

3 Movimenti/Deformazioni del Suolo (1/2) È uno dei campi di maggiore interesse per le applicazioni della geodesia in quanto la disciplina è oggi in grado di quantificare i movimenti in atto su scala globale nell ambito dei meccanismi geodinamici Movimenti a Scala Continentale Rientrano in questa categoria i movimenti che avvengono nell ambito del circuito delle placche continentali che si muovono le une rispetto alle altre provocando nei punti di contatto fenomeni di subduzione e trascorrenza in corrispondenza dei quali si collocano le zone sismiche e vulcaniche. Le osservazioni geodetiche (soprattutto quelle GPS ottenute dalle reti di stazioni permanenti) hanno fornito da pochi anni la mappa completa degli spostamenti imputabili ai movimenti delle placche continentali

4 Movimenti/Deformazioni del Suolo (2/2) Movimenti a Scala Regionale Movimenti a Scala Locale Rientrano in questa categoria fenomeni geofisici e geologici che agiscono su aree piuttosto vaste (scala regionale intesa in senso non solo amministrativo). Molti di questi fenomeni in realtà dipendono da quelli a scala globale e non si possono descrivere in modo compiuto senza il loro inquadramento in un contesto più ampio. In tale categoria rientrano i fenomeni sismici, quelli vulcanici, la subsidenza naturale che avviene in aree caratterizzate da depositi alluvionali, i movimenti legati al carsismo, al bradisismo, alle attività geotermiche, alla presenza di faglie ecc. Rientrano in questa categoria i fenomeni legati a frane, più o meno estese, o anche quelli indotti sul territorio da lavori di escavazione o in generale da interventi di ingegneria. Classici esempi sono i cedimenti che possono registrarsi in ambienti collinari e montuosi in seguito ai lavori di realizzazione di una galleria oppure in centri urbani in seguito alla realizzazione di parcheggi interrati o di linee della metropolitana. Sempre più frequentemente vengono installati sistemi di monitoraggio continuo. Il monitoraggio di un corpo di frana può richiedere tecniche di misura differenti a seconda dell'accuratezza richiesta. È necessario individuare almeno due stazioni poste in zone stabili dalle quali eseguire le misure. Nei casi sia richiesta elevata precisione (movimenti lenti), è possibile prevedere alcune linee di livellazione e l'uso di clinometri verticali per il monitoraggio continuo. Misure accurate possono ottenersi anche utilizzando la tecnica GPS, con posizionamento relativo statico. In tal caso, bisogna porre particolare attenzione ai punti di controllo che non sempre possono essere costituiti da pilastri perché lo spostamento della sommità potrebbe essere imputabile non tanto ad uno spostamento reale quanto all inclinazione dello stesso a causa di cedimenti delle fondazioni o a movimenti differenziali dei vari strati di terreno. In generale, qualunque sia il metodo di misura, il centramento forzato è da preferire rispetto al treppiede garantendo una maggiore accuratezza nella fase di stazionamento dello strumento.

5 Movimenti/Deformazioni di Strutture (1/3) Collaudo di Trave Appoggiata Verifica il carico sostenibile da parte della trave confrontandolo con i parametri di progetto. Si misura l abbassamento (freccia) in corrispondenza di alcuni punti (mezzeria, quarti) della trave sotto un determinato carico. Una volta scaricata, si verifica il ritorno elastico della trave. La tecnica di misura più utilizzata è la livellazione geometrica di precisione. Nel caso in cui sia possibile operare sulla trave, si materializzano i punti da controllare (ad esempio mezzeria ed appoggi) e si misura la loro quota, a trave scarica, rispetto ad un caposaldo esterno alla trave (CS) che funziona da riferimento. Il caposaldo deve essere posto lontano dalla trave in modo da non risentire di eventuali movimenti degli appoggi durante le operazioni di carico e scarico. Caricata la trave, si rieseguono le misure e si valuta la differenza rispetto alle quote relative al ponte scarico determinando i movimenti verticali. Una volta scaricata la trave, si ripete l'operazione ricavando anche gli eventuali residui nel ritorno elastico della trave o degli appoggi. Nel caso in cui non sia possibile operare sulla trave, si possono usare caposaldi toroidali a parete e normali stadie appoggiate su di essi per verificare i movimenti delle pile ed un filo a piombo portante una asta graduata ad altezza d uomo per verificare i movimenti della trave. Per smorzare le oscillazioni del filo a piombo si può immergere il peso di tensione in un bidone pieno d acqua.

6 Movimenti/Deformazioni di Strutture (2/3) Collaudo di Ponte a Trave Appoggiata Le misure di collaudo seguono lo stesso schema visto per la trave singola e anche il carico avviene con le stesse modalità. I mezzi che servono per il carico devono muoversi in modo tale da non compromettere le misure. Il caposaldo deve essere abbastanza lontano da potere operare dal mezzo rispetto ai vari punti di controllo. I mezzi devono entrare/uscire dal ponte dalla parte opposta rispetto a quella su cui è posto il caposaldo. Si effettuano le misure in varie condizioni di carico/scarico. Dalla differenza fra le quote della prima misura (misura di zero) e quelle delle varie condizioni si trovano i relativi abbassamenti dei punti e gli eventuali residui sul ritorno elastico. Se il ponte è a più campate il caposaldo di riferimento può essere anche uno dei punti di controllo purché appartenente alla seconda campata oltre quella caricata. Se il ponti è a trave o lastre continue il carico agirà su tutta la campata per cui i carichi devono essere disposti in maniera irregolare per provocare tutte le sollecitazioni possibili.

7 Movimenti/Deformazioni di Strutture (3/3) Collaudo di Solai Il solaio può essere caricato costruendo una vera e propria piscina da riempire di acqua a vari livelli. I punti di controllo possono essere materializzati appoggiando, nei punti dei quali interessa valutare il comportamento, grossi blocchi di cemento portanti un asta graduata. I caposaldi di riferimento (più di uno per potere lavorare dal mezzo) possono essere righelli attaccati al muro a diverse distanze dal punto S dove si metterà lo strumento. Collaudo di Capriate Metalliche (o in CA) in grandi capannoni industriali Il problema principale è dovuto alla inaccessibilità della struttura. Si può operare appendendo ai nodi (o alla trave se si tratta di grandi travi in cemento) dei pesi già determinati sostenuti da carrelli elevatori per la misura di zero. Collaudo di Serbatoi Se si vogliono verificare le fondazioni si possono installare, ad altezza d uomo, delle aste centimetrate ed assumere un caposaldo Cs di riferimento abbastanza lontano da non essere influenzato dai movimenti del terreno. Si collega con una lettura il punto Cs al punto 1 sul serbatoio e si procede con una livellazione a stella facendo stazione nei punti S1-S9 in figura.

8 Rilievi a Supporto dell'archeologia a. Rilievo preliminare; b. Estrapolazione dei punti acquisiti per rilevare le strutture archeologiche esistenti; c. Ricostruzione delle strutture a partire dai punti rilevati. L'inquadramento dell'area rilevata in un sistema di riferimento è molto semplice quando lo strumento utilizzato è il GPS. A seconda dell'accuratezza richiesta può risultare opportuno integrare l'utilizzo di diverse tecniche. Disponendo di informazioni sulla quota anche della zona circostante l'area archeologica è possibile costruire il DTM (Digital Terrain Model) che può essere esplorato secondo viste prospettiche differenti e costituisce un elemento di supporto alle ricerche archeologich (valutazione relative all orientamento degli oggetti ed alla intervisibilità tra i vari luoghi del sito). Inoltre il dato potrà essere associato ad altre indagini quali le prospezioni geofisiche, comunemente eseguite nei siti archeologici di maggiore interesse.