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Gli assestimetri a piastra sono strumenti utilizzati per monitorare i cedimenti verticali all’interno di rilevati in terra. La loro funzione principale è quella di misurare eventuali variazioni di quota tra la superficie del rilevato e un punto di riferimento profondo, ancorato in modo stabile al terreno.

Il sistema è composto da un’asta in acciaio inserita all’interno di una guaina corrugata in materiale plastico, che serve a proteggerla dall’attrito con il terreno circostante, permettendole di muoversi liberamente. L’estremità inferiore dell’asta è collegata a una piastra fissata al terreno a una certa profondità, mentre la parte superiore emerge in superficie.

In caso di cedimenti, l’asta si abbassa insieme al punto di ancoraggio profondo, permettendo di rilevare lo spostamento verticale. Le misure vengono effettuate in modo manuale, tramite operazioni di livellazione topografica sulla borchia posta all’estremità superiore dell’asta.

Si stima una profondità di installazione di 5 m.

L’assestimetro magnetico nasce come strumento specialistico per il monitoraggio dei fenomeni di assestamento del terreno, con particolare riferimento ai cedimenti differenziali, ai processi di consolidazione e, più in generale, a tutte le dinamiche geotecniche che comportano una riduzione dello spessore degli strati di terreno.

Trova applicazione tipica nella sorveglianza di opere in terra come rilevati stradali, argini, fondazioni profonde e dighe, dove è fondamentale valutare nel tempo i movimenti verticali del terreno per garantire la stabilità e la sicurezza dell’opera.

Struttura della colonna assestimetrica

La colonna assestimetrica è concepita per essere inserita in foro e restare solidale con il terreno circostante. È costituita da:

• Un tubo interno in PVC, rigido e continuo, che termina inferiormente con un puntale appuntito saldato, facilitando la discesa e il corretto posizionamento in foro.
• Un tubo corrugato esterno, flessibile e deformabile, progettato per seguire i movimenti del terreno e trasferirli agli anelli magnetici.
• Anelli magnetici, installati a profondità prestabilite, che si vincolano meccanicamente al terreno attraverso:
  • Molle metalliche, per una connessione elastica e adattabile
  • Piastre rigide in PVC, per un accoppiamento più stabile e rigido
• Una testa di sospensione, munita di riferimento topografico, che consente di effettuare rilievi altimetrici precisi rispetto a capisaldi esterni.

Principio di funzionamento

Il sistema si basa sulla rilevazione della posizione relativa degli anelli magnetici lungo la colonna tramite una sonda portatile in grado di individuare il campo magnetico generato da ciascun anello.

Nel tempo, eventuali movimenti verticali del terreno provocano variazioni nella profondità relativa degli anelli, che vengono misurate rispetto a un punto fisso. Queste misurazioni consentono di ricostruire con precisione il profilo degli assestamenti lungo tutta la colonna.

Profondità stimata: 15 m, con un anello ogni metro. Dieci anelli a “ragno” e cinque a piastra.

La sonda G1-AM 10 è uno strumento pratico e preciso, specificamente progettato per la lettura degli anelli magnetici.

Include:

• Un cavo piattina millimetrato, che consente la lettura immediata della profondità raggiunta.
• Un sistema di segnalazione acustica e luminosa, che indica il rilevamento del campo magnetico e quindi la posizione dell’anello.
• Alimentazione a batterie, che garantisce autonomia e facilità d’uso anche in cantieri privi di alimentazione elettrica.

Per migliorare l’interpretazione dei dati e rendere le rilevazioni di eventuali spostamenti molto tempestive, oltre alla classica misura con sonda manuale che dovrà essere eseguita da un professionista, si propone di automatizzare le letture.

Questo assicura una alta frequenza di misura e, attraverso la piattaforma web METRA, consente di impostare soglie di spostamento dalla verticale espresse in gradi sessagesimali.

Lo standard di lettura comunemente adottato prevede una rilevazione ogni ora e la trasmissione dei dati su web ogni sei letture.

Per l’implementazione del sistema, si propone l’installazione di inclinometri fissi da pozzo, progettati per la misurazione all’interno del tubo inclinometrico classico.

L’inclinometro fisso biassiale è uno strumento di precisione progettato per il monitoraggio continuo delle deformazioni angolari lungo tubi inclinometrici installati in foro. Grazie alla registrazione automatica e digitalizzata dei dati, permette di acquisire misure in tempo reale sia in situ che da remoto, mediante sincronizzazione con web server dedicati.

Caratteristiche principali

• Disponibile in configurazione biassiale, per la rilevazione simultanea dei movimenti nei due piani ortogonali, e in versione monoassiale per applicazioni specifiche dove è sufficiente il monitoraggio su un singolo asse.
• Corpo interamente in acciaio inox, che garantisce resistenza alla corrosione e durata nel tempo anche in ambienti particolarmente aggressivi o umidi.
• Dotato di cavo segnale ad alta resistenza all’idrolisi, specificamente sviluppato per applicazioni geotecniche di lunga durata, anche in presenza di falda o ambienti saturi.
• Può essere installato sia come strumento singolo che all’interno di catene di inclinometri, offrendo flessibilità progettuale a seconda della profondità e della risoluzione richiesta.

Installato all'interno del tubo inclinometrico, in prossimità della superficie di scivolamento o della zona attiva del movimento, l’inclinometro fisso consente di registrare in modo automatico e continuo l’evoluzione degli spostamenti orizzontali nel sottosuolo.

Questa modalità di monitoraggio rappresenta un'alternativa altamente efficiente all’utilizzo dell’inclinometro mobile, eliminando la necessità di interventi periodici in campo per l’acquisizione dei dati, con un notevole risparmio in termini di tempo, risorse e sicurezza.

Si propone di utilizzare i piezometri I1-B1 MOD, da installare all’interno di una cella piezometrica di tipo Casagrande modificata.

La cella Casagrande modificata I1-P20 TN è progettata per il monitoraggio delle pressioni interstiziali in terreni saturi, con un’architettura innovativa che integra in modo efficiente l’elemento filtrante e il trasduttore di pressione.

Il sistema è composto da:

• Elemento poroso, che costituisce il cuore della cella piezometrica e viene installato alla profondità desiderata nel terreno.
• Tubo rigido di collegamento in PVC, che si estende fino al piano campagna, sostituendo la tradizionale configurazione a due tubi con un unico condotto di diametro maggiorato. Questo design semplificato consente l’inserimento diretto del trasduttore all'interno del tubo stesso.

La cella piezometrica è concepita per ospitare un trasduttore di pressione dotato di una punta conica in acciaio inossidabile, che si incastra perfettamente in una sede conica ricavata sulla parte superiore dell’elemento poroso. Questo accoppiamento meccanico assicura un contatto diretto e stabile tra il sensore e il filtro.

Sistema di tubazione

• I tubi di collegamento sono in PVC rigido, con diametro esterno di 42 mm e lunghezza di 2,5 metri ciascuno.
• Il sistema di connessione filettata maschio/femmina tra i tubi consente un rapido montaggio e smontaggio, con possibilità di impermeabilizzazione del giunto per garantire la tenuta idraulica anche in presenza di falda.

L’inserimento del trasduttore avviene per spinta meccanica: il sensore viene fatto scorrere all'interno del tubo e spinto verso l’elemento poroso mediante zavorre calate dalla superficie. Il numero di pesi utilizzati viene dimensionato in base alla lunghezza del cavo e alla pressione idrostatica da contrastare.

• La connessione tra sensore e filtro è completata dalla tenuta tramite due o-ring consecutivi, che impediscono infiltrazioni e garantiscono la stabilità del collegamento.

Trasduttore di pressione I1-B1 MOD

Il trasduttore di pressione I1-B1 MOD è uno strumento progettato appositamente per l’utilizzo con piezometri equipaggiati con celle Casagrande modificate (mod. P20 TN), finalizzato alla rilevazione di variazioni di pressione all’interno di falde confinate o per la misura delle pressioni interstiziali in terreni saturi.

Design e struttura

• La parte anteriore del trasduttore, realizzata in acciaio inossidabile, è studiata per facilitare la discesa lungo il tubo in PVC che collega l’elemento poroso, posizionato in profondità, con la superficie.
• L’integrità idraulica del sistema è garantita da una coppia di o-ring, che assicurano una perfetta tenuta e impediscono infiltrazioni lungo il tubo guida.

Installazione e manutenzione

Il sistema di installazione sviluppato da Tecnopenta consente un inserimento non invasivo e reversibile del trasduttore, permettendo la sua estrazione in qualsiasi momento per operazioni di calibrazione, manutenzione o sostituzione, senza compromettere l’integrità della cella Casagrande o del foro di installazione.

• Il bloccaggio in sede del sensore è garantito da una serie di pesi che ne assicurano la stabilità durante il funzionamento, evitando spostamenti accidentali dovuti a vibrazioni o variazioni di flusso.

Stimati due punti di misura attrezzati per ogni sezione: uno a 5 metri e uno a 10 metri.

Analogamente agli inclinometri, si propone come miglioria di automatizzare le misure dirette dei cedimenti che vengono tradizionalmente eseguite manualmente con gli assestimetri magnetici e gli assestimetri a piastra.

Per fare ciò, possono essere utilizzati gli estensimetri a barra di profondità, strumenti ideali per il monitoraggio automatico dei cedimenti verticali in applicazioni geotecniche.

Gli estensimetri a barre di profondità (o multipoint borehole extensometers) sono strumenti geotecnici impiegati per il monitoraggio dei movimenti verticali o sub-verticali tra differenti profondità nel sottosuolo. Vengono installati in fori di sondaggio e permettono di rilevare con precisione spostamenti differenziali tra strati geologici, sia in condizioni stabili che in presenza di deformazioni lente o progressive, come in frane, subsidenza, consolidamento o cedimenti localizzati.

Componenti principali

1. Teste di lettura

La testa è collocata a livello del piano campagna e può essere fissa (per letture manuali con comparatori o sensori digitali) oppure predisposta per alloggiare trasduttori di spostamento (LVDT o potenziometrici) per acquisizioni automatiche.

2. Barre di misura

• Costituite da elementi modulari (acciaio inox, vetroresina o materiali compositi) con lunghezza standard (1–3 m).
• Le barre vengono collegate in serie tramite giunti filettati o manicotti e scorrono all’interno di guaine di protezione o tubi guida.

3. Ancoraggi profondi

• Gli ancoraggi (fissi o a espansione) sono installati a profondità predeterminate e resi solidali al terreno.
• Ogni barra viene vincolata all'ancoraggio corrispondente in modo da rilevare gli spostamenti relativi tra quel punto e la superficie.

4. Tubo guida o foro non rivestito

Il foro può essere rivestito da un tubo guida (in PVC o acciaio) che isola le barre e ne consente il movimento libero. Alternativamente, in terreni coerenti, l’installazione può avvenire direttamente in foro con malta cementizia.

Principio di funzionamento

Ogni barra è collegata a un punto di profondità noto. Quando si verifica un movimento del terreno in corrispondenza di uno o più strati (es. per consolidamento, cedimento o scorrimento), la barra collegata a quell’ancoraggio si muove rispetto alla testa di misura in superficie. La variazione di lunghezza relativa tra le barre indica con precisione l’entità e la profondità del movimento.

Misurazioni successive permettono di ottenere una profilazione verticale degli spostamenti nel tempo, utile per la validazione di modelli geotecnici, per il dimensionamento di opere di contenimento o consolidamento, e per la sicurezza in aree instabili.

Tipologie di estensimetri a barre

• Meccanici (manuali): prevedono la lettura con comparatori a quadrante o micrometri digitali.
• Elettronici (automatici): utilizzano trasduttori LVDT, potenziometrici o sistemi a fibra ottica per misure continue.
• Multicanale: installazioni complesse con 3, 5, fino a 9 punti di misura per foro, ciascuno indipendente.

Campi di applicazione

• Monitoraggio di frane profonde o movimenti lenti di versante.
• Verifica dell’efficacia di interventi di consolidamento (iniezioni, palificate, drenaggi).
• Controllo dei cedimenti differenziali in opere infrastrutturali (ponti, dighe, fondazioni profonde).
• Monitoraggio durante la costruzione di scavi profondi o gallerie, soprattutto in ambiente urbano.

Proposta tecnica

Nel nostro caso si propone l’uso di un trasduttore di spostamento potenziometrico. Si stima di installare estensimetri multibase composti da tre basi di misura cementate rispettivamente a 5 m, 10 m e 15 m, i cui dati vengano spediti su piattaforma web METRA.

FlexLog è il nome dato a una famiglia di data logger progettati per operare in molteplici situazioni, con firmware customizzabile a seconda delle esigenze dell’utente. Il logger gestisce l’alimentazione, la comunicazione con l’esterno (PC, sensori seriali remoti) e la memorizzazione dei dati.

È provvisto di LED di segnalazione, pulsante per attivazione diretta, I/O digitali e contatori per l’acquisizione di segnali PWM o in frequenza, ingressi analogici, funzione di controllo della tensione di batteria, unità di comunicazione seriale (USB, RS232, RS485, SPI), memorizzazione su SD rimovibile, predisposizione per sensori on-board (es. T-UR digitale).

FlexLog è progettato per essere modulare: per aumentare il numero di canali è sufficiente aggiungere moduli da 4 canali differenziali o 7 canali single ended.

Il modem integrato funziona con SIM dei principali operatori e viene fornito di fabbrica con una SIM roaming universale.

La custodia di protezione è in materiale plastico ad alta resistenza con grado di protezione IP67, così come tutti i connettori per l’ingresso dei sensori. È possibile quindi staccare i sensori per manutenzione lasciando il data logger in acquisizione collegato al resto della sensoristica.

FlexLog è un data logger a basso consumo: necessita di pochissima energia per funzionare e, se dotato di pannello solare, è in grado di operare per lunghi periodi senza manutenzione in modo completamente autonomo.

La piattaforma METRA permette di monitorare a distanza un sistema di sensori collegati a un data logger, usufruendo di una serie di servizi e funzionalità pensati per la diagnosi remota del funzionamento di apparati più o meno complessi.

METRA è in grado di individuare malfunzionamenti e necessità di manutenzione in modo automatico: in caso di attivazione di un alert, invia una email di notifica a tutti gli utenti abilitati.

La piattaforma consente inoltre di impostare soglie specifiche per ogni sensore: al superamento, viene generato un avviso automatico. Per ogni canale di misura è possibile applicare calibrazioni e coefficienti correttivi.

Il download dei dati può essere eseguito per periodi selezionabili o per l’intera serie disponibile; durante lo scarico, è possibile applicare funzioni di media su intervalli temporali definiti.

L’accesso alla piattaforma web avviene tramite credenziali personalizzate per ogni utente autorizzato. Possono essere creati molteplici utenti per ciascun sistema di monitoraggio, con la possibilità di assegnare tre diversi livelli di permesso che determinano l’accesso alle operazioni e alle visualizzazioni.

I dati vengono backupati automaticamente su tre server remoti dedicati con amministratore europeo, garantendo il recupero completo in caso di eventi calamitosi.

METRA può anche essere installata su una centrale operativa locale, dove è possibile eseguire una copia di backup aggiuntiva, accessibile anch’essa da remoto.