Durante uno scavo, mentre il terreno ridistribuisce le tensioni, gli edifici circostanti possono inclinarsi leggermente. Il monitoraggio dell'inclinazione serve durante questi lavori a stabilire se le variazioni restano nella norma o se gli edifici richiedono un intervento, quando il movimento supera quanto la struttura può assorbire e la sua integrità viene compromessa.

La baseline

Poiché la maggior parte degli edifici esistenti ha una pendenza naturale, ogni sensore installato deve essere livellato e azzerato rispetto a un riferimento topografico prima dell'inizio del monitoraggio. Un edificio in muratura degli anni Venti può avere un'inclinazione storica di 10 o 20 mm/m, e questo tipo di inclinazione preesistente non è rilevante per il monitoraggio dello scavo.

La baseline è anche una caratterizzazione del movimento normale dell'edificio al variare di temperatura e umidità. Su una facciata in calcestruzzo esposta al sole, con un'escursione termica giornaliera di 15–20 °C, il segnale di inclinazione può raggiungere da 0,3 a 0,6 mm/m picco-picco prima della compensazione, tra struttura e sensore. Per questo i dati delle prime quarantotto ore non vanno usati come dati di inclinazione, ma letti come stabilizzazione termica del sensore dopo l'installazione. Una o due settimane di registrazione prima dello scavo, idealmente attraversando almeno un cambio di tempo, restituiscono l'ampiezza giornaliera, il ritardo di fase tra temperatura dell'aria e risposta strutturale e, se l'edificio è occupato, la differenza tra giorni feriali e weekend.

Poiché gli edifici monitorati di solito non sono dell'impresa, per gli scavi conviene usare sensori wireless. Un inclinometro LoRaWAN alimentato a batteria si installa in un solo sopralluogo, trasmette per anni senza interventi e non richiede un cavo che attraversi la proprietà. Lo stesso vantaggio vale per il monitoraggio dei cedimenti, di cui parliamo nel nostro articolo sul monitoraggio dei grattacieli di Miami con sensori wireless.

Lo schema minimo per monitorare un edificio vicino a uno scavo prevede un sensore biassiale vicino alla fondazione, uno a metà altezza sul lato che affaccia sullo scavo e uno sul lato opposto per rilevare comportamenti differenziali. Sugli edifici più alti, sensori a più livelli sulla facciata vicina permettono di ricostruire un profilo di inclinazione lungo l'altezza, che distingue la rotazione della fondazione dalla distorsione dei piani superiori. Il Tiltmeter Chain Tool di MyMove costruisce questi profili.

I valori di soglia

I valori di soglia vengono definiti dagli ingegneri in base alle condizioni dello specifico edificio, alla tipologia costruttiva, al sistema di fondazione e ai danni preesistenti. A differenza del monitoraggio delle vibrazioni, che ha la DIN 4150-3 con valori guida di PPV pubblicati, il monitoraggio dell'inclinazione non ha valori standard validi universalmente.

I piani di monitoraggio adottano in genere una struttura a tre livelli costruita sui limiti classici di esercizio. La distorsione angolare di 1/500 di Skempton e MacDonald, pari a 2 mm/m (1 mm/m equivale a 1 mrad), resta il limite di progetto tradizionale contro la fessurazione nelle strutture ordinarie, quindi i livelli di attenzione si collocano di solito al di sotto, intorno a un terzo o metà del limite. I livelli di intervento si trovano in genere intorno ai 2 mm/m, mentre i livelli di allarme vengono fissati oltre il livello di intervento.

L'inclinazione va monitorata in più punti. Boscardin e Cording hanno mostrato nel 1989 che la rotazione rigida è relativamente innocua, mentre la distorsione angolare combinata con la deformazione orizzontale può causare fessure. Un edificio che ruota uniformemente di 3 mm/m può quindi non avere problemi, mentre uno che si distorce di 1,5 mm/m su una singola campata sì, ed è per questo che si monitora in più punti.

Il livello di attenzione deve avere un margine sopra le variazioni di baseline della struttura. Se ad esempio la facciata oscilla di 0,4 mm/m ogni pomeriggio e la soglia scatta a 0,5, il sistema potrebbe inviare allarmi ogni giorno, desensibilizzando il team di monitoraggio. Una situazione del genere può creare problemi legali, perché gli allarmi risulterebbero documentati senza che l'azienda abbia agito. Ogni soglia cumulativa andrebbe inoltre abbinata a una soglia di velocità, perché la stessa lettura cumulativa ha un significato diverso a velocità diverse. La rotazione può accumularsi lentamente e in linea con il programma di scavo, ma lo stesso totale può arrivare nelle 48 ore successive al guasto di una pompa di aggottamento.

Il piano di risposta

Il piano di risposta è un documento breve, concordato e firmato prima dell'inizio dello scavo, che stabilisce per ogni livello di soglia chi viene avvisato, entro quanto tempo e cosa succede in cantiere.

La prima azione a ogni superamento è verificare lo strumento. A volte un picco di inclinazione dipende dalla temperatura e non da una rotazione della struttura. Un salto isolato su un singolo nodo, o una deriva termica, può indicare un problema di montaggio del sensore. Alcuni inclinometri trasmettono una lettura di temperatura insieme alla misura di inclinazione, per tenere conto della deriva termica nell'analisi della situazione.

La sequenza di escalation nella maggior parte dei piani:

• Al livello di attenzione: avvisare l'ingegnere responsabile del monitoraggio e lo strutturista entro la stessa giornata lavorativa, aumentare la frequenza di registrazione e annotare cosa stava facendo lo scavo in quel momento (fase, stato dell'aggottamento, sovraccarichi vicino al confine).
• Al livello di intervento: avvisare il proprietario dell'edificio monitorato secondo l'accordo pre-costruzione e sospendere o modificare i lavori sul confine interessato.
• Al livello di allarme: fermare i lavori nella zona interessata finché l'ingegnere responsabile non ha esaminato i dati, ispezionato l'edificio e autorizzato per iscritto la ripresa.

Il piano deve definire anche la propria conclusione. Quando scavo e opere interrate sono completati, un confronto di chiusura tra le baseline pre e post costruzione documenta se è avvenuta una rotazione permanente.

Domande frequenti

Una baseline di 48 ore è mai sufficiente?Solo per il sensore, mai per l'edificio. Due giorni dicono che l'inclinometro si è stabilizzato termicamente; non possono catturare l'inviluppo giornaliero della struttura al variare del tempo, che è ciò su cui si tarano le soglie. Se la finestra prima dei lavori è compressa, continua a registrare durante le prime fasi a basso rischio e affina le soglie prima che lo scavo di sbancamento raggiunga la profondità sensibile.

I valori di soglia si possono prendere da una norma, come i valori guida di PPV dalla DIN 4150-3?No. I limiti di vibrazione si generalizzano abbastanza bene tra edifici da permettere alle norme di pubblicare tabelle; l'inclinazione tollerabile dipende da rigidezza, fondazioni e stato di conservazione della specifica struttura. Gli intervalli di mm/m pubblicati sono punti di partenza per l'ingegnere responsabile, non valori di conformità. Citare "1,0 mm/m da prassi di settore" senza una valutazione delle condizioni dell'edificio è il difetto più comune che vediamo nei piani di monitoraggio allegati alle gare.

Gli inclinometri si tolgono dall'edificio quando finisce lo scavo?Di solito dopo il report di chiusura, non subito. Il movimento del terreno continua dopo lo sbancamento man mano che le pressioni interstiziali si riequilibrano, in particolare nei terreni a grana fine, e la costruzione dell'interrato stessa carica il terreno. Mantenere attiva la rete fino al completamento strutturale costa poco, con i sensori wireless già in opera.

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