Monitoraggio dei cedimenti: metodi e strumenti per il controllo di terreno e strutture

Il monitoraggio dei cedimenti consente di rilevare anomalie nel comportamento di un’opera. Scopri gli strumenti più efficaci per controllare terreno e strutture

I cedimenti del terreno e delle strutture possono modificare la geometria di un’opera e causare variazioni di quota, deformazioni, lesioni e dissesti. Per valutarne l’entità e l’evoluzione nel tempo servono misure affidabili, riferite a punti di controllo ben definiti.

Il monitoraggio dei cedimenti consente di rilevare e quantificare gli spostamenti e di seguirne l’andamento nel tempo. La scelta delle modalità di controllo dipende dalle caratteristiche del terreno e della costruzione, dalla precisione richiesta e dal tipo di movimento da analizzare.

I dati acquisiti possono essere georeferenziati e messi in relazione con la geometria della struttura. L’integrazione tra dati di monitoraggio, GIS e modello BIM permette di associare gli spostamenti rilevati alla posizione dei punti di controllo e agli elementi costruttivi, per analizzare il fenomeno nello spazio e nel tempo.

I dati raccolti possono essere collegati a mappe GIS e modelli BIM per visualizzare la posizione dei sensori, consultare le misure e interpretare gli spostamenti nel contesto dell’opera. Soluzioni come usBIM.geotwin consentono di integrare modelli openBIM, informazioni geografiche e dati provenienti da fonti IoT in un ambiente digitale geospaziale.

Cos’è il monitoraggio dei cedimenti?

Il monitoraggio dei cedimenti è l’insieme delle attività di misura e controllo che consentono di rilevare e valutare nel tempo gli spostamenti e le deformazioni del terreno e delle strutture.

Il controllo può riguardare un singolo edificio, un’opera infrastrutturale, un’area di cantiere o un territorio più esteso. Le misure permettono di determinare entità, distribuzione e velocità degli spostamenti, oltre a individuare eventuali differenze di comportamento tra punti o parti diverse dell’opera. Il confronto tra misure successive consente di stabilire se il fenomeno tende a stabilizzarsi, prosegue nel tempo o presenta variazioni nella sua evoluzione.

Il monitoraggio può essere:

occasionale, quando serve a verificare una condizione specifica;
periodico, con campagne di misura ripetute a intervalli prestabiliti;
continuo o automatico, quando i sensori acquisiscono dati con una frequenza definita e possono generare segnalazioni al superamento di determinate soglie.

Un quadro di misure affidabile deve partire da una rete di riferimento adeguata, da punti di controllo correttamente distribuiti e da procedure di acquisizione coerenti tra le diverse campagne.

Quando il movimento interessa una costruzione e produce deformazioni, lesioni o perdita di funzionalità, può configurarsi un cedimento strutturale. La sua valutazione richiede il confronto tra gli spostamenti misurati e le caratteristiche geometriche, costruttive e strutturali dell’opera.

Perché terreno ed edifici possono subire cedimenti?

Il cedimento è un fenomeno che può interessare sia il terreno sia la costruzione e che, in molti casi, deriva dall’interazione tra il comportamento del suolo e la risposta dell’opera. Per comprenderne l’origine è quindi necessario considerare le condizioni del terreno, il sistema di fondazione e le caratteristiche della costruzione.

Le principali cause dei cedimenti possono essere ricondotte a due gruppi.

Cause legate al terreno:

compressibilità degli strati di terreno, in particolare argille e limi;
consolidazione dei terreni saturi dopo l’applicazione di nuovi carichi;
presenza di terreni di riporto non adeguatamente compattati;
variazioni del livello della falda e delle pressioni interstiziali;
erosione e dilavamento;
variazioni del contenuto d’acqua;
fenomeni di subsidenza naturale o indotta;
scavi o modifiche delle condizioni di confinamento del terreno.

Cause legate alla costruzione e alle fondazioni:

distribuzione non uniforme dei carichi;
fondazioni con caratteristiche o profondità differenti;
modifiche dei carichi dovute ad ampliamenti, sopraelevazioni o cambi di destinazione d’uso;
interventi di scavo realizzati in prossimità della costruzione;
difetti progettuali o costruttivi delle fondazioni;
degrado o alterazione delle condizioni delle strutture di fondazione;
interazione tra edifici adiacenti con caratteristiche differenti.

In molti casi il cedimento nasce dall’interazione tra terreno, fondazioni e struttura. Un terreno deformabile può provocare un abbassamento della fondazione, mentre una distribuzione non uniforme dei carichi o caratteristiche diverse delle fondazioni possono accentuare le differenze di cedimento tra parti diverse dell’opera.

Anche le condizioni ambientali possono modificare il comportamento del terreno. L’alternanza tra periodi siccitosi e piovosi può determinare variazioni di volume in alcuni terreni, mentre la presenza di vegetazione può modificare il contenuto d’acqua negli strati prossimi alle fondazioni.

Prima di progettare un intervento di consolidamento delle fondazioni è quindi necessario individuare la causa del movimento e valutare il rapporto tra terreno, fondazioni e struttura. La tecnica più adatta dipende dal tipo di terreno, dall’entità del dissesto, dalle caratteristiche della fondazione e dai vincoli del cantiere.

Qual è la differenza tra cedimento assoluto e cedimento differenziale?

Nel monitoraggio dei cedimenti è importante comprendere la differenza tra cedimento assoluto e cedimento differenziale, poiché i due fenomeni possono avere effetti molto diversi sul comportamento di un edificio o di una struttura.

Il cedimento assoluto indica lo spostamento verticale di un punto, di una fondazione o di una porzione di terreno rispetto a una quota iniziale definita e a un riferimento stabile. Se tutti i punti di un edificio subiscono un abbassamento simile, l’opera può mantenere una geometria sostanzialmente invariata anche dopo un cedimento complessivo. In questo caso, il fenomeno può non determinare, di per sé, alterazioni significative della struttura.

Il cedimento differenziale si verifica invece quando parti diverse dell’opera subiscono variazioni di quota differenti. È un fenomeno particolarmente importante nel monitoraggio perché può modificare la geometria dell’edificio e generare rotazioni, distorsioni e deformazioni. La sua rilevanza dipende non soltanto dall’entità dello spostamento, ma anche dalla distanza tra i punti interessati e dalle caratteristiche costruttive e strutturali dell’opera.

In particolare, è utile considerare che:

un cedimento uniforme interessa i diversi punti dell’opera in modo simile e tende a non alterarne significativamente la geometria;
un cedimento differenziale comporta invece abbassamenti diversi tra punti di controllo, con possibili conseguenze sulla configurazione e sul comportamento della struttura;
anche differenze di quota relativamente contenute tra punti vicini possono produrre effetti rilevanti, in funzione della distanza tra i punti e delle caratteristiche dell’opera;
oltre agli spostamenti verticali, anche gli spostamenti orizzontali, le rotazioni e le deformazioni possono fornire informazioni importanti sull’evoluzione del fenomeno e sui suoi effetti.

Per questo motivo, il monitoraggio dei cedimenti non dovrebbe limitarsi alla rilevazione del valore massimo raggiunto da un singolo punto. È necessario analizzare la distribuzione spaziale degli spostamenti e il rapporto tra i cedimenti misurati nei diversi punti di controllo, così da individuare eventuali cedimenti differenziali e valutare tempestivamente le possibili conseguenze sull’opera.

Cosa bisogna monitorare?

Un piano di monitoraggio deve individuare le grandezze utili a descrivere il movimento del terreno e la risposta dell’opera. La scelta dipende dal fenomeno da controllare, dalle caratteristiche dell’edificio o dell’infrastruttura e dal livello di precisione richiesto.

Per il controllo dei cedimenti possono essere monitorati:

spostamenti verticali, assoluti e differenziali;
spostamenti orizzontali;
rotazioni e inclinazioni di elementi o parti dell’opera;
apertura ed evoluzione delle lesioni;
deformazioni degli elementi strutturali;
livello della falda;
pressioni interstiziali nel terreno;
temperatura e altre condizioni ambientali che possono influenzare le misure;
variazioni dei carichi e delle condizioni al contorno.

La posizione dei punti di controllo deve essere definita in funzione della geometria dell’opera e delle zone più sensibili al fenomeno. I capisaldi di riferimento devono trovarsi in aree sufficientemente stabili, mentre i punti di misura devono consentire il confronto tra parti diverse dell’edificio o dell’infrastruttura.

Il controllo strumentale deve inoltre essere associato alle ispezioni visive. Una checklist di ispezione degli edifici può supportare la raccolta sistematica delle informazioni relative a lesioni, deformazioni e condizioni degli elementi, da confrontare con le misure degli strumenti.

Come si esegue il monitoraggio dei cedimenti?

Un piano efficace parte dall’individuazione del fenomeno da controllare e delle decisioni che le misure dovranno supportare. Le fasi operative non sono identiche per tutte le opere, ma seguono un percorso ricorrente.

Analisi preliminare: raccogliere dati geologici, geotecnici, strutturali, rilievi pregressi e segnalazioni di lesioni o dissesti.
Piano di monitoraggio: definire obiettivi, grandezze, punti di misura, capisaldi stabili, durata e frequenza delle letture.
Scelta della strumentazione: valutare campo di misura, risoluzione, incertezza, condizioni d’installazione e accessibilità.
Misura iniziale: registrare stato di riferimento, data, quota, coordinate e condizioni ambientali, verificando strumenti e riferimenti.
Acquisizione e controllo qualità: confrontare le campagne, segnalare dati mancanti o anomali e documentare tarature e verifiche.
Interpretazione e azioni: analizzare spostamenti assoluti e differenziali, velocità, tendenze e condizioni al contorno, applicando le procedure previste dal piano.

Come definire le soglie di attenzione e di allarme?

Le soglie servono a collegare i risultati delle misure alle azioni da intraprendere. Una soglia di attenzione può richiedere una verifica del dato o un aumento della frequenza di misura; una soglia di allarme può attivare ispezioni, valutazioni specialistiche e altre procedure già stabilite. I valori devono essere definiti caso per caso da professionisti competenti, in relazione all’opera, alla sicurezza e alle incertezze del sistema: non esiste una soglia in millimetri universalmente valida.

Quali strumenti si utilizzano per monitorare i cedimenti?

Per monitorare i cedimenti del terreno e delle strutture si utilizzano strumenti topografici, sensori geotecnici e tecniche satellitari. Tra le principali soluzioni rientrano livellazione di precisione, stazioni totali, assestimetri, piastre di assestamento, estensimetri, sistemi idrostatici, GNSS e InSAR. La scelta dipende dalla grandezza da misurare, dalla precisione richiesta, dalla frequenza di acquisizione e dalle caratteristiche dell’opera.

Anche le modalità di acquisizione incidono sulla scelta. In alcuni casi sono sufficienti campagne di misura periodiche, mentre per fenomeni in evoluzione rapida o per opere che richiedono un controllo continuo può essere necessario utilizzare sistemi automatici con acquisizione e trasmissione dei dati a distanza.

La scelta deve inoltre considerare la posizione dei punti di misura e il tipo di informazione che si vuole ottenere. Alcuni strumenti consentono di determinare variazioni di quota con elevata precisione, altri permettono di controllare spostamenti orizzontali, inclinazioni o deformazioni, mentre le tecniche satellitari consentono di estendere il controllo a superfici molto ampie.

In molti casi è utile combinare più tecnologie di misura, così da confrontare dati ottenuti con metodi differenti e ricostruire in modo più completo l’evoluzione del fenomeno.

Vediamo quindi le principali soluzioni utilizzate per il controllo dei cedimenti, dalle tecniche topografiche ai sensori installati nel terreno e nelle strutture, fino al monitoraggio satellitare.

Accuratezza e risoluzione effettive delle tecniche presenti nella tabella dipendono dalla strumentazione, dal metodo di rilievo e dalle condizioni operative.

Livellazione topografica di precisione

La livellazione topografica di precisione è una tecnica utilizzata per determinare con elevata accuratezza le differenze di quota tra punti di controllo. È particolarmente adatta al monitoraggio degli spostamenti verticali di edifici, fondazioni, rilevati e altre opere.

La misura viene eseguita con un livello ottico o digitale e una o più stadie, cioè aste graduate utilizzate come riferimento per la lettura. Lo strumento viene posizionato tra i punti da controllare e permette di confrontare le letture sulle stadie. Dalla differenza tra le letture si ricava il dislivello tra i punti.

Nel monitoraggio dei cedimenti, le misure vengono ripetute nel tempo e confrontate con una prima campagna di riferimento. Le variazioni di quota dei diversi punti permettono di determinare cedimenti assoluti e differenziali e di ricostruirne l’evoluzione temporale.

La tecnica è indicata quando sono richieste misure molto precise degli spostamenti verticali. La stabilità dei capisaldi, la corretta esecuzione delle misure, la chiusura e la verifica dei circuiti di livellazione e la stima dell’incertezza sono fondamentali per ottenere risultati affidabili.

Stazioni totali e Automated Total Stations

La stazione totale è uno strumento topografico elettronico che integra un teodolite, per la misura degli angoli, e un distanziometro elettronico, per la misura delle distanze. Permette quindi di determinare la posizione tridimensionale dei punti osservati.

Nel monitoraggio dei cedimenti, sulla struttura o in prossimità dell’opera vengono installati target o prismi che la stazione totale può rilevare da una posizione nota. Il confronto tra le coordinate acquisite in campagne successive consente di individuare spostamenti verticali, orizzontali e tridimensionali.

Le stazioni totali automatizzate (Automated Total Stations, ATS) possono riconoscere e misurare i target senza l’intervento continuo dell’operatore. Il sistema può eseguire acquisizioni a intervalli prestabiliti e trasmettere i dati a un sistema di controllo.

Questa soluzione è indicata quando occorre controllare molti punti con elevata frequenza, per esempio in prossimità di scavi, su edifici soggetti a movimenti, su infrastrutture o in aree di cantiere. Le serie temporali delle coordinate permettono di seguire l’evoluzione degli spostamenti e di impostare soglie di attenzione per segnalare variazioni anomale.

Assestimetri e settlement gauges

Gli assestimetri sono strumenti utilizzati per misurare gli spostamenti verticali del terreno o di elementi collegati al terreno. Il termine settlement gauge indica in generale un dispositivo di misura del cedimento, con tecnologie che possono variare in funzione dell’applicazione.

Il principio di funzionamento consiste nel misurare la variazione di posizione di un punto rispetto a un riferimento considerato stabile. In base alla tecnologia adottata, il sistema può utilizzare sensori di spostamento meccanici, elettrici o elettronici.

Gli assestimetri sono utilizzati quando interessa controllare il comportamento di un determinato punto o strato di terreno nel corso del tempo. Possono essere installati sotto rilevati, platee di fondazione, opere di sostegno e altre strutture soggette a consolidazione o assestamento.

La ripetizione delle misure consente di costruire una serie temporale del cedimento e di determinarne l’entità e la velocità. Il dato può essere confrontato con i carichi applicati e con le altre misure della rete di monitoraggio per interpretare l’evoluzione del fenomeno.

La scelta del sistema deve specificare se si vogliono osservare cedimenti in superficie, spostamenti relativi tra livelli profondi o deformazioni distribuite: queste misure non sono intercambiabili.

Settlement plates

Le settlement plates, o piastre di assestamento, sono elementi installati direttamente nel terreno per misurare gli spostamenti verticali di uno strato o di una porzione di terreno.

La piastra viene collocata alla quota e nella posizione definite dal progetto di monitoraggio e collegata a un sistema che permette di rilevarne gli spostamenti. Quando il terreno subisce un cedimento, la piastra si muove insieme allo strato nel quale è stata installata.

Le misure successive permettono di confrontare la posizione della piastra con un riferimento esterno e di ricostruire l’andamento del cedimento nel tempo. Il sistema può quindi fornire informazioni sulla consolidazione del terreno e sulla risposta ai carichi applicati.

La posizione iniziale, il riferimento utilizzato e le modifiche intervenute durante la costruzione devono essere documentati: in assenza di questi elementi, il confronto tra campagne può risultare ambiguo.

Le settlement plates trovano particolare applicazione nei rilevati stradali e ferroviari, nelle opere di terra, nelle aree di bonifica e nei terreni compressibili. La corretta installazione e la protezione del punto di misura sono importanti perché urti, manomissioni o variazioni delle condizioni locali possono alterare il risultato.

Estensimetri in foro

Gli estensimetri in foro sono strumenti che permettono di misurare deformazioni e spostamenti all’interno del terreno o della roccia, a diverse profondità.

Il sistema viene installato all’interno di un foro di sondaggio. Il dispositivo stabilisce uno o più punti di riferimento in profondità e misura le variazioni di distanza tra questi punti e la testa del foro. In questo modo è possibile determinare dove si concentrano le deformazioni lungo la verticale.

Questa informazione è particolarmente utile quando il movimento osservato in superficie deve essere collegato al comportamento degli strati sottostanti. La misura può infatti evidenziare quali livelli del terreno partecipano al cedimento e a quale profondità si sviluppano le deformazioni più significative.

Gli estensimetri in foro trovano applicazione nel controllo di terreni compressibili, versanti, scavi, fondazioni e opere nelle quali il comportamento del sottosuolo ha un ruolo determinante. Le misure in profondità possono essere confrontate con i dati degli strumenti installati in superficie per ottenere una lettura più completa del fenomeno.

Sistemi idrostatici

I sistemi di livellazione idrostatica permettono di confrontare le variazioni di quota tra più punti attraverso il principio dei vasi comunicanti.

Il sistema utilizza serbatoi o camere di misura collegati tra loro da tubazioni contenenti un liquido. Quando la quota di uno dei punti cambia, varia il livello del liquido nella relativa camera. I sensori rilevano queste variazioni e permettono di determinare gli spostamenti relativi tra i diversi punti.

Uno dei principali vantaggi consiste nella possibilità di controllare punti anche molto distanti tra loro senza una linea di vista diretta. Per questo i sistemi idrostatici possono essere utilizzati in edifici estesi, impianti industriali, strutture complesse e ambienti nei quali l’impiego di strumenti topografici risulta difficile.

L’acquisizione automatica consente inoltre di ottenere serie temporali con elevata frequenza. Nella valutazione dei risultati occorre considerare le variazioni di temperatura e le altre condizioni che possono modificare il comportamento del liquido e dei componenti del sistema.

Il progetto deve inoltre considerare configurazione delle tubazioni, dislivelli ammissibili, manutenzione e possibili anomalie del fluido, senza presumere che tutti i sistemi siano adatti a qualunque distanza o ambiente.

GNSS

GNSS è l’acronimo di Global Navigation Satellite System e indica l’insieme dei sistemi di navigazione satellitare, come GPS, Galileo, GLONASS e BeiDou. I ricevitori GNSS possono determinare la posizione di un punto sulla superficie terrestre attraverso i segnali trasmessi dai satelliti.

Nel monitoraggio dei cedimenti, un ricevitore viene installato sul punto da controllare e acquisisce le coordinate a intervalli prestabiliti. Il confronto tra le coordinate rilevate in momenti diversi permette di individuare eventuali spostamenti.

La tecnologia GNSS consente di controllare componenti verticali e orizzontali del movimento e risulta particolarmente utile per opere e aree di grandi dimensioni. Può essere utilizzato, per esempio, su rilevati, dighe, ponti, viadotti, grandi cantieri e altre infrastrutture.

La qualità della misura dipende dalle condizioni di ricezione del segnale, dalla configurazione della rete e dalla metodologia utilizzata. In genere la componente verticale è meno precisa di quella planimetrica; ostacoli, riflessioni del segnale e condizioni ambientali possono influire sull’incertezza della misura.

Inclinometri e tiltmeters

Occorre distinguere gli inclinometri in foro, impiegati per ricostruire gli spostamenti laterali del terreno con la profondità, dai sensori di inclinazione installati sugli elementi strutturali.

Gli inclinometri in foro utilizzano un tubo inclinometrico, all’interno del quale una sonda misura le variazioni di inclinazione rispetto a una lettura di riferimento. Ripetendo le misure nel tempo è possibile ricostruire il profilo degli spostamenti lungo la profondità e individuare eventuali superfici o livelli nei quali si concentra il movimento. Gli inclinometri sono quindi particolarmente utili per versanti, scavi, rilevati e terreni nei quali il movimento non interessa in modo uniforme l’intero volume.

I tiltmeters, o inclinometri di precisione per strutture, misurano invece le variazioni di inclinazione di un elemento. Possono essere installati su pareti, pilastri, impalcati, fondazioni o altri componenti dell’opera.

Il dato di inclinazione può integrare quello ottenuto dalla misura degli spostamenti verticali. Una variazione della quota tra punti diversi, infatti, può produrre una rotazione dell’elemento o dell’intera struttura. Il confronto tra queste grandezze aiuta quindi a interpretare gli effetti del cedimento.

Monitoraggio satellitare InSAR

InSAR è l’acronimo di Interferometric Synthetic Aperture Radar. È una tecnica di telerilevamento che utilizza immagini radar acquisite da satelliti in momenti diversi per individuare variazioni della posizione della superficie terrestre.

Il principio si basa sul confronto interferometrico tra acquisizioni successive. Le variazioni di fase del segnale radar permettono di determinare gli spostamenti lungo la direzione di osservazione del satellite. L’elaborazione di più immagini consente inoltre di costruire serie temporali degli spostamenti.

Il monitoraggio InSAR è particolarmente utile per analizzare aree molto estese e individuare fenomeni di subsidenza, movimenti del terreno e deformazioni associate a edifici e infrastrutture. Può fornire una prima identificazione delle aree nelle quali il movimento risulta più significativo e indirizzare successive campagne di misura a terra.

La tecnica presenta però caratteristiche diverse rispetto alle misure locali. Una singola geometria InSAR misura la componente dello spostamento lungo la linea di vista radar, non direttamente il cedimento verticale puro. Il dato dipende dalla disponibilità delle immagini, dalla geometria di osservazione e dalla coerenza delle superfici analizzate.

Per il controllo dettagliato di singoli elementi strutturali può quindi essere necessario affiancarlo a misure topografiche o a sensori installati sull’opera.

Dai dati di monitoraggio alla mappa dei cedimenti dell’opera

Le misure raccolte dai diversi strumenti devono essere associate alla posizione dei punti di controllo e alla geometria dell’opera per ottenere una lettura spaziale del fenomeno. La georeferenziazione permette di organizzare i dati in un sistema comune, mentre il modello BIM consente di collegare le misure agli elementi dell’opera.

Vediamo quindi come trasformare i dati di monitoraggio in una rappresentazione digitale dei cedimenti.

Georeferenziare i punti di monitoraggio

Ogni punto di monitoraggio deve essere associato a coordinate, quota e a un identificativo univoco, oltre alle informazioni relative allo strumento utilizzato e alla serie temporale delle misure.

La georeferenziazione permette di collegare ogni dato alla posizione reale del punto sul territorio. Per confrontare misure di strumenti diversi è necessario adottare riferimenti planimetrici e altimetrici coerenti, controllare la stabilità dei capisaldi e documentare eventuali trasformazioni di coordinate.

A ogni punto possono essere associati anche:

tipologia del sensore;
data di installazione;
frequenza di acquisizione;
precisione della misura;
storico delle letture;
soglie di attenzione e di allarme.

L’organizzazione spaziale delle misure permette di costruire mappe tematiche dei cedimenti, nelle quali ogni punto viene associato al valore dello spostamento rilevato. Il confronto tra punti vicini consente inoltre di evidenziare le zone caratterizzate da maggiori differenze di quota.

Quando la distribuzione dei punti è sufficientemente densa, i dati possono essere utilizzati anche per produrre una superficie interpolata dello spostamento. Tale rappresentazione deve però essere interpretata in relazione alla distribuzione dei punti di misura e alla natura del fenomeno.

In prossimità di giunti, discontinuità strutturali o cambiamenti delle condizioni geotecniche, una superficie interpolata può mascherare comportamenti locali diversi: la mappa non deve sostituire l’analisi delle misure puntuali.

Sovrapporre la mappa dei cedimenti al modello BIM

Il modello BIM permette di associare i punti di monitoraggio agli elementi fisici dell’opera. Un sensore installato su una fondazione, per esempio, può essere collegato all’oggetto BIM corrispondente, così da mettere in relazione la misura con le caratteristiche dell’elemento controllato.

La sovrapposizione tra modello BIM e dati di monitoraggio consente di visualizzare la distribuzione degli spostamenti direttamente sulla geometria dell’opera. Il tecnico può così confrontare la posizione dei punti di misura con fondazioni, pilastri, pareti, impalcati e altri elementi interessati dal fenomeno.

Il collegamento tra dati geometrici e serie temporali permette inoltre di conservare lo storico delle misure e di confrontare le condizioni dell’opera in momenti diversi. Le informazioni possono essere integrate con rilievi, fotografie, documentazione tecnica e risultati delle ispezioni.

Questa integrazione costituisce una componente del monitoraggio strutturale, perché consente di mettere in relazione i dati acquisiti dalla rete di sensori con la configurazione dell’opera e con la sua evoluzione nel tempo.

Integrare i dati di cedimento in usBIM.geotwin

I dati di cedimento descrivono gli spostamenti verticali e le variazioni di quota rilevati nel tempo dai sistemi di monitoraggio. Possono indicare, per esempio, l’abbassamento di un punto del terreno o di una fondazione oppure l’evoluzione dello spostamento registrato da un sensore. Associati alla posizione dei punti di monitoraggio, questi dati possono essere messi in relazione con il modello digitale della costruzione e con il contesto territoriale.

L’integrazione tra BIM e GIS permette infatti di collegare le informazioni geometriche e informative dell’edificio o dell’infrastruttura con la sua posizione e con i dati geografici dell’area in cui si trova.

In usBIM.geotwin, i modelli openBIM in formato IFC possono essere integrati dinamicamente con mappe, dati e funzioni GIS per creare e gestire un Digital Twin geospaziale. La piattaforma consente di gestire modelli BIM geolocalizzati nel contesto territoriale e di integrare informazioni provenienti da diverse fonti, compresi i dati IoT.

Nel caso di sistemi di monitoraggio basati su sensoristica IoT, i sensori possono essere collegati agli asset e i relativi dati possono essere visualizzati direttamente sul modello openBIM e sulla mappa GIS. Questo permette di mettere in relazione le informazioni di monitoraggio con la posizione dell’asset e con il modello digitale dell’opera, facilitando la lettura del fenomeno nel suo contesto spaziale.

Questa impostazione è particolarmente utile per edifici e infrastrutture distribuiti sul territorio, come ponti, viadotti, gallerie e rilevati, nei quali è necessario gestire contemporaneamente informazioni relative agli asset, alla loro posizione geografica e ai dati acquisiti durante le attività di monitoraggio.

La condivisione BIM-GIS consente quindi di integrare i dati di monitoraggio nell’ambiente digitale e geospaziale dell’opera, mettendoli in relazione con gli asset e con il territorio circostante. In questo modo il tecnico può passare dalla visione territoriale alla singola costruzione e consultare, nello stesso ambiente, il modello BIM, la posizione degli asset e le informazioni disponibili sul loro stato.

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FAQ su monitoraggio dei cedimenti

Come si misurano i cedimenti delle fondazioni?

Con livellazione di precisione, stazioni totali, sensori di spostamento o sistemi idrostatici. La scelta dipende dall’accessibilità, dalla precisione richiesta e dalle caratteristiche della struttura.

Qual è la differenza tra monitoraggio periodico e continuo?

Nel monitoraggio periodico si eseguono campagne successive; nel monitoraggio continuo o automatico, i sensori acquisiscono dati a una frequenza stabilita, con controlli e manutenzione programmati.

Come si calcola un cedimento differenziale?

Si calcola la differenza tra gli abbassamenti di due punti rispetto a una stessa condizione iniziale. Per valutarne gli effetti si considerano anche distanza, geometria e comportamento strutturale.

Quando è consigliabile iniziare un monitoraggio dei cedimenti?

È consigliabile avviare un monitoraggio dei cedimenti in presenza di segnali di movimento, condizioni geotecniche critiche o interventi che possono alterare l’equilibrio del terreno, come scavi, lavori sulle fondazioni, sopraelevazioni o variazioni della falda. Iniziare le misure tempestivamente permette di definire una situazione di riferimento e confrontarla con gli spostamenti successivi.

Quanto deve durare un monitoraggio dei cedimenti?

La durata del monitoraggio dipende dalla natura del fenomeno, dalla velocità degli spostamenti e dagli obiettivi del controllo. Può variare da poche settimane a diversi anni, soprattutto in presenza di fenomeni lenti come consolidazione e subsidenza. Anche la frequenza delle misure deve essere adeguata alla velocità del movimento.

Come si stabilisce se un cedimento è preoccupante?

La gravità di un cedimento dipende non solo dalla sua entità, ma anche da velocità, distribuzione ed evoluzione nel tempo. Accelerazioni degli spostamenti, aumento dei cedimenti differenziali, nuove lesioni o superamento delle soglie di monitoraggio richiedono particolare attenzione. La valutazione deve essere effettuata da un tecnico competente.

È possibile monitorare i cedimenti senza interrompere l’attività dell’edificio?

Sì, molti sistemi di monitoraggio consentono di controllare i cedimenti senza interrompere le normali attività dell’edificio. Alcune misure possono essere effettuate dall’esterno, mentre altre richiedono sensori installati sulla struttura o nel terreno. La scelta dipende dalle condizioni di accessibilità, sicurezza e installazione.

Cosa succede se un punto di monitoraggio smette di fornire dati?

L’assenza di dati non indica necessariamente l’assenza di movimento. Può dipendere da guasti del sensore, problemi di alimentazione o interruzioni della comunicazione. È quindi necessario verificare il sistema di acquisizione e confrontare le informazioni disponibili dagli altri punti di monitoraggio.

Come vengono gestiti i dati raccolti durante il monitoraggio?

I dati di monitoraggio vengono organizzati in serie temporali associate ai punti di misura, conservando informazioni su posizione, strumento e data di acquisizione. Piattaforme digitali possono facilitare la consultazione dello storico, il confronto tra misure e la visualizzazione dei dati in relazione agli elementi dell’opera.

Il monitoraggio dei cedimenti può essere utile anche dopo un intervento di consolidamento?

Sì, il monitoraggio post-intervento permette di verificare l’evoluzione degli spostamenti e l’eventuale stabilizzazione del fenomeno dopo il consolidamento. Il confronto tra le misure effettuate prima, durante e dopo i lavori aiuta a valutare il comportamento dell’opera e a individuare possibili nuovi movimenti.

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