I tiranti di ancoraggio vengono impiegati per trasferire al terreno le sollecitazioni che agiscono su paratie, diaframmi, muri di sostegno e altre strutture geotecniche. La loro funzione è contrastare gli spostamenti dell’opera durante le attività di scavo e mantenerne la stabilità nel successivo esercizio.
La forza applicata durante la tesatura, tuttavia, può variare nel tempo. Rilassamento dell’acciaio, assestamenti del terreno, deformazioni della struttura e cambiamenti delle pressioni possono provocare una perdita o un incremento del carico sul tirante.
Il controllo mediante celle di carico permette di misurare direttamente queste variazioni e di verificare se il comportamento dell’ancoraggio rimane coerente con le previsioni progettuali. Il dato assume particolare valore quando viene acquisito fin dalle fasi iniziali e confrontato con l’avanzamento dello scavo e con le misure provenienti dagli altri strumenti installati sull’opera.
Celle di carico per misurare il controllo dei tiranti
La cella di carico viene normalmente installata in corrispondenza della testa del tirante, tra la piastra di contrasto e il sistema di bloccaggio. Quando è sottoposta alla forza di compressione, subisce una deformazione elastica rilevata da estensimetri elettrici e trasformata in un segnale proporzionale al carico applicato.
La cella di carico per tiranti LC210 è progettata per misurare le variazioni del carico di lavoro su tiranti singoli o multipli. Può essere utilizzata nelle opere di sostegno, ma anche in dighe, terrapieni, ponti, viadotti, prove di carico su pali e centine in galleria.
Gli strain gauge presenti al suo interno sono collegati in configurazione a ponte di Wheatstone. Questa soluzione consente di rilevare le deformazioni in compressione, compensare l’effetto della flessione e trasformare la risposta meccanica della cella in un segnale elettrico misurabile. La compensazione termica contribuisce inoltre a ridurre l’influenza delle variazioni di temperatura. L’accuratezza della misura dipende anche dalla corretta installazione. La cella deve essere posizionata in modo coassiale rispetto al tirante e il carico deve essere distribuito uniformemente sulla superficie. Disallineamenti o appoggi irregolari possono generare concentrazioni locali delle tensioni e influenzare il dato.
Per questo motivo, con la LC210 vengono fornite piastre di ripartizione da interporre tra lo strumento e la superficie di contrasto. Prima della messa in esercizio devono essere verificati anche la compatibilità tra il diametro della cella e il tirante, il campo di misura, la planarità degli appoggi e la protezione dei cavi. Il valore rilevato al termine della tesatura costituisce il riferimento per le letture successive. Una riduzione progressiva può segnalare fenomeni di rilassamento, cedimenti o una perdita di efficacia dell’ancoraggio. Un incremento può invece essere collegato a maggiori spinte del terreno, variazioni della falda o redistribuzioni delle sollecitazioni tra tiranti vicini.
Per chiodi o tiranti monofilo possono essere valutate altre soluzioni presenti nella categoria Carico e Pressione, scegliendo la tipologia di cella in funzione della geometria dell’ancoraggio e del carico previsto. Nella stessa categoria rientrano anche le celle di pressione, utilizzate per misurare le pressioni totali nel terreno e approfondire l’interazione tra il terreno e la struttura di sostegno.
Acquisizione continua e interpretazione dei dati nel controllo dei tiranti
Le letture manuali possono essere adeguate durante i collaudi o per controlli programmati su fenomeni lenti. Nei cantieri con scavi profondi o opere particolarmente sensibili, l’acquisizione automatica permette invece di seguire le variazioni del carico a intervalli regolari e di individuare fenomeni che potrebbero verificarsi tra due sopralluoghi.
La LC210 può essere collegata alle unità di acquisizione dati SIM Strumenti. Per sistemi con un numero limitato di punti di misura può essere utilizzato MYLOG, un datalogger compatto a due canali con intervalli di acquisizione programmabili.
Per monitoraggi più articolati è disponibile MINILOG, dotato di quattro canali ed espandibile mediante unità SWITCH. In questo modo è possibile raccogliere e confrontare i dati provenienti da più tiranti o integrare le celle di carico con altri sensori installati sulla struttura.
Le soglie di controllo devono essere definite dal progettista considerando il carico di tesatura, il carico di esercizio, la capacità del tirante, le caratteristiche del terreno e il comportamento atteso dell’opera. Non è sufficiente osservare il superamento di un singolo valore. Devono essere valutate anche la velocità della variazione, la sua durata e la risposta degli ancoraggi adiacenti.
Se la riduzione del carico su un tirante coincide con un aumento sugli elementi vicini, potrebbe essere in corso una redistribuzione delle sollecitazioni. Un’anomalia isolata richiede invece una verifica del singolo ancoraggio, del collegamento elettrico e della cella di misura. Per ottenere una lettura più completa, i dati possono essere confrontati con gli spostamenti della paratia, le variazioni della pressione interstiziale e l’apertura di eventuali giunti o fessure. L’integrazione con inclinometri, piezometri e misuratori di giunti consente di collegare le variazioni di carico al comportamento complessivo dell’opera.
Il monitoraggio continuo dei tiranti permette così di verificare il mantenimento della forza applicata, riconoscere eventuali perdite e individuare tempestivamente cambiamenti nella distribuzione delle sollecitazioni. La combinazione tra celle di carico e sistemi automatici di acquisizione trasforma ogni tirante monitorato in un punto di osservazione utile per valutare la stabilità dell’intera opera di sostegno.