La geotecnica sale in cattedra

articolo di Cristiano Pinotti

Le indagini geotecniche in gran parte del mondo fanno rima con la tecnologia italiana sviluppata da Pagani in una gamma di macchine semoventi in grado di effettuare le più complete prove IN-SITU. Sotto i riflettori il best seller della società piacentina, la TG63-200.

Le partnership tecnologiche sono il sale della ricerca e Pagani Geotechnical Equipment da sempre attinge, dalla collaborazioni con scuole e università, idee e suggerimenti per migliorare le proprie macchine. Se la collaborazione con l’università di Atlanta (Stati Uniti) risale agli anni più recenti, ed è focalizzata al momento sulla costruzione di macchine ultra compatte per prove CPTu a bassa profondità, la simbiosi tecnologica con l’università di Pisa è un seme gettato da tempo che, unito alla passione a alla competenza dei tecnici e dei progettisti della società emiliana, ha permesso di sviluppare una gamma di penetometri di elevatissimo livello in grado di farsi onore in tutto il mondo. Senza dimenticare come la gamma Pagani si completi con piezoconi e sonde ambientali.

Made in Pagani

La gamma di Pagani

Pagani, con sede a Calendasco (Pc), vanta un’autonomia costruttiva quasi completa. Fatta eccezione per i motori idraulici, quelli a scoppio e i cingoli in gomma (o in ferro per fronteggiare situazioni particolari) tutti gli altri componenti delle macchine e delle attrezzature Pagani sono prodotti internamente. Dalla carpenteria alle aste di perforazione, dalla minuteria ai tubi e ai distributori idraulici, tutto viene progettato e realizzato negli stabilimenti emiliani. Ivi compresa la parte elettrica ed elettronica, le centraline e i software. Per quanto concerne i motori idraulici ed endotermici benzina o diesel, Pagani ha scelto di affidarsi alla solidità di società primarie con centri di assistenza in tutto il mondo. Le macchine più piccole possono inoltre essere dotate di alimentazione elettrica. La gamma 63, che comprende i penetrometri TG63-100, TG63-150 e TG63-200, come standard adotta motori a benzina che permettono di contenere i pesi, offrendo il massimo sotto il profilo della semplicità e dell’affidabilità. Su richiesta possono essere equipaggiati con unità a gasolio che però comportano un leggero incremento del prezzo e un aumento del peso complessivo con il rischio di sforare la portata massima dei furgoni utilizzati in queste tipologie di lavori. La gamma si completa con il modello automatico TG73-200 e con le piccole attrezzature per prove dinamiche DPM 30 e TG30-20 4×4. La TG73-200, il penetrometro più grande della gamma, viene generalmente preferita nei lavori di grandi dimensioni o in quei mercati dove a causa di personale non troppo qualificato, vengono richieste elevatissime facilità d’uso e robustezza.

Le macchine vengono ancorate al suolo per mezzo di eliche che si avvitano nel terreno e impediscono il sollevamento dell’attrezzatura. Con la serie 63 l’ancoraggio è di tipo semiautomatico, mentre è completamente automatizzato con la 73. I penetrometri possono inoltre essere fissati anche su autocarri o piattaforme, tramite una apposita piastra con ganci, fornita da Pagani, che si avvita alla base dell’autocarro. I penetrometri della serie 63 e 73 possono essere utilizzati per prove statiche e dinamiche grazie a una configurazione tarata in base alle specifiche esigenze: solo per prove dinamiche, solo per prove statiche, oppure per entrambe.

Prove per un lavoro ben fatto

In sostanza le prove CPT o CPTu sono la base per la realizzazione di qualsiasi progetto: dalla semplice costruzione edile alle infrastrutture, dagli argini alle strade o ai parcheggi. «In Italia, in Europa e negli Stati Uniti – ci spiega Paolo Bruzzi, direttore commerciale e post-vendita di Pagani Geotechnical Equipment – c’è un’ottima cultura in questo campo. Solitamente le CPT vengono preferite ai sondaggi per la loro valenza tecnica abbinata a un indubbio risparmio sotto il profilo economico. In ogni caso le nostre macchine non sono in concorrenza con le attrezzature per i sondaggi ma, con il grosso vantaggio dell’estrema velocità ed economia della prova, operano un lavoro complementare. Pur conoscendo l’affidabilità dei dati raccolti con la punta meccanica o elettronica (si parla di percentuali attorno al 97%), soprattutto nel caso di lavori di una certa importanza il metodo migliore di investigazione del terreno infatti, è quello di complementare le prove in-situ con i sondaggi». In alternativa alle prove statiche (CPT o CPTu) è possibile optare per quelle dinamiche (DP) che forniscono solo il dato generale della resistenza del terreno alla penetrazione, ma che in alcuni casi – per esempio con terreni particolarmente ghiaiosi – rappresentano la sola alternativa possibile. Nell’eventualità di interventi complessi, le macchine Pagani sono in grado di effettuare, in base alle stratigrafie incontrate, sia la prova statica sia quella dinamica attraverso il semplice cambio delle aste.

«Del resto – continua Bruzzi – la profondità raggiungibile con queste macchine è sempre relativa al terreno incontrato. In Italia come standard si richiedono prove tra i 20 e i 35 m, inoltre nel nostro paese, grazie alla elevata cultura geotecnica si sa quasi sempre in anticipo quale terreno si potrà incontrare. Fuori dall’Europa capita invece di recarsi in luoghi dove mancano parametri di riferimento, in questi casi consigliamo al cliente di scendere con una semplice prova dinamica, verificare il tipo di terreno, dopo di che passare alle prove statiche o statiche elettroniche». In effetti un terreno difficile può provocare la rottura dell’asta, soprattutto nel caso della punta meccanica che non trasmette dati immediati di inclinazione. Utilizzando la punta elettronica è invece più difficile rompere in quanto si ha l’immediata visualizzazione, centimetro per centimetro, delle resistenze incontrate e dell’inclinazione della punta.

La TG63-200

«Non c’è sul mercato nessuna macchina con un rapporto costo-elasticità-produttività pari alla TG63-200». Con queste parole Paolo Bruzzi introduce il best seller della società emiliana. «Una macchina – continua – che lavora in qualsiasi cantiere per via delle sue dimensioni contenute e della sua elevatissima produttività. Lavorando con tranquillità e calcolando i tempi di trasporto e di posizionamento, un buon operatore in una giornata realizza senza problemi tre prove meccaniche o meccaniche-elettroniche da 20-25 m. Ma alcuni nostri clienti raggiungono anche i 90 m al giorno». Pensata per qualsiasi tipo di prova (DPSH, CPT, CPTu, o CPTU-S, il cosiddetto piezocono sismico) la TG63-200 è equipaggiata, come standard, con un motore Briggs & Stratton quattro tempi, benzina, raffreddato ad aria, due cilindri a V con avviamento elettrico e a strappo, in grado di erogare 13,5 kW di potenza massima a 3.600 giri/min. L’impianto idraulico prevede una capacità del circuito pari a 43 l e beneficia di uno scambiatore di calore aria-olio con elettroventola. Il circuito, con due pompe in linea, lavora a una pressione massima di 315 bar. La traslazione è idrostatica con riduttore epicicloidale e freno negativo e permette di superare una pendenza massima frontale del 25% e laterale del 10%. I cingoli sono in gomma. Dotata di tre stabilizzatori ad azionamento idraulico con piede d’appoggio snodato, la TG63-200 presenta il classico sistema di ancoraggio a eliche.

Focus tecnico: le prove CPT e CPTu

La prova penetrometrica statica CPT, di tipo meccanico, consiste nella misura della resistenza alla penetrazione di una punta meccanica di dimensioni e caratteristiche standardizzate, infissa nel terreno a velocità costante (2 cm/sec). Nelle prove con la punta meccanica Begemann, le grandezze Qc (resistenza di punta), Fs (attrito laterale) e Qt (resistenza totale) vengono misurate per mezzo di una cella di carico e visualizzate sul display della scheda elettronica di acquisizione. Per comandare i movimenti della punta, le aste di infissione prevedono astine interne scorrevoli. La cella di carico è inserita all’interno di un’unità rimovibile, il selettore, che preme alternativamente sull’asta interna e su quella esterna. Il selettore può essere manuale o idraulico (solo sulla più grande TG73-200).

Nelle prove CPTu utilizzando il piezocono (punta elettrica) si migliorano i dati ottenuti nelle prove statiche sia in termini di precisione di misura sia come frequenza di campionamento dei dati. Il piezocono Pagani durante il movimento continuo di spinta acquisisce le grandezze Qc (resistenza di punta) ed Fs (attrito laterale) a ogni centimetro di profondità contro i 20 cm ottenibili dalla punta Begemann. Il sistema acquisisce inoltre il valore della U (Pressione Idrostatica nei Pori), l’angolo di inclinazione della batteria di aste e permette di effettuare il test di dissipazione, che aiuta a identificare il tipo di terreno con ancora maggior precisione.

Nelle prove CPT i valori rilevati sono acquisiti con un’apparecchiatura elettronica fissata al selettore e sono visualizzati sul display dell’unità TGAS11. L’operatore deve trascrivere manualmente le letture visualizzate. Per mezzo del software TGSW01 è poi possibile calcolare i valori dello sforzo della punta, dell’attrito laterale e della resistenza totale. Inoltre viene calcolato il rapporto RP/RL (Rapporto Begemann) e il rapporto RL/RP (Rapporto Schmertmann).

Il sistema di acquisizione digitale TGAS07 permette invece all’operatore di effettuare test CPTu attraverso semplici e veloci procedure, senza l’ausilio del PC in campo. La memoria in dotazione è in grado di archiviare fino a 2500 prove, inoltre Il TGAS07 è dotato di un rilevatore GPS e di un modulo GPRS per l’invio dei test direttamente al PC via e-mail. Nel Sistema TGAS07 è compreso il software CPTU-ACQ. Tra le sue funzioni principali: la visualizzazione in tempo reale dei dati acquisiti e calcolati (Qc, Qt, Fs, Rf, U2, U2/Qc, Qc-U2, U2-U0, Velocità, Inclinazione, Distanza), la gestione delle prove di dissipazione, la stampa di tutti i grafici, la gestione dell’archivio prove e l’esportazione delle stesse in file Ascii, Excel, Pdf e Dxf.

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