La vibrocompattazione profonda dei terreni

Il crescente bisogno di progettare e realizzare costruzioni civili e industriali nel rispetto dei costi e dei tempi, impone una sempre maggiore attenzione nella esecuzione delle fondazioni per prevenire rotture e/o cedimenti non compatibili con la struttura.
La vibrocompattazione profonda dei terreni, tecnica ormai largamente sperimentata nel tempo e nelle diverse realtà geotecniche internazionali, permette di migliorare i terreni di fondazione incrementandone le caratteristiche di resistenza e deformabilità. Ciò permette di adottare fondazioni superficiali, evitando il ricorso a fondazioni profonde che prospettano sempre maggiori costi, tempi di realizzazione e impegno esecutivo.

La tecnica “vibro”
La vibrocompattazione profonda dei terreni è concepita all’inizio del secolo ad opera del gruppo Keller.
La tecnica consiste nel trasferire nel sottosuolo, attraverso l’uso di un apposito utensile “vibro”, vibrazioni orizzontali ad alta frequenza in grado di addensare il terreno circostante alle profondità volute.

Le caratteristiche proprie delle oscillazioni, indotte dal moto circolare di una massa eccentrica attorno all’asse del “vibro”, sono tali in ampiezza d’onda e frequenza da provocare solo gli effetti benefici sul terreno senza interferire con le strutture circostanti.

Le vibrazioni indotte nel terreno si propagano su fronti cilindrici attorno all’asse del vibro e, nei terreni granulari (terreni incoerenti, ghiaie, sabbie e sabbie limose), inducono i seguenti effetti positivi:
– un addensamento, con l’aumento dei valori di densità relativa (DR) e di conseguenza dei valori di deformabilità (modulo elastico E e di deformabilità)
– un incremento dei valori di resistenza dovuto all’aumento dell’angolo di attrito efficace φ’ indotto da un miglior assetto strutturale (“packing”) del terreno.
– una riduzione delle pressioni neutre (u – pressioni interstiziali) dovute all’espulsione dell’acqua dai pori.
Le caratteristiche geomeccaniche del terreno di fondazione sono ulteriormente incrementate attraverso l’inserimento, e il successivo addensamento a mezzo del vibro, di ghiaia vibrocompattata a formare colonne resistenti di opportuna sezione.
Laddove i terreni di fondazione presentano una maggior componente limoso-argillosa (terreni coesivi fuori e sotto falda), il consolidamento del suolo viene integrato con la realizzazione di colonne in ghiaia vibrocompattata con tecnologia bottom feed a secco.
La gamma dei materiali trattabili con le tecniche vibro si estende ben oltre i terreni, fino ai Rifiuti Solidi Urbani (RSU) o, per esempio, ai riciclati da demolizione, confermando la validità e la versatilità della metodologia.

I campi applicativi
Le tecniche “vibro” applicabili sono:
– vibroflottazione (VF) ad acqua: terreni incoerenti
– colonne in ghiaia vibrocompattate (CGV) a secco: terreni coesivi
– colonne in ghiaia vibrocompattate cementate (CGVC) a secco: terreni coesivi soffici, RSU.

Dette tecniche si adattano al consolidamento dei terreni di fondazione di una pluralità di costruzioni:
– edifici civili di ogni genere
– capannoni industriali
– basamenti di impianti industriali e macchine (per es. turbine a vapore o a gas, laminatoi, ecc.)
– serbatoi di liquidi e silos di stoccaggio
– ripiene a mare o a lago per banchine portuali o aree edificabili
– discariche di RSU o RS
– ecc.
Dal punto di vista dello scopo del trattamento, si cita inoltre la possibile applicazione della vibro anche per la realizzazione di drenaggi nel terreno, per consentire una rapida evacuazione delle acque di falda permettendo una consolidazione più veloce del terreno.
Le tecniche vibro, opportunamente applicate con le metodologie adeguate ai terreni nelle locali condizioni geologiche, presentano ottimi rapporti costi / benefici e modalità esecutive veloci e assolutamente non impattanti.

Approccio progettuale
Il consolidamento del terreno con le tecniche vibro permette, grazie alla abbondante sperimentazione e conoscenza teorico-progettuale maturata, di:
– effettuare calcoli geotecnici secondo modelli di fondazione superficiale su terreno consolidato
– attribuire quote progressive di trasferimento di tensioni verso gli strati profondi passando dalla tecnica VF fino alla tecnica CGVC.
Adeguati software applicativi guidano il Progettista verso la migliore soluzione tecnico-economica.

Cases-histories
Cantiere: Nuovo insediamento a Monticelli d’Ongina (PC)
Oggetto: fondazione di capannoni ad uso logistico con plinti isolati e pavimentazione industriale rinforzata su CGV
Terreno: alternanze di limi sabbiosi e sabbie
Carico specifico in fondazione: plinti 250 kN/m2, pavimentazione 70 kN/m2 (2,5¸0,7 kg/cm2)

Cantiere: Polo logistico Le Mose Piacenza
Oggetto: fondazione di capannoni per usi logistici con plinti isolati su CGV
Terreno: argille limose e sabbie
Carico specifico in fondazione: 250 kN/m2 (2,5 kg/cm2)

Cantiere: Silo Zuccheri di Finale Emilia (MO)
Oggetto: fondazione di silo da 60.000 ton su platea e trave anulare in c.a. su CGVC
Terreno: limi e limi argillosi passanti a sabbie
Carico specifico in fondazione: 270¸340 kN/m2 (2,7¸3,4 kg/cm2)

Bibliografia
Priebe H.J., 1995 – “The Design of Vibro Replacement” in Ground Engineering, 1995.
CEE, 2001 – “Ground treatment by deep vibration” – Fifth draft – Edizione provvisoria.

Per approfondire la conoscenza di Keller Fondazioni nell’ambito delle opere di Ingegneria Geotecnica e Idrogeologia
www.keller-fondazioni.com

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