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Le fondazioni

Ogni opera architettonica, indipendentemente dalla sua forma e natura, è sempre la sintesi organica e razionale di un complesso di elementi strutturali che ne compongono lo scheletro interno e ne garantiscono la stabilità.

di: Carla Icardi

Le fondazioni, elemento portante della struttura edilizia
Ogni elemento, quindi, ha una sua precisa funzione statica e offre al progettista una serie di problematiche più o meno gravi.
La prima, e forse più incognita, problematica che incontra il progettista quando si trova a dover realizzare una costruzione è quella inerente le fondazioni in quanto elemento più importante, e delicato, della struttura edilizia.
Tali incertezze derivano prevalentemente dalla natura, spesso incerta, del terreno la cui conformazione può essere estremamente varia influendo su di essa fattori fisici, meccanici e caratteristiche idrauliche.
Da ciò derivano gli enormi passi avanti fatti negli ultimi decenni in merito e nuove metodologie di indagine e classificazione dei terreni con l’affermazione, tra l’altro, di quella apposita disciplina che è la Meccanica dei terreni o Geotecnica.
La prima operazione da compiere, quindi, risiede in una attenta analisi delle caratteristiche del terreno su cui si deve operare, in seguito alla quale compiere la scelta idonea sul tipo di fondazione da applicare.
Evidentemente tali ricerche risultano del tutto superflue nel caso si tratti di modeste costruzioni da eseguirsi su terreni compatti e resistenti, ma in tutti gli altri casi la fase di analisi non può essere mai disattesa.
Pur non essendo oggetto di questo corso lo studio dei terreni è opportuno accennare a una grande distinzione che viene fatta dei terreni e che li classifica come costituiti da rocce sciolte o rocce lapidee:
rocce sciolte: sono costituite da aggregati naturali , i cui granelli possono essere separati con deboli azioni meccaniche
rocce lapidee: sono costituite da aggregati i cui elementi sono tenuti insieme da legami forti e permanenti.
E’ facile intuire come a seconda del tipo di terreno su cui si deve costruire occorre optare su una tipologia di fondazione piuttosto che su un’altra.
Il problema della scelta del tipo di fondazione da adottare è poi strettamente inerente a un altro fattore che è quello dei costi: tra la molteplicità di soluzioni possibili è, infatti, necessario individuare, non solo quella staticamente più idonea, ma anche quella che mi garantisce le maggiori prestazioni con un impegno economico ragionevole.
Esistono diverse classificazioni delle fondazioni, noi adottiamo quella più ricorrente, che le divide in dirette e indirette, fondazioni per terreni di scarsa consistenza e fondazioni idrauliche.

Fondazioni dirette su terreni resistenti superficiali
Il primo gruppo tipologico è costituito dalle fondazioni dirette che a loro volta si dividono ulteriormente in continue e discontinue.
Si ricorre a questo tipo di fondazione quando il terreno fondabile è a una profondità superiore ai 6 metri.
Fondazioni dirette continue
1) Fondazioni dirette continue normali: rappresentano il tipo più economico e necessitante di meno indagini preliminari di fondazione e sono adatte nel caso di terreni resistenti.
E’ sufficiente, infatti, che il banco sia omogeneo per tutta l’estensione del fabbricato e che la sua potenza sia pari ad almeno tre volte la lunghezza della fondazione e che non presenti pericoli di corrosioni o cedimenti. Vengono classificate in questo modo le fondazioni realizzate sino a una profondità di 5 o 6 metri, purché la struttura portante del fabbricato sia anch’essa continua
Una volta definito lo spessore della fondazione, che è sempre maggiore di quello delle murature in elevazione e che viene stabilito in base allo studio dei carichi gravanti su un metro quadro lineare della fondazione stessa, si procede allo scavo e alla preparazione del terreno di posa della fondazione, che deve essere orizzontale, spianato e con le pareti appiombate.
2) Fondazioni dirette continue a base larga o trave rovescia: è un ulteriore tipo di fondazione diretta continua e sono utilizzate in edifici in muratura in cui, a causa della natura del terreno, si preferisca, invece di scavare più in profondità per cercare strati idonei, si preferisce ricorrere a una fondazione a base allargata o a zatterone.
Si tratta di costruire al di sotto della muratura di fondazione, poco più larga della sovrastante di elevazione, una zattera in cemento armato.
Grazie all’elevata resistenza di queste strutture si possono ottenere delle fondazioni continue definite come nastriformi di grande larghezza, poco pesanti ed economiche.

Fondazioni discontinue
Vengono utilizzate in tutti quei casi in cui, dopo l’analisi del terreno, si ritenga opportuno concentrare gli appoggi su zone limitate del terreno, anziché lungo tutta la fondazione.
Sono fondazioni utilizzabili quando il terreno resistente si trova oltre i cinque metri di profondità oppure quando i carichi unitari sono talmente modesti da non renderne conveniente la ripartizione su una fondazione continua.
1)Fondazioni discontinue a pilastri: sono costituite da dei solidi di forma piramidale o parallelepipeda, di preferenza a pianta quadrata, che hanno la funzione di ripartire il carico sul terreno.
Il plinto costituisce un naturale allargamento della sezione del pilastro e può essere alto e rigido, costituito quindi da poco ferro e cemento magro, oppure bassi e flessibili.
2) Fondazioni discontinue a plinti isolati in acciaio: sono adottate in edifici molto alti in cui possono concentrarsi alla base delle colonne carichi molto elevati, che non sempre è possibile ripartire sul terreno in maniera unitaria.
Si ricorre, in questi casi, a fondazioni composte da due parti: una parte metallica connessa alla struttura di elevazione e una muraria adeguata al terreno di appoggio. Le due parti possono essere vincolate tra di loro in maniera più o meno decisa attraverso semplici appoggi o incastri.

Fondazioni indirette su terreni resistenti profondi
Le fondazioni indirette risultano convenienti quando il terreno fondabile si trova a una profondità superiore ai 6 metri. Si dividono ulteriormente in fondazioni indirette a pozzi e fondazione indirette su pali.
1)Fondazioni indirette a pozzi: possono essere realizzate tramite il ricorso a piloni in muratura (fondazioni a piloni e a pozzi) o con palificate di sostegno.
Le fondazioni a piloni, tipiche degli edifici in muratura, venivano spesso usate in passato in quei casi in cui occorreva attraversare terreni poco consistenti per raggiungere strati compatti profondi.
Risultavano più convenienti rispetto alle fondazioni continue per la minore quantità di terra da scavare e per il minor volume di muratura da eseguire. Normalmente venivano utilizzati pali in abete o pioppo.
Di fondamentale importanza è lo studio della dislocazione dei piloni per ottenere una adeguata distribuzione dei carichi.
In tutti i casi in cui le strutture di fondazione richiedono piloni di sezione molto grossa anziché ricorrere all’utilizzo di legname è preferibile usufruire alla fattura di pozzi rivestiti di muratura ottenuti per affondamento o sottomurazione.
La tecnica per affondamento prevede la disposizione di anelli di calcestruzzo prefabbricati aperti in basso e in alto in cui inserire il pilone.
La tecnica per sottomurazione, invece, prevede effettuando scavi a una certa profondità senza bisogno di armature provvisionali all’interno dei quali eseguire la fodera murarie interna delle pareti del pozzo.
2) Fondazioni indirette su pali: costituiscono il sistema più diffuso di fondazione indiretta su terreni resistenti profondi e sono diventate molto comuni per la varietà tipologica di realizzazione dei pali stessi.
Attualmente è infatti possibile, a seconda delle esigenze, ricorrere a pali realizzati in legno, ferro, cemento armato costruiti fuori opera o in opera.
E’ possibile compiere un distinzione, nel campo della tipologia di messa in opera, tra pali infissi mediante battitura senza asportazione di terra preparati fuori opera e costituiti da vari materiali (legno, cemento, ferro), pali infissi nel terreno senza asportazione di terra costruiti in opera in cemento armato, e pali eseguiti per trivellazione con asportazione di terra eseguiti in opera (pali trivellati).

Fondazioni su terreni cedevoli (di scarsa resistenza, melmosi)
Se la resistenza del terreno è molto debole o il terreno fondabile si trova a una profondità non raggiungibile economicamente, è possibile ricorrere a sistemi di fondazione a larga base.
1)Fondazioni superficiali a zattera e platea: le fondazioni a zattera sono quelle descritte precedentemente come dirette continue, quelle a platea invece differiscono per alcuni particolari. Le platee venivano già impiegate presso i romani ma oggi, l’evoluzione tecnologica, permette ne la realizzazione in tempi inferiori e a costi notevolmente ridotti.
Condizione fondamentale per la stabilità di una platea è che il terreno sia il più omogeneo possibile.
Le platee in cemento armato, le più diffuse, possono essere paragonate per forma e disposizione delle travature principali e secondarie, a dei solai rovesciati.
La fondazione a platea, comunque, è la più costosa tra le fondazioni e, data l’incertezza del loro comportamento statico, si nutrono motivi di perplessità sul suo utilizzo.
2) Fondazioni su pali sospesi: in presenza di terreni molto cedevoli per cui il ricorso a platee non è consigliabile, diffuso è l’utilizzo di fondazioni a palificate sospese .
Queste sono costituite da una rete di travi rovesce collegate ai pilastri dell’edificio che trasmettono il carico a una tessitura di pali in calcestruzzo.
3) Fondazioni speciali: esiste poi una serie di fondazioni dalle caratteristiche particolari, che le rendono idonee in terreni particolarmente melmosi e staticamente poco affidabili.

Tali sono ad esempio le fondazioni su cassoni galleggianti che si valgono di veri e propri cassoni aperti superiormente eseguiti in calcestruzzo, affondati nel terreno attraverso un loro riempimento in pietrame o cemento.

Le problematiche inerenti le fondazioni
Dopo la breve panoramica esposta precedentemente sui diversi tipi di fondazioni occorre ora analizzare, in modo altrettanto sintetico, i principali fenomeni di degrado che dalle fondazioni stesse hanno origine.
Questi possono essere divisi, per sommi capi, in due grandi classi:
degradi derivanti da dissesti statici
degradi derivanti da umidità di risalita capillare.
1) Degradi derivanti da dissesti statici: l’evidenza sperimentale dei danni in fondazione è piuttosto limitata perché spesso si evita di mettere a nudo questa zona a rischio per il rischio di provocare lesioni ancora più gravi.
Ciò che è invece possibile fare è osservare la costruzione e dalla forma e dimensione delle lesioni risalire al tipo di problema in fondazione.
E’ infatti credibile che i danni che interessano le pareti in elevazione si ripropongano anche a livello fondale.
Le patologie delle fondazioni sono legate alla natura del terreno e alla disomogenea distribuzione dei carichi applicate o delle aree resistenti.
Le lesioni possono essere verticali, diagonali o paraboliche a seconda della direzione ed entità dei cedimenti.
Le osservazioni ricavabili da un numero anche limitato di pozzetti esplorativi possono comunque essere utilissime per l’interpretazione delle patologie presenti.
E’ opportuno comunque chiarire che la presenza di un quadro fessurativo non è sempre indice di pericolo strutturale.
Solo, infatti, quando le lesioni si estendono, concatenandosi a formare un cinematismo, si ha una situazione di pericolo, spesso prossima al crollo.
2)Degradi derivanti da umidità per risalita capillare: la presenza di acqua è il principale fattore in grado di innestare svariati processi di degrado in un edificio e pertanto si tende a limitarne al massimo la presenza o il ristagno all’interno della costruzione.
Per evitare queste forme di danni occorre agire su più fronti, tenendo però sempre presente, che è impossibile eliminare del tutto l’acqua da un edificio, si tratta esclusivamente di agire con degli interventi correttivi.
Le fondazioni sono uno dei punti critici della costruzione anche sul fronte della presenza di umidità, essendo il tramite diretto tra il sottosuolo e la struttura in elevato e fungendo, quindi, da perfetto veicolo per il trasporto di acqua.
Contro l’umidità ascendente per capillarità dal sottosuolo o per infiltrazione diretta laterale alla base della parete è possibile interrompere radicalmente l’ascesa con due tipi di interventi:
· il primo volto a realizzare alla base dell’involucro una barriera impermeabile che blocchi l’ascesa dell’acqua;
· il secondo indirizzato a eliminare il contatto umido allontanando le superfici bagnate dalla muratura e aerando i volumi realizzati.
Nel primo caso si fa ricorso a superfici di sbarramento o a barriere impermeabili; tra le tecniche oggi più utilizzate per la loro realizzazione troviamo:
- sbarramenti a spessore di muro realizzati previo taglio meccanico lineare e introduzione di lastre o fogli impermeabili oppure perforazioni con carotatrici in cui si introducono malte impermeabilizzanti.
- Barriere di intercettazione capillare consistenti nell’introduzione per trasfusione o iniezione di veri prodotti siliconici che formino nella muratura una zona circoscritta impermeabile
- Deumidificazione elttrostatica basata sull’impianto di elettrodi nella muratura e nel terreno, che per elettrosmosi trasmettono l’umidità dal muro al sottosuolo.
Nel secondo caso si opera modificando le zone di contatto tra superfici umide e involucro con la realizzazione di intercapedini aerate attraverso:
-in verticale: realizzazione di contromuri con diversi tipi di camere d’aria
-in orizzontale attraverso la realizzazione di vespai aerati di tipo tradizionale o vespai non aerati realizzati con riempimenti asciutti e termoisolanti su massetto e strato impermeabile.

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