Rinforzo e adeguamento delle fondazioni per sollecitazioni statiche e dinamiche

La necessitàdi intervenire sulle fondazioni di costruzioni esistenti può essere dettata da di­versi fattori tra i quali si citano a titolo di esem­pio:
1) L'adeguamento per nuova destinazione d'uso o per un significativo aumento dei cari­chi di progetto rispetto a quelli originari;
2) Il rinforzo legato alla necessità di contrasta­re l'evoluzione di fenomeni in atto che possa­no comportare una perdita di funzionalità della struttura o, nei casi più estremi, il suo collasso.
La prima situazione si presenta ad esempio nei casi in cui siano previsti interventi di amplia­mento della struttura e/o nuove esigenze fun­zionali che comportino un aumento dei carichi agenti.
Altro esempio significativo è costituito dalla necessità di adeguare la struttura a pre­scrizioni normative sulle verifiche e/o sulle azio­ni di progetto più onerose rispetto a quelle del passato, come avviene per esempio nel caso delle azioni e delle relative verifiche sismiche la cui entità è stata recentemente modificata in modo significativo attraverso le nuove norme tecniche sulle costruzioni (NTC08 2008).
Per quanto riguarda invece gli interventi di rinforzo sul sistema sottosuolo/fondazione, gli esempi più comuni sono legati all'evoluzio­ne di cedimenti in fondazione, a variazioni di condizioni al contorno (e.g. interventi in adia­cenza al costruito; effetti del traffico veicolare; variazioni delle piezometrie; erosione) e/o al degrado delle caratteristiche geotecniche/ strutturali del sistema fondazione/terreno (e.g. movimenti franosi; cavità sotterranee; corro­sione di inclusioni e rinforzi; invecchiamento delle murature; cedimenti di consolidazione e/o viscosi nel tempo).
Gli interventi di miglioramento del compor­tamento meccanico dei terreni e/o di rinfor­zo degli stessi possono essere ulteriormen­te suddivisi in interventi di tipo strettamente conservativo, che mirano semplicemente al mantenimento dello stato di fatto ed ad evitare ulteriori evoluzioni dei fenomeni deformativi in atto, incrementando eventualmente le condi­zioni di sicurezza nei confronti degli stati limite ultimi, ed interventi di ripristino e recupero vero e proprio che si propongono di ridurre il qua­dro deformativo e fessurativo in essere, attra­verso stati di coazione indotti e/o l'attivazione di cinematismi di reversibilità in grado di recu­perare condizioni di funzionalità e sicurezza in generale già ampiamente compro­messe prima dell'esecuzione degli interventi.
In relazione agli interventi di ade­guamento e di conservazione dello stato di fatto funzionale con eventuale incremento dei fattori di sicurezza nei confronti degli stati li­mite ultimi si rimanda per brevitàa quanto riportato nella letteratura specializzata e sintetizzato da Burghignoli (1996), Evange­lista (1996) e Manassero e Mascardi (2004).
Per quanto riguarda il rinforzo, recupero e ripristino di edifici e relative fondazioni che hanno subito cedimenti assoluti e differenzia­li rilevanti, vale certamente la pena di citare alcune tecnologie nell'ambito delle quali il re­cente contributo Italiano èstato senza dubbio molto significativo sia a livello di proposte tec­nologiche che a livello di esempi applicativi di estrema delicatezza e di notevole interesse.
In particolare, per questi ultimi, vale sempli­cemente la pena di citare l'intervento di sot-toescavazione per la stabilizzazione ed il par­ziale recupero della pendenza della Torre di Pisa (Burghignoli et al., 2007) e gli interventi di "compensation grouting" per lo scavo di alcune gallerie del sistema alta velocitàferroviaria in corrispondenza dei nodi di Bologna, Firenze.
Tra gli interventi di "consolidamento" degli edifici che hanno subito danni per cedimenti differenziali, si va sempre più diffondendo l'uso di resine espandenti, iniettate sotto il piano di fondazione, che, incrementando il loro volume, producono un sollevamento del terreno di fondazio­ne, riducendo l'apertura delle lesioni nelle strutture in elevazione oltre ad un consoli­damento/addensamento del terreno.
Il tempo di reazione delle resine attualmente in commercio èmolto rapido; ciò consente il confinamento della resina in un intorno mas­simo di circa 2.00 m dal punto di iniezione e la precisa localizzazione del volume di terreno trattato, oltre a tempi di lavorazione estrema­mente brevi.
Al fine di superare gli attuali approcci di dimen­sionamento sostanzialmente di tipo osservazionale ed empirico, procedure progettuali più moderne ed aggiornate per il dimensiona­mento delle iniezioni con resine espandenti dovrebbero fare sostanzialmente riferimento ai tre diversi approcci di seguito sintetizzati:
A. L'espansione della resina a seguito del­la sua introduzione nel sottosuolo provoca l'espansione di cavità di forma irregolare che possono essere assimilate in prima appros­simazione a cavità sferiche o cilindriche a seconda delle lo­calizzazioni e delle modalità di esecuzione delle iniezioni.
L'effetto sul terreno circo­stante è quello di un incremento dei due parametri di stato di riferimento di un qualsiasi mezzo parcellare (i.e. la densitàe lo stato tensionale di confinamento) con conseguente mi­glioramento delle caratteristiche di rigidezza e resistenza di un volume significativo di sot­tosuolo al di sotto delle fondazioni della strut­tura danneggiata.
Questo tipo di approccio progettuale può essere del tutto assimilabile a quelli adottati per gli interventi con iniezioni compattanti (compaction grouting) realizzate mediante immissione in pressione nel sotto­suolo di conglomerati cementizi di elevata vi­scosità e basso contenuto d'acqua.
B.   Con particolare riferimento al caso di trattamenti colonnari, le iniezioni con resine espandenti possono essere assimilate ad un intervento di sottofondazione mediante in­ clusioni verticali o sub-verticali in grado di soppor­tare direttamente e almeno parte i carichi verticali trasmessi dalla sovrastruttura e dalla sua fondazione.
In questo caso il trattamento, dal punto di vista dello schema statico concettuale per il dimensionamento, può essere assimilato ai trattamento collonnari con jet-grouting o soil-mixing o al limite ai pali o micropali utilizzati come riduttori dei cedimenti.
C.  Nel caso in cui il trattamento di iniezione con resine espandenti sia concepito anche allo scopo di ottenere un parziale solleva­mento dell'edificio ammalorato al fine di ri­durne ì cedimenti totali e/o differenziali che ne pregiudicano la funzionalità, è necessario modellare gli effetti del trattamento stesso mediante approcci numerici in grado di simu­lare le deformazioni indotte nel sottosuolo e gli spostamenti delle relative fondazioni con
riferimento a geometrie complesse di tipo pia­no o addirittura tridimensionale.
 
Testo tratto da GeoACTION, il nuovo house organ di Uretek
Per ulteriori informazioni
www.uretek.it

* Professore Ordinario di Ingegneria Geotecnica del Politecnico di Torino
Dipartimento di Ingegneria del Territorio, dell’Ambiente e delle Geotecnologie.

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