Le fondazioni: elementi portanti della struttura edilizia

Qualsiasi 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. Primo tra tutti gli elementi strutturali, per ordine di realizzazione e di importanza, sono le fondazioni.Indice:

• Fondazioni dirette su terreni resistenti superficiali
• Fondazioni indirette su terreni resistenti profondi
• Tipi di fondazioni per terreni cedevoli, di scarsa resistenza e melmosi

Tutti gli elementi di una costruzione hanno una precisa funzione statica e creano al progettista una serie di problematiche più o meno gravi. La fondazione in quanto elemento più importante, e delicato, della struttura edilizia, è la prima incognita che il tecnico deve affrontare; incertezza che deriva 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, per poter realizzare il progetto delle fondazioni, 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.

Fondazioni dirette su terreni resistenti superficiali

Il primo gruppo tipologico è costituito dalle fondazioni dirette che a loro volta si dividono ulteriormente in fondazioni 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

Le fondazioni dirette continue 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.Le fondazioni dirette continue possono essere realizzate a base larga o trave rovescia 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, 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.

Fondazione discontinua a pilastri e a plinti isolati in acciaio

La fondazione discontinua viene utilizzata 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. Questa tipologia è utilizzabile 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.Le fondazioni discontinue si dividono in:

• Fondazioni a pilastri, costituite da 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.
• Fondazioni a plinti isolati in acciaio, 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 o su pali.

Fondazione a pozzi

Può essere realizzata 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 mediante due tecniche:

• tecnica per affondamento, con disposizione di anelli di calcestruzzo prefabbricati aperti in basso e in alto in cui inserire il pilone,
• tecnica per sottomurazione, effettuando scavi a una certa profondità senza bisogno di armature provvisionali all’interno dei quali eseguire la fodera murarie interna delle pareti del pozzo.

Fondazione indiretta su pali

E’ il sistema più diffuso di fondazione indiretta su terreni resistenti profondi ed è diventata molto comune 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:

• 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,
• pali eseguiti per trivellazione con asportazione di terra eseguiti in opera (pali trivellati).

Tipi di fondazioni per terreni cedevoli, di scarsa resistenza e melmosi

Se la resistenza del terreno è molto debole o il terreno fondabile si trova a una profondità non raggiungibile, è possibile ricorrere a sistemi di fondazione a larga base:

• Fondazione superficiale a zattera e platea
• Fondazione su pali sospesi
• Fondazioni speciali

La fondazione superficiale a zattera e la fondazione a platea

Mentre la tipologia a zattera è quella descritta precedentemente come diretta continua, le fondazioni a platea 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 fondazione a 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.

Fondazione 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.

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.