Home Edilizia Consolidamento fondazioni di un fabbricato esistente, come si procede?

Consolidamento fondazioni di un fabbricato esistente, come si procede?

Dalla diagnosi del dissesto attraverso lo studio dei quadri fessurativi, alla caratterizzazione geotecnica del terreno, fino al trattamento con le resine espandenti. Ecco un utile approfondimento per i professionisti dell'edilizia

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Una problematica molto ricorrente nelle strutture in calcestruzzo armato è legata alle inadeguatezza fondale che produce dissesti locali sia del suolo di fondazione sia nel corpo strutturale della fondazione. Quando le fondazioni non sono state dimensionate in modo adeguato rispetto alle caratteristiche del suolo su cui gravitano – vuoi per sottovalutazione dei parametri meccanici, vuoi per modifiche degli stati tensionali del terreno a seguito di escursioni di falda o anche per una eterogeneità dei suoli non rilevata – il “consolidamento” locale del terreno che avviene a seguito dell’incremento di carico trasferito dal manufatto si traduce in piccoli cedimenti differenziali sulla struttura.

Tali cedimenti differenziali (quando legati ai cedimenti locali contenuti entro i limiti dei cedimenti non patologici, esclusi, dunque, i cedimenti per frane) producono la cui importanza varia a seconda della natura del manufatto stesso.

In genere, nelle strutture in acciaio essi vengono diffusi in modo abbastanza agevole grazie agli schemi statici solitamente adottati per le opere in carpenteria metallica e grazie alle caratteristiche di elevata duttilità del materiale. Altrettanto avviene nelle strutture in muratura, le quali nonostante si caratterizzino per gli elementi strutturali poco duttili, grazie al particolare schema statico (in genere a pareti) “seguono” il cedimento fondale operandone una ridistribuzione diffusa sugli interi maschi murari interessati dal cedimento.

Le strutture in cemento armato, invece, sono quelle che solitamente soffrono maggiormente gli effetti dei cedimenti differenziali. L’assenza di giunti di malta contrariamente alle pareti in muratura non consente di disporre di un “cuscinetto di distribuzione” delle tensioni in aumento.

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Vediamo più in dettaglio come eseguire il consolidamento di fondazioni di una civile abitazione e la perizia di diagnosi di dissesto, avente struttura mista in muratura-calcestruzzo armato.

Consolidamento fondazioni, ecco come procedere

La duttilità delle sezioni in calcestruzzo armato, non è così ampia come per i telai in carpenteria metallica, perciò avviene che i momenti che si generano a seguito dei cedimenti differenziali si redistribuiscono sui nodi determinando incrementi tensionali nelle sezioni di attacco che, per tale motivo, possono condurle a rottura.

L’intervento che riportiamo ad esempio, riguarda il consolidamento delle fondazioni in calcestruzzo armato di un fabbricato per civile abitazione interessato da un cedimento del cantonale a sinistra dell’ingresso principale.

La foto mostra il fabbricato oggetto dell’intervento: nel rettangolo rosso l’area interessata dal cedimento e con la freccia è indicato l’ingresso principale (Rif. geol. P. Giosa)

Diagnosi del dissesto e studio dei quadri fessurativi: come si fa?

Il quadro fessurativo rilevato è particolarmente marcato – con lesioni a 45° – in corrispondenza dell’angolo di fabbricato a sinistra dell’ingresso principale.

Potresti approfondire con: Consolidamento fondazioni: si può considerare un intervento locale?

Dalla lettura del quadro fessurativo – nelle figure seguenti – risulta evidente che la fondazione ha subìto un cedimento differenziale “periferico” o da “cantonale”.

Lesione a 45° sulla muratura
Lesione a 45° e sub-orizzontale sulla muratura: tale fessura si ripete “simmetricamente” sulla muratura perpendicolare alla prima e identifica il tipico cedimento d’angolo

Il cedimento differenziale a sua volta è provocato dalle differenti caratteristiche geotecniche del terreno di fondazione della zona d’angolo rispetto al resto del fabbricato.

Nel disegno è schematizzato il meccanismo di formazione delle fessure per cedimento verticale del cantonale

Caratterizzazione geotecnica del terreno, quale ruolo ha?

La caratterizzazione geomeccanica del terreno si è basata sui risultati delle indagini penetrometriche a cui sono state aggiunte indagini geoelettriche di cui nel seguito si riportano alcune immagini.

Modello geologico

La parte di costruzione interessata dall’intervento di consolidamento poggia interamente sullo strato costituito da riporto con caratteristiche geotecniche alquanto scadenti. La parte opposta, invece, trova il suo appoggio all’interno di uno strato le cui caratteristiche geotecniche sono discrete.

Inoltre gli strati sottostanti sono caratterizzati da una matrice argillosa plastica che rigonfia in condizioni sature mentre in assenza di acqua di risalita tende ad essiccarsi, con contrazione di volume. Questi cicli si succedono molto frequentemente anche perché condizionati dalle variazioni stagionali e termiche.

Modello del sottosuolo

Il modello mostra un primo livello superficiale, rappresentato da riporto antropico, dello spessore massimo di 2,00-3,00 m, piuttosto irregolare, che poggia su un secondo livello in cui si osserva una certa discontinuità laterale che conferisce al sottosuolo caratteristiche di differente grado di permeabilità e saturazione idrica.

Modello di sottosuolo: in giallo lo spessore di riporto antropico sul quale poggia il fabbricato (Rif. geol. G. Potenza)

Le prove penetrometriche e geofisiche (consultabili sul volume proposto nel link in fondo all’articolo) hanno, poi, completato le analisi fatte nel modello geologico e nel modello del sottosuolo.

Correlando le prove penetrometriche con le risultanze tomografiche è stato ottenuto il modello geologico-tecnico del sottosuolo. La zona “consolidata” è interessata dalla coltre detritica in parte riportata ed in parte prodotto dell’alterazione della litofacies sottostante. La stratigrafia ottenuta dalle prove penetrometriche pesanti si correla con la sezione tomografica ottenuta dalla indagine geoelettrica ERT definendo un primo strato superficiale di circa 2,5 m, piuttosto irregolare, che poggia su un secondo livello in cui si osserva una certa discontinuità laterale che conferisce al sottosuolo caratteristiche di differente grado di permeabilità e saturazione idrica.

Leggi anche Consolidamento del terreno di fondazione: i cedimenti e le crepe nei muri

Trattamento con polimeri espandenti, come funzionano?

Per riportare il fabbricato alla quota originaria, sono state utilizzate le resine espandenti.

Queste ultime sono il prodotto della miscelazione di due componenti: il Poliolo e il Diisocianato di Difenilmetano. Prima dell’iniezione, i due polimeri vengono mantenuti ad una temperatura costante, allo stato liquido, in recipienti separati. All’istante della iniezione i due liquidi, attraverso tubi flessibili e termoisolanti, vengono convogliati fino alla “pistola di iniezione”, all’interno della quale avviene la miscelazione dei due componenti. La pistola è poi collegata ad un condotto di iniezione, attraverso il quale, il bi-componente raggiunge gli strati di terreno più profondi.

Pertanto, scelta la tipologia di polimeri, nota la pressione di confinamento, è possibile determinare – grazie alla curva di espansione – la densità assunta dai polimeri espandenti allo stato solido. Determinata la densità del materiale, il volume occupato dai polimeri allo stato solido può essere definito utilizzando come parametro di dimensionamento la massa di prodotto iniettata.

Descrizione del micropalo

L’intervento è stato eseguito mediante la posa in opera di micropali in acciaio ad aderenza migliorata con trattamento anticorrosivo e dispositivo di precarica integrato.

I micropali utilizzati sono costituiti da moduli tubolari in acciaio – S355 – rullato di lunghezza standard pari a un metro, diametro esterno pari a 62 mm e spessore pari a 8 mm. I moduli vengono collegati tra loro mediante “grani” filettati studiati ad hoc.

Step operativi

– Perforazione fondazione;
– ancoraggio barre filettate;
– infissione micropalo;
– inserimento dispositivo di precarica;
– azionamento dispositivo di precarica;
– sigillatura foro.

Per completare la lettura

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