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LE FONDAZIONI DI UN EDIFICIO

Gruppo di lavoro:Domenico Marco AULETTAStefania GERONIMOCecilia GIACOMOBELLOAdriana Maria LOTITO

POLITECNICO DI BARI – Corso di laurea in INGEGNERIA CIVILECorso di “ARCHITETTURA TECNICA” – prof. Vincenzo NUZZOLESE

A.A. 2004-05

LE FONDAZIONI

• collegamento statico tra edificio e suolo

• trasmissione al terreno delle azioni dovute ai carichi delle strutture sovrastanti (peso proprio dell’edificio + peso persone e cose all’interno)

Terreno di fondazione

+

Fondazione

+

Struttura in elevazione

UNICO SISTEMA:

garanzia di stabilità dell’opera edificata

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CRITERI PROGETTUALI

• analisi del terreno di fondazione

• sistema costruttivo adottato nella struttura in elevazione

• valutazioni economiche

• caratteristiche statiche della struttura in elevazione (isostaticità o iperstaticità)

• tipo di vincolo imposto dal terreno alla fondazione (incastro perfetto, appoggio semplice)

Scelta FORMA e TIPO di fondazioni da adottare in relazione a:

• entità e distribuzione carichi

• natura e resistenza del terreno

TERRENO DI FONDAZIONEPorzione di terreno (in estensione e profondità) interessata dalle sollecitazioni dovute ai carichi dell’edificio, funzione della superficie di contatto

INDAGINI SUI TERRENI DI FONDAZIONE:

analisi dirette e di laboratorio mirate a determinare tipo e natura del terreno, proprietà fisico-meccaniche, stratigrafia

elementi che condizionano il comportamento delle fondazioni

Se l1 > l2 → h1 > h2

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CARATTERISTICHE DEL TERRENO• resistenza meccanica allo schiacciamento (modulo di compressibilità)• presenza di acqua (di assorbimento, di falda, di capillarità, di trapelazione, allo stato di vapore)

• presenza di fessurazioni e faglie• grado di compattezza o scioltezza• peso specifico apparente (peso dell’unità di volume apparente)• porosità o percentuale dei vuoti• attrito interno (rapporto tra resistenza al taglio e carico di compressione)• permeabilità• gelività (attitudine ad aumento di volume per congelamento H2O contenuta nei pori)• penetrabilità• natura chimica delle rocce componenti• stabilità tettonica• pendenza degli strati sotterranei

GEOTECNICA = studio natura, caratteristiche meccaniche e comportamento statico nel tempo dei terreni

CLASSIFICAZIONE DEI TERRENI• ROCCE LAPIDEE: elevata durezza, buona resistenza ai carichi, trascurabile compressibilità, modesta permeabilità (caratteristiche esaltate da una struttura granulare più compatta e fine); attenzione a eventuali fessurazioni e fenomeni carsici;

• ROCCE SCIOLTE:

Classe dei materiali grossolani (blocchi e trovanti: di grossa pezzatura e forma irregolare; ciottoli e ghiaia: materiali incoerenti, duri e compatti, di forma arrotondata): in equilibrio per attrito, alta permeabilità;

Classe delle sabbie (disgregazione molto spinta delle rocce originarie): in equilibrio per attrito quando asciutte, permeabili se a grani grossi, incoerenti e compressibili, anelastichee suscettibili di costipamento; cedimenti piccoli e rapidi;

Classe delle polveri o limi (terreni alluvionali): riduzione coesione all’aumentare delle dimensioni dei grani; assorbimento acqua per capillarità; cedimenti in periodi più lunghi (lenta espulsione acqua);

Classe delle argille (particelle di silicato idrato di alluminio con Ø < 0.002mm): maggiore assorbimento di acqua al crescere del rapporto alluminio-silice, argille compressibili ed elastiche.

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ESAME DEI TERRENI(D.M. 21/01/1981, Circolare del Ministero dei lavori pubblici n. 30483 del 24/09/1988)

• informazioni sulla natura geologica della località, sull’omogeneità del terreno, sulle eventuali modifiche apportate in superficie e profondità (scavi di sbancamento, gallerie, fossi, prelievo di liquidi/gas dal sottosuolo, formazione bacini o canali artificiali)

• esame del comportamento statico delle costruzioni esistenti e del tipo di fondazioni adottato

• esplorazioni accurate in profondità (perforazioni e prelievo di campioni)

compilazione CARTA GEOTECNICA del terreno corredata da sezioni stratigrafiche

PROVE DI CARICO SUI TERRENI

determinazione del CARICO AMMISSIBILE

teoricamente

sperimentalmente (con prove dirette sui terreni)

trasmissione di carichi noti su determinate superfici e misura cedimenti prodotti sul terreno

max1σσnat =carico di sicurezza o

carico ammissibile

rapporto tra carico critico (carico che determina l’inizio di cedimenti plastici) e superficie della piastra di prova

coefficiente legato a natura del terreno e tipo di fondazione (compreso tra 3 e 10)

Prove dirette di carico sul terreno a mezzo di pesi o con martinetti

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• Per refluimento laterale (spostamento particelle del terreno lungo i bordi della piastra, senza riduzione di volume, fenomeno rapido, rilevante in terreni sciolti e incoerenti soprattutto con fondazioni superficiali e di superficie ristretta)

• Per costipamento (riduzione del volume del terreno, fenomeno lento e graduale tipico delle fondazioni profonde, dovuto a riduzione volume dei pori, espulsione acqua, deformazione elastica dei grani)

CEDIMENTI

MIGLIORAMENTO DELLE CARATTERISTICHE DI RESISTENZA DEI TERRENI

• Compressione meccanica: costipazione tramite rulli; uso per fondazioni sottoposte a carichi lievi;

• Passonature e palificate in c.a.: funzionamento come pali sospesi resistenti per attrito laterale; scarsa efficacia nei terreni melmosi;

• Pilonate in sabbia e ghiaia: utilizzo pali ottenuti pigiando sabbia e ghiaia in fori precedentemente eseguiti; impiego in terreni fangosi;

• Rilevati di sabbia: compressione terreno con depositi di sabbia su superficie maggiore di quella della costruzione; costipamento dei terreni melmosi;

• Vibrazioni: compattamento per riduzione del volume dei vuoti tra i grani; uso per terre incoerenti o lievemente argillose;

• Iniezione di materie cementanti: introduzione cemento in polvere, cemento in pasta, malta fluida di sabbia e cemento, bentonite, ecc. (a seconda della natura del terreno) in tubi di acciaio affondati nel terreno; adatta a terreni sciolti e rocce fessurate (effetto impermeabilizzante);

• Congelamento: immissione nel terreno di miscele frigorifere con formazione di diaframmi impermeabili; procedimento molto costoso; consolidamento temporaneo e per piccole zone di terreno;

• Elettrosmosi: prosciugamento terreno per infissione elettrodi; eliminazione acqua mediante pompa collocata presso il catodo; impiego in terreni limosi.

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Pali di sabbia per terreni molto argillosi

Esecuzione di micropali

Congelamento del terreno

SCAVI DI FONDAZIONE1. Esecuzione scavo all’asciutto (eventuale abbassamento falda freatica

con creazione barriere impermeabili o operazioni di pompaggio);

2. Scavo con macchine escavatrici;

3. Rimozione terra e trasferimento nel caso non debba essere utilizzata per sistemazioni esterne;

4. Configurazione dello scavo definita in modo da semplificare la realizzazione dello scavo stesso, delle strutture di sostegno delle pareti scavate e delle opere di fondazione;

Tracciamento per scavi di fondazione mediante caprette di legno e fili di ferro

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Realizzazione di diaframmiProcedimento di realizzazione del diaframma

5. Costituzione di opere di sostegno del terreno delle pareti dello scavo (provvisorie o realizzate come strutture permanenti dell’edificio) → pareti o diaframmi verticali resistenti a spinta acqua e terra.

Sbatacchiature

FONDAZIONI

DIRETTE

CONTINUE DISCONTINUE

1. NORMALI2. A LARGA BASE3. A TRAVI ROVESCE4. AD ARCHI DRITTI E

ROVESCI5. A PLATEA6. A PIASTRA

GALLEGGIANTE

1. A PLINTI2. A PILASTRI

INDIRETTE

A POZZI

A PALI

IDRAULICHE

SU TERRENI MELMOSI

TIPI DI FONDAZIONE

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FONDAZIONI DIRETTE • Trasmissione carichi dell’edificio direttamente al terreno;

• Utilizzo quando il terreno presenta una sufficiente resistenza a profonditàeconomicamente raggiungibili (rocce lapidee che ammettono un buon carico di sicurezza);

• Forma influenzata dalla tipologia strutturale dell’edificio (muratura portante →fondazioni continue, struttura di tipo intelaiato → fondazioni isolate o continue);

• Realizzazione in calcestruzzo semplice o armato (utilizzo murature di pietrame o mattoni solo negli interventi di sottofondazione nel consolidamento di edifici esistenti);

• Distinzione in continue (trasmissione carichi distribuiti su estese superfici continue) e discontinue (trasmissione carichi distribuiti su ridotte superfici limitate);

• Realizzazione strato di conglomerato magro (magrone) di spessore compreso tra 10÷25 cm al di sotto delle fondazioni dirette per rendere regolare la superficie del terreno, migliorare la ripartizione dei carichi e realizzare una base di appoggio orizzontale.

FONDAZIONI CONTINUE NORMALI• Fondazione diretta su terreni resistenti superficiali o poco profondi (max 5-6 m) in

banchi di sufficiente potenza, continui, privi di vuoti e fratture;• Utilizzo con struttura portante in elevazione continua;• Spessore s della fondazione determinato con la formula:

(con h altezza della fondazione, p carico unitario distribuito su un tratto di fondazione di lunghezza l, γm peso specifico della muratura di fondazione, σ at carico di sicurezza del terreno)

mat hlslpls γσ ⋅⋅⋅+⋅=⋅⋅

Rapporto tra risega r e altezza h in una fondazione continua normale in muratura

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Se σat ≥ σ a → s ≤ s1 (σ a carico di sicurezza della muratura di fondazione)

lo spessore della fondazione si esegue sempre leggermente maggiorato rispetto a quello della muratura in elevazione per una maggiore stabilità e per esigenze di esecuzione;

Se σ at ≤ σ a → s ≥ s1è necessario passare dallo spessore della muratura in elevazione allo spessore s della fondazione:

1. allargando lo scavo in profondità e riempiendolo con una muratura a getto o a sacco;

2. costruendo una muratura a paramenti verticali a tratti di spessore diverso (con successive riseghe);

3. costruendo una muratura con paramenti inclinati.

1. 2. 3.

FONDAZIONI CONTINUE A LARGA BASE• Dette anche lastriformi o a zattera;

• Fondazioni dirette continue che presentano una suola di sezione maggiorata;

• Utilizzo quando il terreno resistente ha un carico di sicurezza σatnon molto elevato, è a poca profondità rispetto al piano di campagna e i carichi che gravano sulla fondazione sono elevati o quando il terreno resistente si trova ad una profondità tale che non è economicamente conveniente raggiungerlo con una fondazione normale;

• Utilizzo con strutture in elevazione a muratura portante;

• Ampio gradone in c.a sporgente da ambedue i lati (mensole in senso trasversale soggette a sollecitazioni di taglio e flessione, caricate dalla reazione del terreno dal basso verso l’alto);

• Calcolo altezza h della sezione d’incastro delle ali e armatura in funzione del momento flettente e dello sforzo di taglio (h ~ 1/2 ÷ 1/3 a, con a sporgenza della mensola);

• Con terreno resistente molto profondo → presenza di un cordolo di altezza maggiore di h per dare alla zattera maggiore rigidezza longitudinale.

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FONDAZIONI A TRAVE ROVESCIA

• Carichi agenti sulla trave → reazione del terreno verticale dal basso verso l’alto;

• Armatura longitudinale con ferri resistenti a trazione, staffe resistenti a taglio, ferri reggistaffe;

• Deformazione della trave con segno opposto rispetto a una trave normale;

• Sezione a T rovescio con soletta inferiore per aumentare la superficie di appoggio sul terreno e favorire la distribuzione dei carichi;

• Utilizzo quando la superficie di appoggio necessaria a trasmettere il carico al terreno diviene molto ampia o se il terreno presenta notevolidisuniformità di resistenza da punto a punto (con conseguente pericolo di assestamenti differenziati) o nel caso di edifici in zona sismica;

• Orditura in una direzione (con cordoli trasversali di collegamento) o in più direzioni (si ottiene un reticolo di travi che consente una migliore distribuzione di carichi sul terreno e un più efficace collegamento delle strutture di piedritto → fondazioni a maglia chiusa);

• Possibilità di realizzare fondazioni a larghezza variabile, nel caso in cui i pilastri allineati abbiano carichi e interassi diversi, per rendere uniforme il carico unitario trasmesso dalla fondazione al terreno;

• Aumento rigidità della trave rovescia raccordando i pilastri alla trave con piani inclinati di 120°-135° in rapporto alle sollecitazioni di taglio;

• Getto in due fasi (prima ali o suola, poi anima entro le paratie di una cassaforma).

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FONDAZIONI CONTINUE AD ARCHI DRITTI E ROVESCI

• fondazioni in muratura di pietrame o mattoni;

• utilizzo in passato nel caso di terreni resistenti mediamente profondi (4-5 m) e di strutture murarie continue;

• costruzione in profondità di una serie di archi rovesci con pilastri eretti in corrispondenza dei piani di imposta di questi archi a sostegno di un’altra serie di archi dritti che portano le strutture in elevazione;

• costi elevati (scavo continuo a tutta profondità protetto con opportune sbatacchiature, esecuzione accurata della costruzione degli archi rovesci).

FONDAZIONI A PLATEA

• utilizzate quando i carichi delle strutture sono elevati rispetto alla resistenza ammissibile sul terreno o quando nel progetto si richiede di realizzare un solaio al piano interrato di notevole portata;

• criteri fondamentali nella costruzione di tale fondazione: terreno di appoggio omogeneo, distribuzione abbastanza uniforme dei carichi, calcolo della platea in modo da risultare una piastra monolitica;

• funzionamento come solaio rovescio (carico distribuito rappresentato dalla reazione del terreno, carichi concentrati in corrispondenza delle strutture di elevazione dell’edificio);

• rigidità = funzione dell’altezza della platea;

• platee costituite da un solettone di calcestruzzo (di notevole spessore) o c.a. di base irrigidito da una serie di travi ortogonali colleganti i pilastri della struttura verticale;

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• possibile presenza di travi secondarie ortogonali alle principali per irrigidire ulteriormente il solettone di base (per conservare la funzionalità del piano interrato ispessimenti e nervature vengono spesso effettuati nel terreno sottostante le strutture in elevazione, sfruttando per i getti scavi a sezione obbligata);

• platea scatolare: formata da nervature verticali incrociate di piccolo spessore e notevole altezza con maglia costante collegate superiormente e inferiormente da solette continue; notevole rigidità e leggerezza;

Platea di fondazione con rinforzi di irrigidimento sotto i carichi dei pilastri o sotto i carichi dei setti portanti

Platea scatolare

Platea di fondazione composta da:

• travi principali: si incontrano in corrispondenza della base dei pilastri, hanno larghezza modesta e altezza notevole per ottenere elevata rigidezza e economia di armature e pesi; travi perimetrali con ali a sbalzo estese oltre il perimetro dell’edificio;

• travi secondarie: strette ed alte, incastrate nelle travi principali e poco distanziate tra loro per ridurre la luce delle solette e limitarne l’altezza;

• solette: incastrate nelle travi, armate con ferri unidirezionali o incrociati.

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FONDAZIONI A PIASTRA GALLEGGIANTE

• utilizzo in presenza di terreno poco resistente e incoerente;

• funzionamento in base al principio di Archimede;

• piastra posta a profondità tale che la spinta determinata dal peso del volume di terra rimossa è pari al peso dell’edificio nel suo insieme.

FONDAZIONI DIRETTE DISCONTINUE (A PLINTI)

• impiegate per strutture a telaio (in c.a. o acciaio) quando il terreno resistente è poco profondo ed ha una capacità portante elevata ed uniforme;• costituite da un solido tronco-piramidale (plinto) a pianta preferibilmente quadrata, tale da formare un naturale allargamento del pilastro;• plinti di tipo inerte (di altezza tale che le sollecitazioni di flessione e di taglio siano interamente assorbite dal calcestruzzo; angolo tra piano di appoggio e congiungente le basi esterne del plinto e del pilastro maggiore di 55°; possibile uso di calcestruzzo di resistenza inferiore rispetto a quella della struttura in elevazione) o flessibile (angolo minore di 55°; sollecitazioni interne maggiori della capacità di resistenza del calcestruzzo → necessità di idonea armatura);

Plinto inerte

Plinto flessibile

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• il plinto funziona come una mensola liscia, con un carico uniforme rappresentato dalla spinta del terreno e un carico concentrato opposto, rappresentato dal pilastro;• plinti semplicemente appoggiati sul terreno; collegamento plinto-pilastro mediante cerniera (con opportuno collegamento tra le armature) o incastro;• fondazione più economica, se di modesta estensione;• possibile collegamento plinti con reticolo di travi e cordoli per assicurare un comportamento più omogeneo della struttura in presenza di cedimenti o altre sollecitazioni differenti da punto a punto;

Collegamento a cerniera tra pilastri e plinti

• plinti di forma nervata: riduzione di peso e conservazione di notevole rigidezza, soprattutto quando il plinto assume dimensioni elevate; antieconomici per la complessità della cassaforma e delle armature;

• prefabbricazione conveniente solo per fondazioni di limitata estensione nel caso sia possibile una unificazione delle dimensioni dei plinti; plinti caratterizzati da alloggiamenti per il collegamento con le strutture in elevazione;

Plinti nervati

Plinti prefabbricati (di tipo inerte e nervato)

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• plinti per strutture in acciaio: formati da due parti, una in acciaio collegata al pilastro e una in calcestruzzo armato o no poggiante sul terreno (dado); dado di formaparallelepipeda o tronco-piramidale, gettato in opera prima del montaggio del pilastro, con la superficie superiore perfettamente liscia; ancoraggio dei pilastri strutturali in acciaio ai plinti in c.a. mediante un sistema di tirafondi(speciali bulloni) annegati nel conglomerato, per realizzare un vincolo a incastro.

FONDAZIONI DISCONTINUE (A PILASTRI)

• utilizzo con terreni resistenti superficiali o poco profondi,con strutture a muratura portante;

• in particolare, tale tipo di fondazione può essere usato:

quando i carichi trasmessi al terreno sono così modesti da risultare poco conveniente la loro ripartizione su una fondazione continua, anche se superficiale;

quando il terreno resistente presenta una superficie talmente accidentata da rendere anti-economica la costruzione di una fondazione continua (che risulterebbe in certi tratti molto profonda) ed è possibile, in relazione al peso della costruzione e alla resistenza del terreno, concentrare i carichi nei punti in cui il terreno fondabile èa minore profondità.

Fondazione discontinua a pilastri e archi dritti (fodera in mattoni e riempimento in muratura, muratura a sacco, fodera in mattoni e riempimento in calcestruzzo)

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Fasi di esecuzione del pilastro e degli archi di collegamento, usando come centinatura il terreno stesso sagomato ad arco

Fondazione discontinua a pilastri collegati con travi in c.a.

FONDAZIONI INDIRETTE

• trasferimento carichi a strati profondi del terreno quando la sua resistenza superficiale è molto scarsa;• possono raggiungere banchi resistenti sui quali ripartire i carichi o diffondere i carichi lateralmente per attrito tra l’opera fondale e il terreno;• tipologia a pozzi o a pali.

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TIPOLOGIA A POZZI• sistema impiegato nel secolo scorso, oggi completamente abbandonato;• base del pozzo poggiante su strato resistente al quale trasferire i carichi; • realizzazione consistente nello scavo fino al raggiungimento dello strato resistente

profondo e nel successivo riempimento con muratura a sacco o calcestruzzo, così da realizzare dei veri e propri piloni murari su cui poggiare la costruzione mediante travi di collegamento o archi di scarico;

• adatta per edifici con struttura muraria;• per piloni di grossa sezione, per scavi in terreni franosi e spingenti, per scavi in

presenza di acqua → esecuzione pozzi rivestiti in muratura;• formazione rivestimento per affondamento con:

1. cassoni autoaffondanti, consistenti in elementi cilindrici prefabbricati in calcestruzzo aperti sopra e sotto; affondamento scavando all’interno del cassone e agendo sul bordo superiore con opportuni pesi;

2. anelli in muratura di mattoni messi in opera sul posto su un elemento in legname, calcestruzzo o ferro (detto marciavanti) che serve a facilitare e dirigere l’affondamento della muratura.

• rivestimento per sottomurazioni: formazione rivestimento costruendo una fodera in muratura di mattoni, effettuando successivamente ulteriori scavi al di sotto del livello inferiore della muratura già costruita proseguendo la costruzione della fodera; eseguibile quando il terreno da attraversare ha consistenza tale da consentire lo scavo fino a una certa profondità senza bisogno di opere di cautela;

• collegamento superiore dei piloni realizzato con archi in muratura (barulle) con intradosso a tutto sesto e luce non superiore a 4 m o con travi in c.a.

Pilone di fondazione realizzato con cassone autoaffondante in calcestruzzo

Pilone di fondazione realizzato con anelli in muratura di mattoni costruita su un marciavanti

Pilone di fondazione realizzato con anelli in muratura di mattoni costruita per sottomurazione

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TIPOLOGIA A PALI PORTANTI

• equilibrio assicurato attraverso la reazione del terreno che si trova sotto la punta, quando il palo èinfisso in uno strato resistente (palo appoggiato) o per attrito laterale che si sviluppa tra palo e terreno (palo sospeso, utilizzato in presenza di terreni incoerenti e falde freatiche superficiali; distribuzione carico portato su ampia zona di terreno circostante e sottostante il palo); • fondazioni costituite da vari pali il cui insieme èdefinito palificata;• influenza negativa tra i bulbi delle pressioni dei singoli pali (con rischio di cedimento della palificata) limitata distanziando opportunamente i pali in rapporto al loro diametro e alla loro lunghezza (interasse pari a circa tre volte il diametro del palo);• portanza di un gruppo di n pali (con E efficienza del gruppo):

∑=

⋅=n

iiPEP

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• trasferimento dei carichi dalle strutture in elevazione ai singoli pali mediante strutture superficiali di collegamento di forma simile a quella dei plinti, delle travi o delle platee;• calcolo basato sul presupposto che tutto il carico venga sopportato dai pali;• rottura di un gruppo di pali in blocco (per pali molto ravvicinati) o per singoli pali (per pali distanziati), dovuta al cedimento di uno o più strati di terreno, all’insufficiente lunghezza dei pali, alla cattiva esecuzione del palo, all’eccesso di battitura, ecc.;• utilizzo pali precostituiti o realizzati in opera;• classificazione pali di fondazione in: pali infissi, pali gettati in opera senza asportazione del terreno, pali gettati in opera previa asportazione del terreno detti genericamente “trivellati”.

Forme dei plinti in relazione alla posizione dei pali

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PALI INFISSI:

• realizzati in legno, in c.a. e acciaio;

• posa in opera per battitura fino a rifiuto con un maglio lasciato cadere da un’altezza prefissata da un’apposita incastellatura;

• pali in legno: poco usati per la breve durata e le dimensioni limitate; infissi previa protezione della testa e della punta; possibile danneggiamento dei pali durante la battitura; conservazione nel tempo migliore se si trovano in un terreno a stato idrometrico costante; si adoperano solo nelle opere provvisorie o nelle fondazioni di poca importanza;

• pali in c.a.: hanno sostituito quasi totalmente i pali in legno poiché presentano numerosi vantaggi (maggiore durevolezza, più elevata resistenza, realizzazione delle lunghezze volute, costo minore e maggiore reperibilità sul mercato perché prodotti industrialmente); armatura metallica, longitudinale e trasversale, necessaria per evitare rotture durante il trasporto, l’infissione e l’esercizio (aumentando la resistenza a compressione del palo) + staffe elicoidali più ravvicinate alla punta e alla testa; sezione trasversale di varie forme (quadrata, poligonale, circolare, sia piena che cava); impiego cemento ad alta resistenza e rapido indurimento o cemento fuso per abbreviare il tempo di stagionatura;• pali in acciaio: scarsa applicazione per il notevole costo e il rapido deterioramento per corrosione; vantaggiosi per la loro resistenza alle sollecitazioni durante l’infissione e per l’elevata portanza; hanno un profilo ad H o a sezione cava con o senza punta; possono essere utilizzati solo come pali appoggiati perché non sviluppano attrito laterale.

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PALI GETTATI IN OPERA:• vantaggi: costruzione pali di qualsiasi lunghezza e diametro, senza limitazioni dovute alle difficoltà di manovra; forte aderenza del palo al terreno circostante per la scabrositàdella superficie laterale; maggiore rapidità di esecuzione.

PALI GETTATI IN OPERA SENZA ASPORTAZIONE DEL TERRENO: • pali in calcestruzzo semplice o armato, realizzati con l’ausilio di un tubo-forma (composto di un unico pezzo o di più pezzi riuniti per avvitamento o saldatura) infisso per battitura fino a rifiuto; • infissione senza asportazione del terreno essendo il palo chiuso alla punta (mediante una puntazza metallica a forma di doppia ventola apribile o tramite un tappo in calcestruzzo → pali Simplex o Francki);

Tubo-forma con fondo apribile o con base otturata

• esecuzione del palo gettando piccoli strati di calcestruzzo a consistenza asciutta nel tubo-forma dopo aver aperto la puntazza o distaccato la punta in calcestruzzo che rimane nel terreno e costituisce la base del palo;• strati di calcestruzzo fortemente costipati; • graduale sollevamento del tubo-forma (se il tubo-forma non viene recuperato il palo viene detto tubato);• possibile introduzione di una gabbia metallica ad armature longitudinali e staffaturaelicoidale prima del getto.

PALI GETTATI IN OPERA PREVIA ASPORTAZIONE DEL TERRENO DETTI GENERICAMENTE “TRIVELLATI” :• pali in cui il calcestruzzo è gettato all’interno di un tubo-forma affondato nel terreno durante l’asportazione del terreno stesso con una sonda munita di valvola di fondo o tramite benna o trivella;• maggiore espansione del calcestruzzo nel terreno circostante durante la costipazione (poiché questa tecnica esecutiva permette di non costipare il terreno esterno al tubo-forma);• vantaggi: esecuzione di pali di qualsiasi lunghezza (fino a 50 m), possibilità di esame diretto del terreno attraversato, attraversamento di eventuali banchi di terreno piùresistenti mediante utensili a rotazione, trasferimento al terreno di vibrazioni modeste tali da non danneggiare edifici e opere adiacenti;

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Asportazione del terreno per un palo di tipo trivellato mediante benna mordente o con utensile elicoidale a denti

Fasi di realizzazione di pali trivellati

• pali Benoto: eseguiti facendo penetrare nel terreno con il sistema dei cassoni autoaffondanti una serie di elementi cilindrici di acciaio, collegati poi l’uno all’altro mediante saldatura a costituire la cosiddetta camicia; getto calcestruzzoall’interno della camicia; impiego per trasmettere al terreno resistente profondo grossi carichi concentrati; elevati diametri;• pali radice: modesto diametro (8-12 cm), funzionamento principalmente per attrito, utilizzo in qualsiasi tipo di terreno, anche per consolidare fondazioni esistenti;• pali trivellati senza impiego del tubo-forma: uso in terreni molto incoerenti e con elevata umidità; introduzione fanghibentonitici ad alto peso specifico nel foro (costituzione efficace barriera ad infiltrazione d’acqua, no franamento del materiale incoerente).

Pali Benoto

Esecuzione del palo con impiego di bentonite

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FONDAZIONI IDRAULICHE• eseguite quando la presenza di acqua di imbibizione del terreno o di superficie è di entità tale da non consentire l’esecuzione delle opere di scavo;

• possibilità esecutive: abbassamento della falda d’acqua costruendo una serie di pozzi o tubi drenanti nelle zone circostanti e pompando acqua dagli stessi (nel caso di fondazioni superficiali e falde idriche non eccessivamente ricche) o deviazione dell’acqua stessa imponendo un percorso obbligato mediante sbarramenti costituiti da palancole o ture in c.a. o acciaio infisse nel terreno tramite battitura con battipalo;

• con ture: sistema applicabile nel caso di falde idriche assai ricche, costruzione di argini in terra con sbatacchiature di legno;• con diaframmi impermeabili in bentonite: realizzazione paratia sotterranea continua e impermeabile praticando una serie di pozzi contigui in cui si introduce a pressione fango di bentonite (che penetrando nel terreno circostante lo rende impermeabile e lo stabilizza); pozzi riempiti successivamente in calcestruzzo;• con pali trivellati: sistema impiegato quando lo strato impermeabile è molto profondo;• con palancole: sistema applicabile nel caso di falde idriche assai ricche; infissionepalancole fino a raggiungere lo strato impermeabile, ottenendo ture perfettamente stagne a recinto della zona; successivo prosciugamento mediante pompaggio.

Palancole in acciaio costituite da lamiere piegate i cui bordi sono sagomati per facilitare la giunzione di una rispetto all’altra; palancole in c.a.

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Sistemi di infissione delle palancole

Pozzi drenanti

• FONDAZIONI PNEUMATICHE: impiego per opere marittime, pile di grandi ponti, ecc.; esecuzione in acqua o in terreni acquitrinosi raggiungendo lo strato resistente mediante cassoni;

1. Cassone pneumatico: aperto inferiormente, con pareti e cielo (copertura superiore) in c.a. o acciaio, con base tagliente per facilitarne l’affondamento; cielo attraversato dalle tubazioni dell’aria compressa e da un camino per il passaggio degli operai, deimateriali scavati e di quelli occorrenti per la costruzione; immettendo aria compressa nella camera di lavoro poggiata sul fondo si mantiene una pressione maggiore di quella idrostatica esterna, impedendo l’ingresso di acqua nella camera; riempimento in calcestruzzo una volta raggiunta la profondità stabilita; presenza camera di compensazione per sosta delle maestranze al fine di eliminare lo squilibrio dovuto alla differenza di pressione.

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2. Cassone prefabbricato a cielo aperto: cassone appoggiato sul fondale, esecuzione scavo a mezzo di una benna; affondamento cassone per effetto del proprio peso; riempimento con calcestruzzo o sabbia una volta raggiunta la profondità stabilita (15-20 m dal livello dell’acqua).

3. Cassone galleggiante: cassone chiuso alla base e semplicemente appoggiato al fondale sul quale è stato predisposto uno strato di ghiaia; successivo riempimento con materiale inerte.

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FONDAZIONI SU TERRENI MELMOSI• impiegate quando il terreno è inconsistente (melma, fango, limo, ecc.);

• fondazioni su cassoni galleggianti;

• fondazioni su cassoni pluricellulari: utilizzo cassone senza fondo e aperto in alto, diviso in tante celle a pianta quadrata da paretine in c.a., munite inferiormente di taglienti in acciaio; affondamento ottenuto scavando internamente alle celle e facilitato dal peso del cassone; riempimento con sabbia e costruzione di un solettone armato su cui poggiano le strutture in elevazione dell’edificio, una volta raggiunta la profondità di posa;

• fondazioni previo miglioramento delle caratteristiche di resistenza del terreno.

Cassone galleggiante poggiante su una palificata

Cassoni pluricellulari

SOTTOFONDAZIONI DI EDIFICI ESISTENTI

• opere di sottofondazione, onerose, necessarie nel caso in cui un edificio esistente mostri danneggiamenti conseguenti a cedimenti del terreno o quando operazioni di recupero e rifunzionalizzazione di un edificio comportano maggiori carichi sulle fondazioni;

• opere condotte dopo una specifica analisi delle condizioni del terreno e dei carichi;

• consistono in opere di allargamento delle fondazioni preesistenti o nella creazione di fondazioni indirette per raggiungere strati profondi di terreno più resistente;

• si può procedere anche al consolidamento del terreno per costipamento.

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Sottofondazione con palo Mega:

a) Scavo e applicazione di una piastra di ripartizione in acciaio o c.a. alla struttura muraria da sottofondare;

b) Inserimento di un martinetto e della prima porzione di palo, a punta;

c) Affondamento del palo nel terreno mediante pressione con il martinetto;

d) Ripetizione dell’operazione con le successive sezioni di palo, fino a raggiungere la profondità necessaria.

FINE