Tecnologie fondazioni

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Tecnologie fondazioni

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PRIMO PIANOa cura della redazione

Macchine e attrezzature per fondazioni speciali

PERFORAZIONI & FONDAZIONI gennaio 2008

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PRIMO PIANOMacchine e attrezzature per fondazioni speciali

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na delle applicazioni pi frequenti delle macchine e attrezzature di perforazione in campo geotecnico la realizzazione di particolari interventi nel sottosuolo denominati fondazioni speciali. Allinterno di tale ambito possono essere citate diverse tecniche, dai classici pali ai diaframmi, dai micropali ai geodreni. Vicine, ma con finalit pi di sostegno degli scavi che di incremento della capacit portante delle fondazioni, possono essere citate altre tecniche, dalle berlinese agli ancoraggi, dai tiranti alle chiodature. Rimanendo nel campo delle fondazioni speciali, queste richiedono quasi sempre per la loro esecuzione macchinari e attrezzature di grandi dimensioni. Per queste lavorazioni si utilizzano perforatrici idrauliche, sia cingolate che carrate, nella realizzazione di pali; attrezzature speciali di perforazione, ad azionamento idraulico o meccanico, montate su carri cingolati semoventi (gru) che sorreggono le torri-guida dellattrezzatura di scavo o perforazione utilizzata per pali di grande diametro; idrofrese (benne idrauliche) per la realizzazione di diaframmi; attrezzature di perforazione pi leggere per realizzare micropali, tiranti, ancoraggi, jet-grouting e perforazioni profonde in genere. Molte le tipologie e i modelli di macchine e di attrezzature disponibili, tutte caratterizzate da qualit tecnologica e costruttiva ai massimi livelli come richiesto dalla complessit e delicatezza di lavorazioni destinate alla realizzazione di opere che devono portare edifici, strade, viadotti, aeroporti, eccetera.

I pali di fondazioneI pali di fondazione sono elementi colonnari per la cui realizzazione possono essere utilizzate tecniche diverse. La tecnica di fondazione dei pali serve a migliorare lo stato di consolidamento del terreno e, conseguentemente, di aumentare le caratteristiche di portanza del suolo al di sotto delle strutture. Si definiscono pali trivellati quelli otte-

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nuti per preventiva asportazione del terreno e successivo getto con conglomerato cementizio, di norma armato. I pali trivellati (diametro minimo 300 mm) hanno la caratteristica di essere accomunati a vere e proprie colonne statiche infisse nel terreno, che assolvono al compito di incrementare la portanza del terreno al di sotto di fondazioni di strutture. Caratteristica principale dei pali trivellati la capacit di sopportare notevoli carichi trasferiti dalle fondazioni, il che ne ha diffuso notevolmente limpiego in edilizia soprattutto nel campo delle infrastrutture e delle opere pubbliche in genere. Levoluzione di tale tecnica ha portato anche a risolvere alcuni problemi tipici di queste opere: data lincoerenza dei terreni che si attraversano, lesecuzione di un palo trivellato oggi comporta una serie di attivit accessorie che consentono di sostenere le pareti del foro, ad esempio il ricorso ai fanghi bentonitici o polimeri che conferiscono al terreno maggiore resistenza meccanica e coesit, impedendo di fatto smottamenti o frane. Molto importante nellesecuzione di pali trivellati la determinazione del giusto mix per il conglomerato da iniettare, e anche un adeguato sistema di riciclaggio dei fanghi esausti provenienti dalla lavorazione. La formazione del cavo pu avvenire mediante perforazione, utilizzando attrezzature a rotazione o rotopercussione (bucket, elica, martello a fondo foro, eccetera), o mediante scavo, utilizzando attrezzature equipaggiate con benna mordente a sezione circolare. I pali infissi, invece, sono quelli installati nel terreno senza asportazione di materiale, mediante battitura, vibrazione, spinta, avvitamento o una combinazione dei precedenti. Possono essere prefabbricati, gettati in opera o una combinazione dei due. La tecnica dei pali infissi (diametro minimo 150 mm) non prevede lasportazione di materiale e quindi comportano il vantaggio di non produrre materiale di ri-

IL JET-GROUTING

Il jet-grouting una particolare tecnica di trattamento dei terreni che consente di costituire nel sottosuolo elementi consolidati di forma e dimensioni svariate, dotati di buone caratteristiche meccaniche e di ridotta permeabilit. quindi una tecnica particolarmente flessibile, adattabile a impieghi molto diversi. Si tratta di un metodo di consolidamento che consiste nelliniezione nel terreno di miscele cementizie ad altissima pressione (200-700 bar). La peculiarit di questa tecnica consiste nella capacit, durante liniezione, di disgregare il terreno, miscelandolo contemporaneamente con un fluido cementizio fino a formare una colonna di materiale che ha come asse il foro di perforazione e che ha caratteristiche

geomeccaniche migliori rispetto a quelle del terreno originario. Attualmente per lesecuzione del jet-grouting sono utilizzati tre diversi metodi (monofluido, bifluido e trifluido), che si differenziano sia per la posizione degli ugelli lungo le aste che per il tipo e il numero di fluidi utilizzati durante il trattamento. La procedura pu essere schematizzata in due fasi: fase di perforazione (la batteria di aste provvista oltre alla testa di perforazione, di una particolare valvola eiettrice che ha uno o pi ugelli ortogonali allasse della batteria dal quale uscir la malta in pressione); fase di estrazione e iniezione programmata (durante la fase di estrazione della batteria avviene liniezione a pressione variabile a seconda delle necessit da 1 a 800 atm). Linclinazione di una colonna jetting pu variare dalla verticale verso il basso (180) fino a 45 verso lalto a seconda delle esigenze delle singole applicazioni. Per lelevata aderenza al terreno non trattato che circonda la colonna, questa tecnologia trova unestesa applicazione nel campo dei pali di fondazione ove sia richiesto il massimo sfruttamento dellattrito laterale. La possibilit di armare le colonne realizzate in jet-grouting con tubi dacciaio o profilati, ne estende ulteriormente i campi dapplicazione ai casi in cui la struttura sia soggetta a sforzi di trazione, flessione o semplicemente a carichi che ne superano la capacit portante allo stato naturale.

sulta da perforazione e mantenere il cantiere pulito, oltre che essere di veloce e facile realizzazione. Rispetto al tradizionale palo battuto, quello infisso con vibrazioni ad alta frequenza riduce notevolmente il disturbo sulle strutture circostanti, diminuendo sia il livello del rumore che le vibrazioni. Tale tecnica particolarmente indicata in presenza di terreni sabbiosi o comunque scarsamente addensati. Dal punto di vista

esecutivo, il palo viene realizzato in opera mediante linfissione con un vibratore ad alta frequenza di una camicia metallica dotata di opportuna valvola di chiusura in punta e di una tramoggia sulla testa; la camicia viene infissa in maniera rapida mediante vibrazione sotto il peso del vibratore stesso. Raggiunta la profondit desiderata, e dopo avere controllato che allinterno della camicia metallica non vi sia pre-

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senza di acqua, si procede a immettere allinterno del tubo una quantit di calcestruzzo sufficiente a riempire lo stesso per unaltezza di 2-3 m. Successivamente si procede al posizionamento della gabbia darmatura (di dimensioni predeterminate in base al progetto del palo) fino a fissarla alla quota desiderata. Posizionata la gabbia, si procede con il riempimento completo della camicia metallica con calcestruzzo, e si comincia ad estrarre lentamente la camicia in modo che il materiale in eccesso vada a saturare lo spazio in precedenza occupato dalla camicia metallica stessa, apportando inoltre unazione di costipazione. Unevoluzione delle tecniche precedenti, che sfrutta linnovazione tecnologica nel campo delle macchine e attrezzature per la perforazione, sono i cosiddetti pali CFA (Continous Flight

Auger), cio i pali realizzati con macchinari a elica continua. Il componente principale di questa tecnica appunto lelica continua, che attraverso un grosso macchinario viene infissa nel terreno senza estrazione di materiale; al centro della spirale posto un tubo attraverso il quale viene pompato il calcestruzzo. Il pompaggio del calcestruzzo a pressione avvia la fase di risalita dellelica che, risalendo, asporta anche il terreno presente nelle sue spire. A getto ultimato, che diversamente dai pali vibroinfissi avviene fino alla quota del piano di lavoro, viene inserita la gabbia metallica di armatura. Rispetto alle precedenti, tale tecnica particolarmente vantaggiosa dal punto di vista della produttivit giornaliera; inoltre, non richiede limpiego di fanghi bentonitici o similari per il riempimento. Per la realizzazione dei pali con tale

tecnica si utilizzano grosse attrezzature di perforazione (macchine CFA): queste sono composte da un carro semovente cingolato che sostiene lantenna di perforazione; lutensile di perforazione, costituito da unelica continua o coclea, collegata in sommit a una testa di rotazione scorrevole lungo unantenna (o torre-guida), penetra nel suolo per la sua tendenza ad avvitarsi e porta in superficie una modesta quantit di terreno. Il controllo completo delle operazioni dellattrezzatura permette di variare i valori di velocit di rotazione e di penetrazione in funzione delle caratteristiche del terreno. Uno sviluppo dei pali CFA sono i pali CSp (Cased Secant Piles), cio pali secanti tubati. Installati in una sequenza di pali primari e secondari, i pali secanti servono per creare una struttura di contenimento. Per la loro

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