POLITECNICO DI BARI – Corso di laurea in INGEGNERIA CIVILE
Corso di “ARCHITETTURA TECNICA” – prof. Vincenzo NUZZOLESE
A.A. 2004-05
LE FONDAZIONI
DI UN EDIFICIO
Gruppo di lavoro:
Domenico Marco AULETTA
Stefania GERONIMO
Cecilia GIACOMOBELLO
Adriana Maria LOTITO
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
+
UNICO SISTEMA:
garanzia di stabilità dell’opera
edificata
Struttura in elevazione
1
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 FONDAZIONE
Porzione 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
2
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, anelastiche
e 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.
3
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
carico di sicurezza o
carico ammissibile
1
n
σ at = σ max
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
4
CEDIMENTI
• 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)
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.
5
Congelamento del terreno
Pali di sabbia per terreni molto argillosi
Esecuzione di micropali
SCAVI DI FONDAZIONE
1.
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
6
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
Procedimento di realizzazione
del diaframma
Realizzazione di diaframmi
TIPI DI FONDAZIONE
FONDAZIONI
IDRAULICHE
DIRETTE
CONTINUE
1.
2.
3.
4.
5.
6.
SU TERRENI MELMOSI
DISCONTINUE
NORMALI
A LARGA BASE
A TRAVI ROVESCE
AD ARCHI DRITTI E
ROVESCI
A PLATEA
A PIASTRA
GALLEGGIANTE
1.
2.
A PLINTI
A PILASTRI
INDIRETTE
A POZZI
A PALI
7
FONDAZIONI DIRETTE
• Trasmissione carichi dell’edificio direttamente al terreno;
• Utilizzo quando il terreno presenta una sufficiente resistenza a profondità
economicamente 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:
s ⋅ l ⋅ σ at = p ⋅ l + s ⋅ l ⋅ h ⋅ γ m
(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)
Rapporto tra risega r e altezza h
in una fondazione continua
normale in muratura
8
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 ≥ s1
è 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 σat
non 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.
9
FONDAZIONI A TRAVE ROVESCIA
• Utilizzo quando la superficie di appoggio necessaria a trasmettere il
carico al terreno diviene molto ampia o se il terreno presenta notevoli
disuniformità di resistenza da punto a punto (con conseguente pericolo
di assestamenti differenziati) o nel caso di edifici in zona sismica;
• 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;
• 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).
10
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
archi rovesci con pilastri eretti
corrispondenza dei piani di imposta
questi archi a sostegno di un’altra serie
archi dritti che portano le strutture
elevazione;
di
in
di
di
in
• 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;
11
• 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 flessibile
Plinto inerte
13
• 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 plintopilastro 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 prefabbricati (di tipo
inerte e nervato)
Plinti nervati
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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 forma
parallelepipeda 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:
9 quando i carichi trasmessi al terreno sono così modesti
da risultare poco conveniente la loro ripartizione su una
fondazione continua, anche se superficiale;
9 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 è
a 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)
15
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.
16
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
17
TIPOLOGIA
A PALI PORTANTI
• equilibrio assicurato attraverso la reazione del
terreno che si trova sotto la punta, quando il palo è
infisso 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 è
definito 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
P = E ⋅ ∑ Pi
i =1
• 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
18
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.
19
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 scabrosità
della 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 staffatura
elicoidale 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 tuboforma);
• vantaggi: esecuzione di pali di qualsiasi lunghezza (fino a 50 m), possibilità di esame
diretto del terreno attraversato, attraversamento di eventuali banchi di terreno più
resistenti mediante utensili a rotazione, trasferimento al terreno di vibrazioni modeste tali
da non danneggiare edifici e opere adiacenti;
20
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 calcestruzzo
all’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 fanghi
bentonitici 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
21
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; infissione
palancole 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.
22
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, dei
materiali 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.
23
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.
24
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.
25
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
26