Il consolidamento

Tipologia dei problemi strutturali degli edifici

Le piccole incrinature non sono un problema ma le grandi crepe sono un segnale allarmante di danni strutturali da cedimento che possono causare un fenomeno noto come "subsidenza", ovvero l'affondamento dell'edificio nelle fondamenta. In generale i problemi strutturali, possono riguardare l'instabilità delle coperture, le forze di spinta, la perdita di coesione della muratura ma, quando si parla di consolidamento ci si riferisce per lo più al rinforzo delle fondamenta. L'integrità strutturale degli edifici va valutata in base ai materiali per l'edilizia e alle tecniche di costruzione utilizzate, ma anche in relazione al terreno su cui l'edificio è stato costruito. Il comportamento del terreno sottostante infatti può dare luogo a problemi importanti e addirittura, in alcuni casi, provocare il crollo dell'edificio stesso. La capacità dei terreni di sostenere la fondazione è misurata dalla sua comprimibilità o potenziale di consolidamento o, ancora, capacità portante. In teoria una fondazione, una volta costruito l'edificio, non dovrebbe spostarsi. Tuttavia alcune condizioni del terreno si prestano a incidere sulla struttura se non si interviene con il consolidamento.
Tipica crepa strutturale

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Cause dei movimenti dei suoli

Fondamenta circondate dal terreno Nei suoli granulari composti da ghiaia o sabbia, il movimento è il risultato della percentuale elevata di vuoti tra le particelle. Alcuni tipi di depositi di limo che sono tenuti insieme da legami tra particelle minerali possono collassare se esposti a quantità eccessive di acqua. Nelle zone delle cosiddette argille espanse, i terreni sono inclini a grandi variazioni di volume in relazione al contenuto di umidità. Nei periodi di siccità questi terreni si restringono, e si gonfiano in presenza di acqua. Il gelo è responsabile del "criosollevamento" che causa l'espansione del terreno in presenza di depositi di detriti contenenti limo. Alcune cause di movimento del suolo, come le frane dove vi sono forti pendenze sono prevedibili, altre lo sono di meno. I terremoti hanno un effetto evidente sul sistema strutturale della costruzione. Le fondazioni sono costruite per sostenere il carico verticale verso il basso. Tuttavia i movimenti tellurici producono forze orizzontali. I progettisti delle zone sismiche devono tenere conto sia di quest'eventualità che della presenza di sabbia, che in queste aree può creare ulteriori problemi, fluidificando il terreno a causa dell'azione tellurica.

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Come si sceglie la tecnica di consolidamento

Cedimento dell'edificio Il terreno di riempimento delle fondazioni deve essere compatto e posizionato correttamente. Non deve essere presente materiale organico come ceppi d'albero o altri materiali di risulta che, degradando nel tempo, possono lasciare spazi vuoti che si traducono in condizioni instabili. L'acqua sotterranea, per la presenza di falde acquifere o per flussi stagionali, può causare enormi problemi. È nota la natura erosiva dell'acqua, se poi è in movimento i vuoti e la pressione eccessiva possono causare accumuli in grado di spostare le pareti dei seminterrati, o addirittura far collassare intere pareti a causa delle pressioni laterali causate dal suolo e dalle acque sulla parete esterna. Il primo passo da fare prima di procedere con il consolidamento è capire quali cause hanno provocato l'instabilità del terreno. Queste saranno evidenti ad un tecnico con opportuni test e campionamenti dei diversi strati del terreno di fondazione. La scelta della tecnica di consolidamento varia in funzione del tipo di fondazione, (cassoni, fondazione flottante ecc.) e del tipo di problema. A volte l'instabilità può derivare dal terreno circostante ed è sufficiente il miglioramento del drenaggio o la costruzione di un muro di sostegno.


Vibro-compattazione e micropali

Consolidamento idraulico La riparazione delle fondazioni compromesse include diversi metodi. La vibro-compattazione permette di riconfigurare il terreno in una strutturazione più densa con l'uso di una potente vibrazione di profondità che permette di densificare le sabbie sciolte per creare terreni di fondazione stabili. Si basa sull'azione combinata di vibrazioni e sulla saturazione tramite gettito d'acqua che riorganizzano le particelle in uno strato più compatto tramite apposite sonde in grado di raggiungere le profondità richieste. In altri casi può essere necessario inserire dei micropali con diametri fino a 300 mm che hanno la capacità di sostenere carichi elevati. Con attrezzature speciali e particolari metodi di perforazione si inseriscono le strutture in acciaio o in legno lungo le fondamenta al di sotto dell'edificio. Questo metodo riduce anche i problemi di fluificazione del terreno dovuti all'attività sismica.


Stabilizzazione meccanica o chiodatura

Un altro metodo di rinforzo delle fondamenta è la stabilizzazione meccanica. Questa include l'impiego di una geogriglia di consolidamento collegata ad un prefabbricato di calcestruzzo o metallo per stabilizzare il terreno. Questa armatura viene collocata in strati orizzontali tra piani successivi di recupero del suolo granulare. I pannelli possono essere quadrati, esagonali o cruciformi e permettono di garantire un'adeguata prestazione del sistema parete trasferendo i carichi lungo l'interfaccia di rinforzo o anche grazie alla resistenza passiva di elementi trasversali di rinforzo. La chiodatura del terreno consiste nel rinforzare la terra con mezzi di inclusione passivi, posti in spazi ravvicinati per trattenere gli spostamenti. Le forze di trazione vengono trasferite alle interfacce delle strutture utilizzate. Con questo sistema si riescono a stabilizzare le costruzioni realizzate su pendii ripidi e instabili.


Il consolidamento: Jet grouting

Jet grouting In alcuni casi ancore di vario tipo possono essere installate attorno all'edificio e conficcate e agganciate nel terreno. Il metodo che viene più spesso utilizzato però consiste nell'iniezione di materiali pompabili nel suolo per modificare le caratteristiche fisiche del terreno. Questo metodo innovativo, noto come jet grouting, migliora la forza di coesione del suolo e ne riduce i movimenti. Si utilizzano fluidi ad elevata pressione ultra leganti, come le resine espandenti, che vengono iniettati nei suoli ad alta velocità. Le resine rompono la struttura del terreno e mescolano le particelle creando una struttura omogenea che in seguito solidifica. Allo stato attuale questo metodo riesce a fornire una soluzione conveniente per la maggior parte dei problemi geotecnici. Il consolidamento richiede strumentazioni specializzate e calcoli specifici sulla base delle risultanze dei test sul terreno. L'intervento viene poi effettuato sulla base di un apposito progetto redatto dal tecnico che sceglie la tecnologia adatta al caso e ne segue le fasi. Perciò, per quanto il tipo di consolidamento deciso possa essere poco invasivo e di modesta entità, non è realizzabile con materiale fai da te.



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