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Fondazioni Profonde

FONDAZIONI PROFONDE

Definizione, impiego e classificazione delle fondazioni profonde
 
Terzaghi definisce profonda una fondazione per la quale il rapporto tra la profondità della base d’appoggio, D, e la larghezza, B, è maggiore di 10.
Per le fondazioni profonde non è trascurabile, ed anzi è spesso prevalente, il contributo alla capacità portante delle tensioni tangenziali d’attrito e di aderenza tra il terreno e la superficie laterale della fondazione.
Le più comuni fondazioni profonde sono i pali di fondazione.
Le fondazioni profonde sono di norma più costose delle fondazioni superficiali, per cui si ricorre ad esse quando la soluzione con fondazioni superficiali non è in grado di soddisfare le esigenze del problema geotecnico.
In particolare le fondazioni profonde sono impiegate per :
A.       trasferire il carico a strati di terreno profondi più resistenti,
B.       trasferire il carico anche attraverso tensioni tangenziali d’attrito o d’aderenza lungo il fusto,
C.       resistere ad azioni di trazione,
D.       resistere ad azioni orizzontali,
E.        resistere in gruppo a carichi inclinati,
F.        assicurare la stabilità anche in caso di scalzamento degli strati superficiali,
G.       trasferire il carico al di sotto di un futuro piano di scavo,
H.       attraversare strati di terreno rigonfiante.
 
I pali di fondazione possono essere classificati in base a differenti criteri:
 
Rispetto alle dimensioni
o         piccolo diametro o micropali (d ≤25 cm),
o         medio diametro (30 ≤d ≤60 cm),
o         grande diametro (d ≥80 cm).
Rispetto al materiale costituente
o        calcestruzzo (prefabbricato o gettato in opera, normale, centrifugato, vibrato, precompresso),
o        acciaio,
o        legno (poco usati).
Rispetto al procedimento costruttivo
o         infissi (senza asportazione di terreno, prefabbricati o gettati in opera),
o         trivellati (con asportazione di terreno),
o         trivellati con elica continua (parziale asportazione di terreno).
 
Quest’ultimo criterio è il più importante, poiché il comportamento meccanico, resistente e deformativo, del sistema palo-terreno è fortemente dipendente, oltre che dal tipo di terreno,dalle modalità di messa in opera del palo e dalle conseguenti modifiche dello stato tensionale preesistente nel terreno.
Nei lavori di sottofondazione di edifici e strutture esistenti, quando vi è la necessità di operare con attrezzature di ingombro e peso molto ridotti, o quando si debbano realizzare pali con forte inclinazione sulla verticale, si ricorre a pali trivellati di piccolo diametro (micropali).
 
Capacità portante per carico verticale di un palo isolato
 
Per stimare la capacità portante per carico verticale di un palo di fondazione isolato si considera il palo come un corpo cilindrico che oppone resistenza alla penetrazione nel terreno mediante tensioni tangenziali di attrito e/o di aderenza sulla superficie laterale e tensioni di compressione alla base. Le tensioni tangenziali si sviluppano per uno scorrimento relativo tra la superficie laterale del palo e il terreno circostante,in parte dovuto alla traslazione rigida e in parte alla compressione assiale del palo. Le tensioni di compressione alla base si sviluppano per un cedimento della base.
 
La capacità portante per carico verticale di un palo isolato può essere valutata:
o        con formule statiche,
o        con formule dinamiche,
o        dai risultati di prove penetrometriche statiche e dinamiche,
o        dai risultati di prove di carico.
 
 
Stima della capacità portante per carico verticale di un palo isolato dai risultati di prove di carico
 
La determinazione sperimentale diretta della capacità portante di un palo isolato ottenuta con prova di carico a rottura su pali prototipo strumentati, identici a quelli di progetto, è la migliore delle stime possibili. Tuttavia anche tale tecnica non è esente da incertezza, sia per la variabilità del terreno di fondazione, sia per l’impossibilità di realizzare pali fra loro identici, sia per la dipendenza del comportamento dalle modalità di applicazione del carico.
Le prove di carico sui pali di fondazione possono essere di progetto o di collaudo.
 
Coefficiente di sicurezza e carico ammissibile di un palo singolo
 
Il carico ammissibile di un palo singolo è ottenuto dividendo la capacità portante del palo stimata con metodi teorici per un coefficiente di sicurezza F che, secondo la Normativa Italiana vigente, non deve essere minore di 2,5. Il cedimento del palo corrispondente al carico ammissibile è tale da mobilitare in modo diverso la capacità portante di punta e quella per attrito o aderenza laterale, pertanto al coefficiente di sicurezza globale F corrispondono coefficienti di sicurezza sui due termini della capacità portante, di punta e di attrito laterale, molto diversi fra loro.
 
Capacità portante di pali in gruppo
 
Molto spesso i pali di fondazione sono utilizzati in gruppo. La distanza minima fra i pali di un gruppo non dovrebbe essere inferiore a tre volte il diametro. A causa dell’interazione fra i pali costituenti un gruppo, il comportamento di un palo del gruppo, sia in termini di rigidezza sia in termini di resistenza, non è eguale al comportamento del palo isolato. L’interazione fra i pali del gruppo dipende da molti fattori, i principali dei quali sono la distanza fra i pali, le modalità di messa in opera dei pali, la natura del terreno di fondazione, l’entità dei carichi applicati, il tempo.
Si definisce efficienza del gruppo di pali il rapporto tra il carico limite del gruppo QLIM,G e la somma dei carichi limite dei singoli pali che lo compongono.
L’efficienza del gruppo può essere maggiore, eguale o minore di 1, ma la Normativa impone di assegnare a EG valori non superiori ad 1.
 
Sintesi di appunti e lezioni : Dipartimento di Ingegneria Civile – Sezione Geotecnica