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Micropali Micropile

DEFINIZIONE Micropali - Micropiles - Mikropfaehle

 
Nei lavori di sottofondazione d’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). Con tale denominazione devono essere intesi, i pali trivellati aventi diametro 250 mm costituiti da malte o miscele cementizie e da idonee armature d'acciaio. Realizzati all’interno del corpo di frana con lo scopo di connettere la zona instabile con quella stabile al di sotto della superficie di rottura, determinando un incremento della resistenza al taglio sulla superficie di scivolamento.
I pali, che vengono gettati in sito, sono installati in maniera tale da oltrepassare la superficie di scivolamento e sono disposti generalmente con orientazione variabile, in maniera tale da realizzare una struttura tridimensionale (reticolo di micropali) che si oppone al movimento franoso attraverso la resistenza al taglio, alla trazione e al piegamento dei pali.
Come riportato da JURAN et al. (1996), con questa particolare tecnica di intervento si viene a realizzare una sorta di terreno rinforzato il cui comportamento è fortemente dipendente dall’interazione dei micropali, che può incrementare in maniera significativa la resistenza al taglio complessiva del sistema terreno-micropali.
Oltre che come sistemi di rinforzo del terreno, i micropali sono utilizzati spesso come vere e proprie opere di sostegno.
Il micropalo noto come palo Radice (Lizzi, 1985) viene realizzato eseguendo la perforazione con una batteria di aste munite all’estremità di una corona tagliente adeguata alla natura del terreno. I detriti di perforazione sono eliminati dal fluido di perforazione (aria, acqua o fango bentonitico a seconda della natura del terreno) tramite circolazione diretta, ossia con immissione dall’interno della batteria di aste e risalita attraverso l’intercapedine tra le stesse e il terreno.
 
Classificazione
 
Esistono comunque vari tipi di micropali ,dal punto di vista esecutivo, possiamo identificare le seguenti tipologie, a seconda delle modalità di connessione al terreno:
 
·          riempimento a gravità;
·          riempimento a bassa pressione;
·          iniezione ripetuta ad alta pressione
 
INDICAZIONI PROGETTUALI
 
Il primo aspetto che deve essere considerato nella realizzazione dell’intervento è la determinazione della superficie critica di scivolamento, che dovrà essere valutata sia tramite analisi di stabilità convenzionali (analisi all’equilibrio limite, alle differenze finite, ecc.) sia tramite opportune indagini geognostiche (installazione di tubi inclinometrici, penetrometrie, indagini geofisiche, ecc.). Altri aspetti da considerare sono la presenza e l’andamento della superficie freatica e le caratteristiche geotecniche del terreno sia sopra sia sotto la superficie di rottura (dove saranno immorsati i micropali).
Il reticolo di micropali dovrà essere progettato in maniera tale che il numero, il diametro, la lunghezza e l’inclinazione dei pali soddisfino il fattore di sicurezza richiesto in relazione allo scivolamento rotazionale. Quest’approccio è ritenuto conservativo in quanto non tiene in considerazione l’effetto positivo connesso all’interazione tra pali e terreno (JURAN et al.,1996).
La procedura di dettaglio, per la progettazione del rinforzo di pendii tramite reticoli di micropali, è stata affrontata da CANTONI et al. (1989) in riferimento ad un intervento di stabilizzazione di versante lungo l’autostrada Milano-Roma. Il metodo prevede:
  1. valutazione della superficie di scivolamento; 
  2. analisi di stabilità relativamente alla deformazione plastica del terreno adiacente ai micropali;
  3. analisi allo scivolamento della struttura reticolata;
  4. analisi strutturale del blocco terreno-micropali;
  5. valutazione della distribuzione dei momenti flettenti e delle forze di taglio con la profondità utilizzando un’analisi elastica convenzionale.
 
Il metodo si basa sull’assunzione che la struttura si comporti come un blocco unico, assunzione valida per micropali strettamente spaziati aventi una particolare distribuzione e inclinazioni verticali ben differenziate (JURAN et al., 1996).
 
Modalità esecutive
 
L’armatura può essere costituita da un ‘unica barra o da una piccola gabbia e il getto di microcalcestruzzo (gli inerti sono costituiti da sabbia e il dosaggio in cemento e molto elevato, dell’ordine di 600 kg/m3) viene realizzato dal basso, con un tubo convogliatore. Al termine del getto s’immette, tramite una testa a tenuta, aria in pressione, in modo da sfilare la batteria di aste e, contemporaneamente, da forzare il calcestruzzo contro il terreno, in modo da occupare il volume lasciato libero dalla tubazione.
I diametri usualmente impiegati sono compresi tra 80 e 250 mm, ai quali corrispondono carichi ammissibili compresi tra 60 e 80 kN , per i diametri minori, e tra 500 e 700 kN per quelli maggiori (valutati attribuendo al micropalo una tensione ammissibile dell'ordine di 10-12 N/mm2). Nel caso dei micropali tipo Tubfix , dopo aver eseguito la perforazione, di solito con sonda a rotazione e circolazione di fango bentonitico, si introduce nel foro un tubo di acciaio di grosso spessore, munito di valvole di non ritorno in corrispondenza degli strati ai quali si vuole trasmettere il carico. Questa armatura costituisce allo stesso tempo sia il principale elemento resistente del micropalo, sia il mezzo attraverso il quale si eseguono le iniezioni in pressione. Si procede dapprima alla formazione della guaina iniettando attraverso la valvola più profonda una miscela di cemento cha va a occupare l'intercapedine tra tubo e terreno. Successivamente, dopo la fase di presa della guaina, si iniettano (con pressioni che possono raggiungere alcune decine di atmosfere) le varie valvole (disposte a intervalli regolari, solitamente ogni 50 cm), eventualmente in più riprese, in modo da realizzare una serie di sbulbature.
La miscela adoperata ha solitamente la composizione seguente: 100 kg di cemento, 50 litri di acqua, 2.5 kg di bentonite ed eventualmente da 2 a 3 kg di fluidificante.
 
Portata di micropali
  
Per quanto concerne i criteri di dimensionamento geotecnico va osservato che il carico limite dei micropali dipende dalle tecnologie esecutive in modo molto più marcato di quanto avvenga per i pali di medio e grande diametro, per cui diventa inevitabile ricorrere a criteri di tipo empirico.
Le raccomandazioni pubblicate da Bustamante e Doix (1985), alle quali si fa riferimento , sono alla base delle norme vigenti in Francia (sia per il calcolo dei micropali, sia per il calcolo dei tiranti) e richiedono come parametri caratterizzanti del terreno la pressione limite pMD determinata con il pressiometro Menard o con i risultati di prove SPT .
La resistenza a scorrimento del fusto del micropalo dipende sostanzialmente dalla pressione di iniezione e dallo sviluppo della superficie di contatto palo – terreno. In generale il diametro dei bulbi può essere stimato dal volume del fluido impiegato per le iniezioni; approssimativamente il volume iniettato deve essere almeno due volte il volume nominale della perforazione, ed in tale ipotesi si ottiene un diametro effettivo maggiorato di circa il 30 – 50 % del diametro nominale. Per quanto attiene alla resistenza a scorrimento fs, se l’iniezione avviene ad una pressione maggiore di quella passiva del terreno, si avrà plasticizzazione dello strato a contatto con i bulbi e lo stato di precarico generato da tale azione, sarà in grado di aumentare la resistenza a taglio del terreno.Nel caso di micropali realizzati in strati argillosi, la perdita di carico del fluido è minore e si ottengono in genere diametri apparenti dei micropali maggiori.
La capacità portante dei micropali dipende direttamente dalla pressione normale che si esercita tra fusto e terreno;

 

Armature metalliche
 
L’armatura metallica può essere costituita da:
 
  • tubo senza saldature, eventualmente dotato di valvole di non ritorno liscio o a filettatura continua;
  • da un profilato metallico della serie UNI a doppio piano di simmetria;
  • da una barra piena o da una gabbia di armature costituita da ferri longitudinali correnti del tipo a aderenza migliorata, e da una staffatura esterna costituita da anelli o spirali continue in tondo a aderenza migliorata o liscio. 
Le armature saranno preassemblate fuori opera in gabbie; i collegamenti saranno ottenuti con manicotti o con doppia legatura in filo di ferro o con punti di saldatura elettrica. Le armature trasversali dei pali saranno costituite unicamente da spirali in tondino esterne ai ferri longitudinali. I pali costruiti in zona sismica dovranno essere armati per tutta la lunghezza.
L'armatura di lunghezza pari a quella del palo dovrà essere posta in opera prima del getto e mantenuta in posto senza poggiarla sul fondo del foro. Non si ammette di norma la distribuzione delle barre verticali su doppio strato; l'intervallo netto minimo tra barra e barra, misurato lungo la circonferenza che ne unisce i centri, non dovrà in alcun caso essere inferiore a 7.5 cm con aggregati di diametro minimo non superiore ai 2 cm, e 10 cm con aggregati di diametro superiore.
Le gabbie di armatura saranno dotate di opportuni distanziatori non metallici atti a garantire la centratura dell'armatura ed un copriferro netto minimo di ca 5 cm.
Per i distanziatori in plastica, al fine di garantire la solidarietà col calcestruzzo, è necessario verificare che la loro superficie sia forata per almeno il 25%. I centratori saranno posti a gruppi di 3-4 regolarmente distribuiti sul perimetro e con spaziatura verticale di 3-4 m.
Le gabbie di armatura dovranno essere perfettamente pulite ed esenti da ruggine e dovranno essere messe in opera prima del getto e mantenute in posto sostenendole dall’alto, evitando in ogni caso di appoggiarle sul conglomerato cementizio già in opera o sul fondo del foro, ove fosse necessario, è ammessa la giunzione, che potrà essere realizzata mediante sovrapposizione non inferiore a 40 diametri ma più indicato sarebbe l’utilizzo di giunzioni meccaniche come ad esempio manicotti filettati.
L’Impresa esecutrice dovrà inoltre adottare gli opportuni provvedimenti atti a ridurre la deformazione della gabbia durante l’esecuzione del fusto. A getto terminato, si dovrà comunque registrare la variazione della quota della testa dei ferri d’armatura. Al fine di irrigidire le gabbie di armatura potranno essere realizzati opportuni telai cui fissare le barre d’armatura. Detti telai potranno essere realizzati utilizzando barre lisce verticali legate ad anelli irrigidenti orizzontali, orientativamente, a seconda delle dimensioni e della lunghezza del palo, potrà prevedersi un cerchiante ogni 2.5 – 3 m.
 
Schemi costruttivi 
 
Le modalità esecutive dei micropali e dei pali radice sono sostanzialmente differenti se prevedono gruppi di micropali paralleli o reticoli di rinforzi eventualmente cementati a formare una superficie rigata o un volume di contrappeso. Esempi assai interessanti sono presentati da Lizzi (1985)
 
NORMATIVE DI RIFERIMENTO
 
I lavori saranno eseguiti in accordo, ma non limitatamente, alle seguenti normative :
 
1.        Decreto del Ministero dei Lavori Pubblici 09/01/1996;
2.       Decreto del Ministero dei Lavori Pubblici 11/03/1988 e Circolare LL.PP. n° 30483 del 24/09/1988
3.       Associazione Geotecnica Italiana, Raccomandazioni sui pali di fondazione, Dic. 1984
4.       Altre norme EN - UNI-CNR, ASTM, DIN, saranno specificate ove pertinenti