Tecniche di consolidamento delle fondazioni

Per consolidamento delle costruzioni si intende l’insieme di quei processi di conoscenza, di progetto e di intervento messi in atto per far recuperare ad un edificio le sue caratteristiche strutturali, perse a causa di un'azione di degrado, ad esempio sismica, o di altre azioni di natura antropica o naturale. Considerato il patrimonio edilizio italiano, la maggior parte delle azioni di consolidamento avvengono su strutture in muratura portante realizzate spesso secondo le regole dell'arte senza fare alcun calcolo strutturale, a differenza delle strutture in cemento armato la cui realizzazione è da sempre avvenuta secondo la scienza delle costruzioni. Spesso gli interventi di consolidamento strutturale sono affiancati da altri interventi di recupero o di restauro.
Certamente la conoscenza storica della costruzione in muratura è fondamentale per una buona valutazione della sicurezza sismica e per poter eseguire un buon intervento di miglioramento ma a questo proposito i problemi riscontrabili sono quelli di tutti i comuni edifici, anche nel caso di beni appartenenti al patrimonio culturale tutelato: è infatti difficile valutare o ritrovare i dati dei materiali e della costruzione alla loro origine, valutare le modifiche intercorse nel tempo e se i fenomeni di degrado derivano dalle trasformazioni antropiche o sono dovute al terremoto. D’altronde una campagna di indagini su tutto l'edificio sarebbe troppo costosa e a volte anche invasiva.
Talvolta, tramite modelli si possono effettuare ipotesi sulla tipologia dei materiali, ma l'attendibilità del modello a cui si fa poi riferimento per una valutazione non possono essere sempre disponibili in maniera completa. Per questo motivo, vi possono essere livelli di conoscenza differenti in funzione delle indagini e dei rilievi svolti, i cui risultati vengono poi impiegati per valutare gli interventi realmente necessari. Grazie a queste indagini si possono individuare diversi fattori che servono per valutare la struttura:
• identificazione della costruzione e della struttura;
• rilievo geometrico complessivo di fessurazione;
• ricostruzione della storia della struttura;
• identificazione dei materiali e del loro stato di degrado;
• conoscenza del sottosuolo e delle fondazioni.
Accanto al consolidamento delle costruzioni e delle strutture vere e proprie, esistono anche interventi mirati sulle fondazioni o in particolare nei terreni di fondazione.

Caratteristiche a cause dei cedimenti
La stabilità nel tempo di una costruzione è assicurata dalla corretta progettazione, realizzazione e manutenzione delle opere di fondazione che rappresentano il necessario collegamento tra la struttura e il terreno. È proprio quando non sono garantite le necessarie condizioni di equilibrio statico tra struttura e terreno che si innescano i cedimenti differenziali.
Ogni terreno è costituito da una fase solida (particelle di natura mineralogica, organica e chimica), da una fase fluida (acqua e minerali in essa disciolti) e da una fase gassosa (aria contenuta nel terreno). Il terreno che sostiene l’opera di ingegneria e con la quale l’opera interagisce viene definito volume significativo; all’interno di questo volume, laddove si è in presenza di cedimenti, diventano necessari interventi di consolidamento e di stabilizzazione del terreno.
I cedimenti superficiali sono spostamenti verticali del piano di posa della fondazione, risultato delle deformazioni del terreno che tecnicamente si definiscono “cedimenti differenziali verticali”. Un cedimento delle fondazioni costituisce comunque un evento non trascurabile e talvolta piuttosto pericoloso per la sicurezza e la stabilità dell’opera. Crepe e fessure su pavimentazioni e pareti sono solo i sintomi finali del cedimento, ovvero quando la struttura non sopportando più le deformazioni collassa e si lesiona, ma anche la difficoltà di apertura o di chiusura delle finestre può indicare le prime manifestazioni di cedimento.
Molte possono essere le cause che alterano l’equilibrio del terreno agendo sulle sue proprietà chimico-fisiche. Si va dalla sollecitazione dinamica alle vibrazioni prodotte ad esempio da traffico veicolare pesante ed intenso, alle infiltrazioni di fluidi (acque meteoriche o perdite fognarie), da scavi profondi alla realizzazione di sopraelevazioni - in entrambi i casi con conseguente variazione dello stato di tensione del terreno -, dalla suzione dovuta a radici di piante ad alto fusto alla riduzione del contenuto d’acqua, ad esempio per siccità.

Tecniche di indagine su strutture e terreni di fondazione
Per quanto riguarda le strutture dell'edificio è possibile eseguire indagini dirette o indirette più o meno invasive a seconda delle specifiche necessità di verifica. In base agli strumenti adottati si possono eseguire diverse prove e indagini, ad esempio: endoscopie, prove sclerometriche, termografie, impiego di Georadar, tomografie soniche, magnetoscopie, prove soniche ed ultrasoniche, carotaggi, test di laboratorio, fotometrie, prove a trazione diagonale della muratura.
Per quanto riguarda invece il terreno di fondazione possono essere condotte prove e indagini di laboratorio o in situ e tra queste distinguiamo indagini e prove di tipo geotecnico e geofisico.
Le prove geotecniche sono prevalentemente rivolte alla determinazione dei parametri meccanici dei terreni ma soffrono di due importanti limitazioni: sono puntuali e spesso non ripetibili. Al contrario le indagini geofisiche moderne consentono valutazioni in ambiente tridimensionale e ripetibile grazie alla loro mini invasività. Fermo restando l'utilità di integrare le due tipologie diagnostiche, nell'ambito dei problemi di cedimento dei terreni in ambito urbano edificato trova giusta collazione la tomografia di resistività elettrica 3D. Questa tecnologia diagnostica si è rivelata di grande utilità proprio perché in grado di rilevare la presenza di acqua e vuoti nel terreno; in particolare permette di identificare perdite fognarie, livelli di falda, distribuzioni volumetriche litologiche, concentrazioni di acqua e presenza di vuoti. Se applicata a supporto di interventi di consolidamento, questa tecnologia consente di raccogliere in tempo quasi reale significative quantità di dati del terreno anche sotto alle costruzioni, gestendo scenari complessi e dinamici che necessitano di una scrupolosa e professionale osservazione dei fenomeni di consolidamento in atto durante il trattamento, permettendo di osservarne gli effetti per la verifica dei risultati attesi e nel caso di adattare il progetto in corso d'opera, così come indicato dalle Norme tecniche sulle costruzioni Dm 14/01/2008 e s.m.i.

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