Fondazioni su pali: le novità dell'Eurocodice 7 di seconda generazione

Nel mese di marzo 2025 è stata pubblicata l'edizione definitiva dell'Eurocodice 7 - parte 3, successivamente alle edizioni definitive delle parti 1 e 2 pubblicate nel settembre 2024.

L’Eurocodice 7 di seconda generazione, recante il titolo generale “Progettazione Geotecnica”, risulta infatti suddiviso in tre parti:

• Parte 1: Regole generali (EN 1997-1:2024, Eurocode 7)
  Parte 2: Indagini nel sottosuolo (EN 1997-2:2024, Eurocode 7)
  Parte 3: Strutture geotecniche (EN 1997-3:2025, Eurocode 7).

Allo stato attuale risulta che tutti gli Eurocodici EN di seconda generazione avranno una data di pubblicazione, fissata al 30 settembre 2027, data entro la quale le norme EN dovranno essere recepite a livello nazionale.

Rispetto alle precedenti versioni, la nuova edizione dell’Eurocodice 7 presenta numerose interessanti novità, relativamente al dimensionamento geotecnico dei pali di fondazione, con particolare riferimento alle verifiche di resistenza (stati limite ultimi ULS) di pali isolati e pali in gruppo soggetti a forze assiali e trasversali, alle valutazioni di cedimenti e movimenti in genere (stati limite di servizio SLS) sempre di pali isolati e pali in gruppo.

Di particolare interesse risultano le valutazioni della portata di pali di vario tipo (pali a spostamento e pali a sostituzione) in base ai risultati di prove penetrometriche statiche CPT, nonché le valutazioni di portata e cedimenti di pali trivellati in base ai risultati di prove di carico statiche.

Si vogliono inoltre evidenziare alcuni interessanti argomenti, non trattati nella precedente edizione, riguardanti l’attrito negativo sui pali, l’interazione pali-platea-terreno (fondazioni miste) e gli aspetti relativi all’instabilità laterale del palo (verifiche a carico di punta).

L’Eurocodice 7 riporta infine alcuni riferimenti relativi alla versione definitiva dell’Eurocodice di seconda generazione – Basi per la progettazione strutturale e geotecnica (EN 1990:2023, Eurocode), nonché brevi cenni all’edizione definitiva dell’Eurocodice 8:

• Parte 1-1 : Regole generali e azioni sismiche (EN 1998-1-1:2024, Eurocode 8)
• Parte 5: Aspetti geotecnici, fondazioni, strutture di contenimento e sotterranee (EN 1998-5:2024, Eurocode 8).

Gli Eurocodici presentano poi tutta una serie di dati e informazioni contenuti in vari allegati (A, B, C, …), dati e informazioni che potranno essere oggetto di variazioni dettate dai vari Allegati Nazional, di futura emanazione
Si intende qui sottolineare l’utilizzo del condizionale da parte degli Eurocodici, a testimonianza del fatto che rappresentano al momento semplici linee guida, con carattere non cogente.   

 

La classificazione 

Dopo la definizione delle diverse Classi di Conseguenza (conseguenze a causa di collassi di strutture, con effetti sulla vita umana, economici, sociali e ambientali): CC4 elevatissima, CC3 elevata, CC2 normale, CC1 bassa, CC0 bassissima,
l’Eurocodice presenta a titolo di esempio un elenco delle strutture geotecniche nelle diverse Classi di Conseguenza, evidenziando la necessità di ulteriori valutazioni per le opere in classe CC4, non prendendo in considerazione le opere in classe CC0.

Limitando le valutazioni alle sole classi di conseguenza CC3-CC2-CC1, l’Eurocodice passa poi a definire le classi di complessità geotecnica:

• GCC3 elevata
• GCC2 normale
• GCC1 bassa

in funzione di possibili incertezze e variabilità nella valutazione delle condizioni del terreno, della sensibilità nei confronti di acque superficiali o di falda e della complessità nell’interazione terreno-struttura.

La Categoria Geotecnica (GC) risulta poi dalla combinazione di Classe di Conseguenza (CC) e Classe di Complessità Geotecnica (GCC), come da tabella seguente (salvo diverse indicazioni di cui all'Allegato Nazionale):

 

  

Le fondazioni su pali vanno classificate in categoria geotecnica GC2 o CG3.

Ciò detto, l’Eurocodice 7 fornisce precise indicazioni per la valutazione diretta e indiretta delle proprietà di resistenza e deformazione del terreno (da prove di laboratorio e indagini in sito). Fornisce inoltre indicazioni relative ai materiali rocciosi.

Al solito, nella verifica allo stato limite ultimo (ULS) deve essere verificata la seguente diseguaglianza:  

E_Fd ≤ R_d  

E_Fd = valore di progetto degli effetti delle azioni (ULS)
R_d = valore di progetto della resistenza.

Secondo l’Eurocodice lo stato limite ultimo dovrebbe essere verificato con uno dei seguenti due approcci:

1. approccio (MFA) in base ai fattori parziali dei materiali (γ_M)
   
2. approccio (RFA) in base ai fattori parziali di resistenza (γ_R)

Approccio (MFA): prevede di applicare fattore γ_M alle proprietà del terreno, assieme a:

• fattore γ_F applicato alle azioni
• fattore γ_E applicato agli effetti delle azioni

Approccio (RFA): prevede di applicare fattore γ_R alla resistenza del terreno, assieme a:

• fattore γ_F applicato alle azioni
• fattore γ_E applicato agli effetti delle azioni.

Individuati i valori rappresentativi dei parametri geotecnici X_rep (in base a valutazioni statistiche o in base a stime prudenziali, i valori di progetto delle proprietà del terreno (approccio MFA) vengono valutati utilizzando i fattori parziali di riduzione (γ_M) :

X_d = X_rep / γ_M

forniti da una tabella, relativamente a situazioni (azioni) permanenti, transitorie e accidentali.

Nella verifica allo stato limite di servizio (SLS) deve essere verificata la seguente diseguaglianza:

E_Fd ≤ C_d,SLS

E_Fd = valore di progetto degli effetti delle azioni (SLS)
C_d,SLS = valore limite nello (SLS).

L’Eurocodice fornisce infine i criteri per la valutazione delle pressioni piezometriche.

Gli argomenti sopra descritti sono contenuti nell'Eurocodice 7 - parte 1 "Regole Generali".

  

I campi di applicazione della normativa

I criteri si applicano a pali isolati, pali in gruppo e fondazioni miste (platee su pali). I pali vengono classificati in base al metodo di esecuzione.

L’Eurocodice riporta un esempio delle varie tipologie di pali.

PALI A SPOSTAMENTO (a spostamento completo o parziale, installati nel terreno senza asportazione di materiale):

Spostamento completo:

• Pali infissi in calcestruzzo gettati in opera;
• Pali infissi prefabbricati in calcestruzzo;
• Pali infissi tubolari in acciaio a punta chiusa (o a punta aperta tappata);
• Pali infissi a sezione H in acciaio a punta chiusa (o a punta aperta tappata);
• Pali infissi in legno;
• Pali FDP (Full Displacement Piles).

Spostamento parziale:

• Pali infissi tubolari in acciaio a punta aperta
• Pali infissi a sezione H in acciaio (punta aperta)
• Palancole in acciaio infisse
• Pali a elica continua CFA
• Micropali con pressione di iniezione

PALI A SOSTITUZIONE (installati nel terreno con asportazione di materiale):

• Pali trivellati di vario tipo
• Micropali
• Diaframmi in calcestruzzo o elementi di diaframma
• Jet Grouting.

  

Le basi della progettazione dei pali di fondazione

L’Eurocodice fornisce indicazioni di carattere generale in merito a pali isolati e pali in gruppo: interasse minimo e zona di influenza della palificata, azioni agenti, stati limite ultimi e di servizio, indagini in sito e in laboratorio, fornendo indicazioni in merito alla profondità minima di indagine al di sotto della base dei pali, pari al maggiore dei seguenti valori (Salvo diverse indicazioni di cui all'Allegato Nazionale):

palo isolato: d_min = max (5 m ; 3 d_b)
palificate / fondazioni miste (terreni e rocce tenere): d_min = max (5 m ; 3 d_b ; B_gruppo)
palificate / fondazioni miste (in rocce dure): d_min = max (3 m ; 3 d_b)

ove:
d_b = diametro del palo alla base
B_gruppo = dimensione minore del rettangolo in pianta che circoscrive il gruppo di pali (quest’ultima limitazione forse un po’ troppo esagerata, secondo chi scrive).

 

I materiali 

Per la valutazione delle proprietà del terreno che entrano in gioco nel calcolo della resistenza assiale e trasversale del palo, l’Eurocodice prevede l'utilizzo di quanto segue:

• valori della resistenza alla punta della prova penetrometrica statica CPT
• numero di colpi (corretto) della prova SPT – Standard Penetration Test
• pressione limite della prova pressiometrica PMT
• parametri efficaci di resistenza al taglio di terreno, riporti o rocce
• parametri efficaci di resistenza al taglio a volume costante (stato critico)
• resistenza al taglio non drenata di terreno e riporti
• resistenza al taglio non confinata di materiali rocciosi.

  

Falda idrica

Secondo l’Eurocodice il valore rappresentativo della pressione dell’acqua può essere valutato con criteri statistici o più semplicemente stimato in base alla condizione peggiore possibile. Per valutare poi il valore di progetto della pressione dell’acqua risultano possibili due criteri:

• Effettuare una stima diretta (criterio generalmente adottato nei casi in cui la pressione dell’acqua viene utilizzata per calcolare la resistenza al taglio in termini di pressioni efficaci);
• Applicare un fattore parziale al valore rappresentativo della pressione (criterio generalmente adottato nei casi in cui la pressione dell’acqua viene utilizzata per valutare le forze - vedi ad esempio le verifiche al sollevamento).

 

Effetti dei movimenti del terreno – attrito negativo  

Gli effetti dei movimenti del terreno dovrebbero essere considerati come forze agenti, tenendo conto della resistenza e della rigidezza del terreno.

Secondo l’Eurocodice gli effetti dell’attrito negativo vanno inclusi nelle verifiche agli stati limite ultimi e di servizio. Va individuata la profondità del punto neutro L_dd corrispondente al punto in cui il cedimento del palo eguaglia il cedimento del terreno. Le tensioni tangenziali sono dirette verso il basso al di sopra del punto neutro e verso l’alto al di sotto del punto medesimo. La profondità del punto neutro dovrebbe essere diversa per i due stati limite di servizio e ultimi.

La forza di attrito negativo rappresentativa va valutata nel seguente modo:

p = perimetro del palo

t_s = tensione tangenziale di attrito negativo

L_dd = profondità del punto neutro.

Il punto neutro segna il confine fra le azioni tangenziali dirette verso il basso e verso l’alto. Risulta diverso per i due stati limite ultimo ULS e di servizio SLS, nel senso che risultano diversi i cedimenti del palo relativi ai due stati limite, più alto per lo stato limite ultimo (ove abbiamo maggiori cedimenti del palo). Il cedimento del terreno dovrebbe includere il cedimento immediato, il cedimento primario di consolidazione e l’eventuale cedimento secondario (“creep”). Il cedimento del palo può essere stimato usando modelli analitici, relazioni empiriche, analisi numeriche.

L’Eurocodice prevede poi di tenere conto degli effetti derivanti da fenomeni di rigonfiamento del terreno, compresi fenomeni di sollevamento che potrebbero verificarsi durante la fase esecutiva nel corso degli scavi, prima del carico della struttura sovrastante.

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