Tipi di fondazione: che cosa sono
I diversi tipi di fondazione sono accomunati dal fatto di rappresentare l’elemento strutturale che mette in relazione l’opera edilizia con il terreno e garantisce il trasferimento in sicurezza dei carichi al suolo.
La loro progettazione costituisce una fase determinante per la stabilità, la durabilità e le prestazioni dell’intero edificio. La scelta non dipende esclusivamente dalle caratteristiche della struttura, ma richiede una valutazione integrata delle condizioni geologiche, geotecniche e sismiche del sito.
Per questo motivo, la definizione della soluzione di fondazione più adatta non può prescindere da indagini preliminari accurate finalizzate a prevenire cedimenti, instabilità e fenomeni di dissesto e dall’impiego di strumenti di calcolo strutturale in grado di modellare correttamente l’interazione terreno-struttura.
Funzione e scelta delle fondazioni: criteri fondamentali
Le fondazioni costituiscono dunque la parte della costruzione destinata a ricevere i carichi provenienti dalla sovrastruttura e a trasmetterli al terreno in condizioni di sicurezza.
La funzione principale consiste nel distribuire le sollecitazioni su una superficie sufficientemente ampia da evitare il superamento della capacità portante del terreno e limitare i cedimenti entro valori compatibili con la vita utile dell’opera.
Una fondazione correttamente progettata deve garantire:
- sicurezza nei confronti del collasso geotecnico
- controllo dei cedimenti assoluti e differenziali
- stabilità rispetto alle azioni orizzontali e sismiche
- durabilità nel tempo
- compatibilità con le condizioni ambientali e idrogeologiche del sito.
La scelta tra le diverse tipologie di fondazioni dipende da numerosi fattori, tra cui:
- caratteristiche del terreno
- entità e distribuzione dei carichi
- presenza di falde acquifere
- destinazione d’uso dell’edificio
- rischio sismico dell’area
- vincoli costruttivi ed economici.
Nella pratica professionale, l’individuazione della soluzione ottimale richiede l’integrazione tra indagini geotecniche, modellazione strutturale e verifiche previste dalle NTC 2018. La scelta tra i diversi tipi di fondazioni necessita quindi di una valutazione multidisciplinare che coinvolge progettisti strutturali e geologi.
La classificazione dei terreni di fondazione
Prima di scegliere il sistema di fondazione è necessario conoscere il comportamento meccanico del terreno sul quale sorgerà l’opera. Le NTC 2018 classificano i terreni ai fini della risposta sismica locale in diverse categorie, definite principalmente in funzione della velocità equivalente delle onde di taglio (Vs30):
- Categoria A: ammassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi caratterizzati da valori di Vs30 superiori a 800 m/s
- Categoria B: rocce tenere e terreni molto addensati o molto consistenti, con valori di Vs30 compresi tra 360 e 800 m/s
- Categoria C: terreni mediamente addensati o mediamente consistenti, con valori di Vs30 compresi tra 180 e 360 m/s
- Categoria D: terreni scarsamente addensati o poco consistenti, caratterizzati da valori di Vs30 compresi tra 100 e 180 m/s
- Categoria E: terreni superficiali appartenenti alle categorie C o D, poggianti su substrati rigidi posti a profondità inferiori a 30 metri.
Oltre alla classificazione sismica, il progettista deve valutare parametri geotecnici quali:
- capacità portante
- compressibilità
- permeabilità
- livello della falda
- suscettibilità a fenomeni di liquefazione
- rischio di cedimenti differenziali.
Per acquisire tali informazioni vengono eseguite indagini geognostiche, prove penetrometriche, sondaggi, prove di laboratorio e rilievi geofisici.
Tipi di fondazioni: le due grandi categorie
Le tipologie di fondazione possono essere suddivise in due famiglie principali:
- fondazioni superficiali o dirette: trasferiscono i carichi agli strati più prossimi al piano campagna e vengono adottate quando il terreno presenta una capacità portante adeguata già a modesta profondità. Sono generalmente la soluzione più economica e diffusa.
- fondazioni profonde o indirette: utilizzate quando gli strati superficiali risultano insufficienti a sopportare le sollecitazioni trasmesse dalla struttura. In questi casi il carico viene trasferito a quote maggiori.
Le fondazioni superficiali – a plinti isolati, continue, a travi rovesce, a platea – rappresentano la soluzione più comune per edifici residenziali, commerciali e industriali di dimensioni contenute o medie.
Le fondazioni profonde, in cui rientrano pali, micropali e piloni, sono adottate quando il terreno superficiale è scarsamente resistente, l’opera è particolarmente gravosa, si interviene in contesti urbani complessi, oppure occorre migliorare il comportamento sismico della struttura.
La distinzione dipende principalmente dalla profondità alla quale il terreno è in grado di sviluppare le resistenze necessarie a sostenere l’opera. Ad esempio, un edificio residenziale di due piani su terreno compatto può richiedere semplici fondazioni continue o a travi rovesce, mentre una torre multipiano in area urbana potrebbe necessitare di pali di grande diametro e sistemi avanzati di monitoraggio geotecnico.
Tipi di fondazione speciali per terreni problematici
In presenza di terreni particolarmente compressibili, melmosi o caratterizzati da scarsa capacità portante, possono essere necessari interventi di miglioramento o tecniche speciali. Tra le soluzioni più utilizzate rientrano:
- consolidamento mediante iniezioni
- compattazione dinamica
- colonne di ghiaia
- jet grouting
- drenaggi verticali
- pali di consolidamento
- fondazioni pneumatiche e idrauliche per opere speciali.
L’obiettivo è incrementare le caratteristiche meccaniche del terreno e ridurre il rischio di cedimenti nel lungo periodo.
Come si realizzano le fondazioni e quanto devono essere profonde
La realizzazione delle fondazioni segue normalmente una sequenza operativa ben definita:
- Indagini preliminari: si effettuano analisi geologiche, geotecniche e geofisiche per caratterizzare il terreno e definire i parametri di progetto;
- Modellazione e verifiche: il progettista sviluppa il modello strutturale, eseguendo le verifiche previste dalle NTC 2018 mediante software di calcolo strutturale professionali;
- Scavi: si procede con lo sbancamento generale e con gli eventuali scavi a sezione obbligata necessari alla realizzazione delle opere di fondazione;
- Esecuzione delle opere: si realizzano casseri, armature e getti in calcestruzzo o si installano pali e micropali secondo il progetto;
- Controlli e collaudi: durante e dopo l’esecuzione si eseguono controlli sui materiali, prove di carico e verifiche di conformità.
La profondità delle fondazioni varia sensibilmente in funzione del contesto. Le fondazioni superficiali si collocano generalmente tra circa 0,80 e 3 metri dal piano campagna, mentre le fondazioni profonde possono raggiungere profondità superiori a 20-30 metri e, nelle grandi opere infrastrutturali, superare anche i 50 metri.
Tipi di fondazione in edilizia: i riferimenti normativi
La progettazione delle fondazioni è disciplinata principalmente dalle Norme tecniche per le costruzioni 2018 (D.M. 17 gennaio 2018) e dalla relativa circolare applicativa n. 7 del 21 gennaio 2019. I riferimenti normativi più rilevanti riguardano i capitoli:
- 3: azioni sulle costruzioni;
- 6: progettazione geotecnica;
- 7: progettazione in presenza di azioni sismiche;
- 11: materiali e prodotti per uso strutturale.
Particolare importanza assume il capitolo 6, che disciplina la caratterizzazione geotecnica, la definizione del modello geologico-tecnico e le verifiche agli stati limite delle opere di fondazione. La normativa richiede che ogni scelta progettuale sia supportata da adeguate indagini e verifiche, secondo un approccio prestazionale orientato alla sicurezza e alla durabilità dell’opera.
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- CMP – CXF LT/D: modulo CXF con limitazione a modelli fino a 1000 nodi, completo di solutore XFinest Lite, analisi statica e dinamica.
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- CMP – PO PUSHOVER: modulo aggiuntivo alla configurazione CXF/nL per analisi di Pushover per strutture in calcestruzzo armato con modello non lineare a fibre per elementi tipo beam 3D.
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