La fondazione è quella parte di una struttura che trasmette il carico al terreno sottostante.
La superficie di contatto tra la base della fondazione ed il terreno è detta piano di posa.

Normalmente la realizzazione delle fondazioni è preceduta dai seguenti lavori:

  • sbancamento che consiste nell’asportazione del terreno all’interno dell’area individuata attraverso le operazioni di tracciamento, fino a raggiungere la quota di elevazione dei fabbricato
  • scavi per fondazioni a sezione obbligata che vengono realizzati a partire dal piano di sbancamento per accogliere gli elementi di fondazione.
  • realizzazione di getti di sottofondazione costituiti normalmente da un calcestruzzo povero con minori capacità meccaniche (magroni) che poggiano direttamente sul piano di posa e fanno in modo che esso raggiunga la giusta compattezza.

In base alla profondità del piano di posa (D) rispetto al piano campagna e le dimensioni minime in pianta (B) vengono definite:

  • fondazioni dirette o superficiali         se D/B < 4
  • fondazioni indirette o profonde         se D/B > 10
  • fondazioni semi-profonde                 se 4 ≤ D/B ≤ 10

Possiamo suddividere i diversi tipi di fondazione in:

Fondazioni dirette (o superficiali)

Fondazioni indirette (o profonde)


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Fondazioni dirette (o superficiali)

Le fondazioni superficiali trasmettono il carico al terreno solo attraverso il piano di appoggio.
Per garantire la funzionalità della struttura in particolare in elevazione, il sistema di fondazioni deve soddisfare alcuni requisiti relativamente al carico trasemsso, il quale::

  • non deve produrre fenomeni di instabilità generalizzati;
  • non deve indurre nel terreno cedimenti eccessivi che compromettrebbero la stabilità e la
    funzionalità dell’opera;
  • non deve portare a rottura il terreno sottostante;
  • non deve indurre stati di sollecitazione nella struttura di fondazione incompatibili con
    la resistenza dei materiali

Determinazione della capacità portante

Si procede innanzitutto con la verifica di stabilità dell’insieme terreno-fondazione, ovvero la determinazione della capacità portante (o carico limite, qlim), ovvero la pressione massima trasmissibile prima che il terreno giunga a rottura

Condizioni di rottura

Possono semplificarsi tre schemi principali di rottura dipendenti non solo dalla profondità del piano di pose ma soprattutto dalle caratteristiche geotecniche del terreno di sottofondazionie, in particolare da densità e coesione,  in cui ognuno presenta superfici di rottura con diverso andamento:

1. punzonamento (terreno molto sciolto o molle con superfici di rottura coincidenti con le facce laterali del cuneo)
2. rottura locale (terrenoe sciolto o poco consistente con superfici di rottura solo in prossimità del cuneo sottostante la fondazione)
3. rottura generale (alta DR, terreno densoo compatto)

Calcolo di capacità portante  (qlim) per fondazioni superficiali

Metodi dell’equilibrio limite

MODELLO – Fondazioni nastriforme L/B > 10 – P.C. orizzontale, piano di posa orizzontale al terreno – mezzo continuo isotropo – comportamento rigido-plastico (deformazioni nulle fino alla rottura, poi resistenza costante, indipendente dalla deformazione) – valido il criterio di rottura di Mohr-Coulomb.

Metodo di Prandl-Terzaghi 

La rottura avviene con la formazione di un cuneo in condizioni di spinta attiva di Rankine (αcr = 45 + φ /2) in cui cui σv > σh sono principali. Il cuneo ABC è spinto verso il basso e, in condizioni di equilibrio limite, produce la rottura del terreno circostante secondo una superficie di scorrimento a forma di spirale logaritmica.
A sua volta la zona di taglio radiale spinge il terreno latistante ed il cuneo di rottura AGF, che si trova ugualmente in condizioni di spinta passiva di Rankine,  scorrendo verso l’esterno e verso l’alto su di una superficie inclinata di un angolo di 45°- φ/2 rispetto all’orizzontale. Lo schema di Terzaghi è praticamente identico al precedente, ma ipotizza sia la presenza di attrito tra le pareti della fondazione ed il terreno, rispondendo così più alle condizioni reali, sia il fatto che il cuneo sottostante la fondazione è in condizioni di equilibrio elastico e pertanto ha superfici inclinate di un angolo φ rispetto all’orizzontale,  penetrando nel terreno come se facente parte della fondazione stessa e determinando un inviluppo di rottura che raggiunge profondità inferiori rispetto allo schema di Terzaghi.

 

Schema di Prandl

Verifiche di stabilità

Si mette a confronto il qlim, come in precedenza definito,  con il qes (carico di esercizio) il quale rappresenta il carico effettivo dell’opera ovvero il carico finale del sistema opera-fondazione.

Fondazioni continue

Le fondazioni continue vengono utilizzate con strutture in elevazione a telaio (acciaio, legno, cemento armato) o con murature portanti (laterizi, blocchi in pietra).

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Fondazioni continue in muratura

Alcune di queste fondazioni venivano usate fin dall’antichità. Possiamo distinguerne vari tipi (vedi figura)

  • fondazioni in muratura a getto
  • fondazioni con paramenti inclinati
  • fondazioni con paramenti verticali e successive riseghe

Sono adatte per terreni resistenti poco profondi, continui, privi di vuoti e fratture. La struttura è ad elevazione continua

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Fondazioni continue a zattera

Vengono utilizzate su terreni con un carico di sicurezza non molto elevato. Le strutture sono realizzate in elevazione con muratura portante. L’altezza della trave appoggiata sul magrone è normalmente uguale a h =  0,3 a ÷ 0,5 a

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Fondazioni continue a trave rovescia

Questo tipo di fondazioni trasmettono sui pilastri i carichi che ricevono dall’alto. Il comportamento di queste travi di fondazione è simile ad una trave rovesciata caricata dalla reazione del terreno agente dal basso verso l’alto (vedi figura)

Vengono utilizzate laddove il terreno presenta notevoli disuniformità di comportamento ed anche in zona sismica. Inoltre il loro uso è consigliabile quando:

  • la maglia del telaio è troppo fitta e i pilastri risulterebbero troppo vicini rendendo difficile la realizzazione dei plinti
  • quando sono necessari elementi molto rigidi capaci di caricare in modo pressoché uniforme lunghe parti di suolo (es. un terreno di fondazione dalle capacità portanti non elevate).

La rigidezza delle travi dipende dal rapporto tra altezza della trave e luce, ovvero della misura di interasse dei pilastri.

La struttura presenta un’armatura longitudinale per trazione e staffe per taglio

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Fondazioni ad arco

Questa tipologia di fondazioni veniva utilizzata nell’architettura edilizia romana, nel caso di terreni resistenti mediamente profondi (4-5 m) e realizzata in muratura di mattoni e pietrame.

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Fondazioni a platea

Vengono usate quando il terreno ha scarse caratteristiche di portanza con elevata deformabilità e quindi è necessario minimizzare il valore della pressione indotta sul suolo di fondazione.

E’ un corpo monolitico in cemento armato, con h = 30 ÷ 40 cm, la cui funzione principale è quella di trasmettere il peso dell’edificio intero e garantire una corretta distribuzione omogenea dei carichi sul terreno sottostante e di separarlo dalla sua naturale umidità.

I carichi della struttura sono elevati rispetto alla resistenza del terreno, natura del terreno e carichi pressoché omogenei.

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Fondazioni discontinue

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Fondazioni a pilastri

Sono adatte per carichi modesti o quando il terreno è accidentato. Vengono utilizzate su terreni resistenti superficiali o poco profondi.

 

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Fondazioni a plinto

Il plinto, appoggiato  viene realizzato sotto un pilastro ed è normalmente costituito da un blocco in calcestruzzo armato a forma di parallelepipedo a base quadrata oppure rettangolare se il carico è notevolmente eccentrico. La sezione del plinto può essere rettangolare (con h < B) oppure a trapezio. Per ragioni architettoniche vengono spesso usati plinti cubici.

Situazioni particolari possono richiedere l’utilizzo plinti di forma inconsueta come il plinto zoppo se i pilastri devono essere posti sul confine della proprietà dove non è possibile centrare il plinto sotto il pilastro.

 

 

Le dimensioni in pianta di un plinto sono comprese normalmente tra 1 ÷ 6 m per lato.

La quota di posa dei plinti dovrà essere tale da raggiungere gli strati di terreno più compatti e profondi, prescelti come portanti. E’ sempre consigliabile comunque evitare fondazioni troppo superficiali.

In funzione di h/s,  possono essere classificate in

  • a piastra o flessibile     se h < s/2 + 5                       [cm]
  • rigido                         se  s/2 + 5 < h < 1,75 s + 5   [cm]
  • tozzo                         se h > 1,75 s + 5                      [cm]

I plinti poi possono essere classificati a seconda delle caratteristiche come in figura

Fondazioni a plinti isolati

Sono di solito utilizzate dove i terreni sono in grado di sopportare una tensione di lavoro non troppo ridotta (almeno 1,5 ÷ 2 daN/cm2) e laddove non si prevedono rilevanti cedimenti differenziali.

Fondazione a plinti connessi con travi o con cordoli

Vengono utilizzati in particolare in zone sismiche, per evitare spostamenti orizzontali relativi.

I collegamenti fra i plinti devono essere studiati in modo che ognuno sia in grado di sopportare una forza assiale di trazione o di compressione pari a un 1/10 del maggiore dei carichi verticali agenti sui plinti posti all’estremità della trave.

Plinto su pali

Si ricorre a tale tipo di fondazione nel caso in cui il terreno di posa abbia una scarsissima capacità portante.

Fondazioni indirette (o profonde)

Le fondazioni profonde e semi-profonde trasferiscono il carico al terreno sia in corrispondenza del piano di appoggio che lungo la superficie laterale.

In presenza di caratteristiche geotecniche scadenti del terreno si ricorre a opere più complesse dal punto di vista delle tecnologie utilizzate che richiedono non solo maggiore competenza nella realizzazione e nella progettazione ma anche sforzi economici talvolta notevoli.

Le fondazioni indirette in particolare vengono utilizzate in caso di:

  • in presenza di zone di scarsa portanza
  • costruzioni in forte pendio
  • costruzioni in zona sismica
  • costruzioni con strutture molto elevate

La fondazione può fornire la portanza richiesta in tre modi:

  • portanza di base (Qb): la fondazione viene attestata più in profondità su uno strato di terreno con caratteristiche geotecniche adeguate di elevata capacità portante
  • portanza laterale (Ql): la fondazione, sfruttando l’attrito della sua superficie laterale con il terreno, raggiunge il grado di portanza richiesto dal progetto
  • Qb sommata a Ql: la fondazione sfrutta al massimo sia la portanza dello strato più profondo sia l’attrito laterale con il terreno.

Le tipologie di fondazioni profonde sono essenzialmente:

  • pali di fondazione
  • micropali
  • fondazione ciclopica

Fondazioni su pali

Fondazioni su pali infissi

Fondazioni su pali in metallo

Fondazioni su pali in metallo

Fondazioni su pali gettati

 

 

 

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