geognostica indagini su fondazioni

Geognostica indagini su fondazione

La progettazione e la verifica di costruzioni esistenti e nuove, non può prescindere dalla necessità di acquisire dati mediante Indagine geognostica e Indagini su fondazioni. Tale l’importanza, è stata evidenziata con l’aggiornamento delle Norme tecniche per le costruzioni D.M. del 17 gennaio 2018, consultabile sulla “G.U. n. 42del 20 febbraio 2018- Suppl. Ordinario n. 8” (CAP. 6).

Queste verifiche consentono di contraddistinguere la parte profonda del sottosuolo, sia dal punto di vista delle qualità fisico-meccaniche che in merito all’influenza derivante sul comportamento strutturale della costruzione, rispetto a quello previsto dal progetto originario. Inoltre, hanno lo scopo di consentire la realizzazione delle opere di ingegneria, previa valutazione sia del livello accettabile dei terreni che dei rischi relativi alla loro inidoneità.

LE INDAGINI GEOGNOSTICHE

Gli obiettivi delle Indagini Geognostiche sono quelli di definire in ciascuno strato del terreno:

  • L’ambiente geologico di formazione (la storia deposizionale, l’attività dei processi di erosione, l’alterazione e l’invecchiamento).
  • La struttura macroscopica (fessure, giunti, stratificazioni).
  • Le caratteristiche geotecniche, ovvero l’identificazione della naturalità (granulometria e plasticità) e della condizione (storia tensionale, stato tensionale attuale, contenuto d’acqua, grado di sovra consolidazione); l’acquisizione dei valori nominali o sperimentali dei parametri di resistenza che, successivamente, verranno trasformati in parametri caratteristici e di rigidezza.
  • La determinazione delle caratteristiche di permeabilità.
  • Le condizioni della falda.

I MEZZI DI INDAGINE

I mezzi di indagine si differenziano e si adoperano, in relazione alle quattro finalità ottenibili:

  • Il profilo stratigrafico: prevede mezzi di indagine diretti e indiretti. I primi, vengono effettuati in sito (pozzi, trincee, cunicoli, sondaggi); i secondi, invece, prevedono le Indagini geofisiche e le prove penetrometriche statiche (CPT) (effettuabili senza scavi o perforazioni di sondaggio e con l’ausilio del Georadar e della tomografia elettrica).
  • La proprietà meccanica: prevede mezzi di indagine in laboratorio e in sito. I primi, analizzano le prove su campioni indisturbati; i secondi, si avvalgono di alcuni metodi (le prove penetrometriche statiche (C.P.T.), le prove penetrometriche dinamiche (S.P.T.), le prove scissometriche (Vane Test), le prove dilatometriche (D.M.T.), le prove di carico su piastra e le prove geofisiche (CH, DH, SASW).
  • La proprietà idraulica: prevede mezzi d’indagine in laboratorio e in sito. I primi, analizzano le prove di permeabilità su campioni indisturbati; i secondi, esaminano le prove di permeabilità prelevate in fori di sondaggio e pozzi.
  • Il regime idraulico: prevede solo mezzi di indagine in sito. Questi usufruiscono delle istallazioni e misure con PIEZOMETRI.

Fra le indagini geognostiche sopra citate, importante rilievo assumono le prove penetrometriche, in quanto non distruttive. Esse, si distinguono in base alla strumentazione utilizzata (penetrometri), in prove penetrometriche statiche (C.P.T. – C.P.T.U. – S.C.P.T.U.) e prove penetrometriche dinamiche (S.P.T. – S.C.P.T. – D.P.)

  • La prova penetrometrica statica C.P.T. (Cone Penetration Test) è un mezzo di indagine molto diffuso in Italia, poiché, per essere eseguita, richiede un costo economico modesto. Permette l’identificazione della successione stratigrafica (lungo una verticale) e la stima di molti parametri geotecnici (in terreni a grana fine e grossa). La prova è auto perforante. Infatti, non richiede l’esecuzione di un foro di sondaggio ma, consiste nell’infissione a mezzo pressione nel terreno, di una punta conica collegata al dispositivo di spinta.
  • La prova penetrometrica dinamica S.P.T. (Standard Penetration Test) è un mezzo di indagine ideato negli Stati Uniti e tra quelli più diffusi in tutto il mondo, poiché richiede semplicità operativa, costo economico basso e una vasta letteratura tecnica per l’interpretazione dei risultati. Consente di determinare la resistenza del terreno alla penetrazione dinamica, mediante campionatore infisso a partire dal fondo (di un foro di sondaggio o di un foro con diametro largo).
  • La prova penetrometrica sismica S.C.P.T.U. (Seismic Cone Penetration Test Piezocone) è un mezzo di indagine statico, realizzato con il piezocono sismico (evoluzione del piezocono elettrico). Viene effettuata in combinazione con altre prove penetrometriche statiche (C.P.T. – C.P.T.U.), per ottenere in modo economico e veloce sia quattro parametri di misurazione che le loro variazioni con la profondità.

Le prove penetrometriche in combinazione con i metodi geofisici attivi (MASW - SASW), anch’essi di tipo non distruttivo (non invasivi), consentono di ampliare il raggio di azioni valutative. Di fatti, si acquisiranno non solo i dati specifici riguardanti le peculiarità meccaniche, statiche e dinamiche ma anche, le proprietà fisiche del sottosuolo come, ad esempio, la profondità, l’eventuale rilevazione delle onde sismiche superficiali (con il metodo attivo SASW) e le caratteristiche sismiche del suolo (con il metodo attivo MASW).

INDAGINI IN FONDAZIONE

La conoscenza accurata della natura del terreno in fondazione è fondamentale per l’adeguamento progettuale delle costruzioni. Di fatti, la minuziosa conoscenza delle proprietà biologiche del terreno consentirà, sia di ottimizzare i costi delle opere fondali che d’individuare i rischi d’instabilità del costruito.

Ne deriva che, la scelta del terreno oltre i limiti accettabili, diverrà la fonte primordiale di plurimi sbilanciamenti dell’opera di ingegneria civile, tra i quali:

  • L’Instabilità del costruito: inadeguata combinazione del sistema terreno/fondazioni.
  • Il comportamento di un palo di fondazione: condizionato, in maniera determinante, dalle caratteristiche del terreno attraversato e dalla tecnologia esecutiva.
  • Cedimenti differenziali: spostamenti non uniformi e anomalie del comportamento strutturale che, di norma, avvengono al completamento del manufatto. Essi, sono legati alla proprietà biologiche del suolo, alla presenza di acqua di falda, alle stratificazioni geologiche e alla scarsa idoneità meccanica del terreno in fondazione.
  • Fenomeni di dissesto strutturale: sono problematiche individuabili dalla presenza di un quadro fessurativo

critico, dalle deformazioni di elementi costruttivi, dallo schiacciamento del calcestruzzo, etc. Il suo manifestarsi può essere dovuto a più fattori. Tra questi, i casi principali che meritano particolare attenzione sono il cedimento di fondazione e i dissesti strutturali da sisma. Questi avvenimenti sono proiettati ad aggravare, ulteriormente, lo stato complessivo della costruzione, attraverso la perdita di stabilità e conseguente crollo strutturale.

Gli aspetti evidenziati, rappresentano alcune delle motivazioni fondamentali per cui è sorta l’esigenza di aggiornare la norma tecnica per le costruzioni D.M. del 17 gennaio 2018, consultabile sulla “G.U. n. 42del 20 febbraio 2018- Suppl. Ordinario n. 8” (CAP. 6 – paragrafi: 6.4. – 6.4.3 - 6.4.3.6 - 6.4.3.7 -6.4.3.7.1 - 6.4.3.7.2.).

Nello specifico, sono state regolamentate le opere di fondazione che interagiscono con il terreno, obbligando l’esecuzione di indagini su fondazioni con annessi interventi di prove e verifiche, tra cui: le prove di carico su pali in fondazione, le prove su pali pilota, le prove di collaudo su pali.

Altri metodi di indagini su pali in fondazione riguardano anche quelli non distruttivi (PnD). 

Tra quelli più diffusi e regolamentati si segnalano:

  • Il Metodo CASE (prova di carico dinamica): con le quali si ricava la capacità portante di un palo. Tecnicamente, verranno utilizzati i valori di deformazione e di velocità (ottenuti dai trasduttori installati sul palo), durante l’applicazione di un carico impulsivo. Può questo metodo di verifica, essere alternativo alle prove su pali pilota, purché fornisca analoghi risultati comparabili con queste ultime, così come previsto dalle norme tecniche per le costruzioni vigenti.
  • Il Metodo Cross-hole (CSL): è una tra le prove non distruttive che assicura una maggiore affidabilità, nella stima dell’integrità e omogeneità delle fondazioni profonde. La principale normativa USA di riferimento ASTM D6760-14, ne stabilisce le regole applicative. Tecnicamente, si basa sulla registrazione “in continua” di impulsi ultrasonici tra due sonde (trasmittente e ricevente). Queste, grazie a dei fori longitudinali che penetrano verticalmente lungo il palo, attraversano le sezioni del calcestruzzo.

Pertanto, combinando un’indagine geognostica ad un'analisi accurata del quadro fessurativo, si raggiungerà l’obiettivo di definire lo stato di degrado in atto, per i conseguenti interventi di consolidamento.