Fondazioni di edifici storici: sintetica analisi sulle tipologie e modellazione

Fondazioni di edifici storici: sintetica analisi sulle tipologie e modellazione

Fondazioni di edifici storici

Nella progettazione delle fondazioni di edifici storici, la conoscenza del terreno, semplicemente classificato come buono-medio-cattivo o compressibile-incompressibile, era l’elemento prioritario per la scelta del tipo di fondazione, a questa seguiva un chiaro indirizzo verso la tipologia d’intervento più opportuna.

Oggi, un primo criterio per avvicinarsi alla conoscenza del tipo di fondazione di edifici storici esistenti, presuntivamente prevista, senza necessariamente procedere ad indagini invasive, è dunque conoscere le caratteristiche del terreno nel sito di edificazione, alle quali con buona probabilità corrisponde una specifica modalità di esecuzione.

In presenza di terreni rocciosi il piano di posa può essere costituito da gradoni con piani orizzontali paralleli, incisi nella roccia; per terreni argillosi sufficientemente compatti il piano di posa può essere dato da un livellamento o mediante un graticcio ligneo intasato di inerte a fondo scavo; terreni compressibili e cedevoli possono prevedere pali lignei aggiuntivi al graticcio. In presenza di terreni cattivi e compressibili, il terreno sodo può essere stato raggiunto mediante pali lignei infissi, alla cui sommità si predispone il piano di posa.

Fondazioni continue su terreni incompressibili (Fonte: Misuraca-Boldi, cit.)_Edifici storici dalla modellazione agli interventi ©Maggioli Editore

Fondazioni continue su terreni medi (Fonte: Misuraca-Boldi, cit.)_Edifici storici dalla modellazione agli interventi ©Maggioli Editore

Pali lignei in presenza di terreni cattivi (Fonte: Misuraca-Boldi, cit.)_Edifici storici dalla modellazione agli interventi ©Maggioli Editore

In presenza di carichi concentrati le fondazioni di edifici storici potevano prevedere plinti isolati per valori contenuti delle azioni, piuttosto che la predisposizione della tipologia ad archi di scarico per valori elevati delle azioni, con presenza o meno di pali lignei spinti in profondità fino al terreno più consistente.

Le tipologie di fondazioni di edifici storici riportate sopra, rappresentano solo parzialmente l’ampia casistica di tipologie riscontrabili nei fabbricati esistenti, che frequentemente interpretano la libertà progettuale di autori sottoposti a limitati apparati normativi: si spera comunque di avere fornito un primo indirizzo di ricerca ed analisi, alle quali in ogni caso bisogna fare seguire operazioni di scavo per l’osservazione diretta.

Tipologia di fondazione ad arco rovescio (Fonte: G.A. Breymann, Trattato di costruzioni civili, 1885)_Edifici storici dalla modellazione agli interventi ©Maggioli Editore

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Come avviene la modellazione di fondazioni di edifici storici?

A contenimento degli scorrimenti tra superficie della fondazione e terreno in presenza di azioni orizzontali, viene suggerito un coefficiente di attrito pari a 0,3 per superfici asciutte, da ridursi fino ad 1/3 in presenza d’acqua. Si riportano anche alcune semplici formulazioni che consentono di risalire alle dimensioni presunte di una fondazione a plinto, noti che siano i carichi trasmessi dall’elevazione oltre alle tensioni ammesse nella struttura in elevazione e nel terreno (kg/cm2):
• base del pilastro (σ1 = tensione nel pilastro, a = ½ lato pilastro)
• calcestruzzo del plinto (t = ex. 4 kg/cm2)
• sovraccarico ammesso sul terreno (σ2)

Plinto di lato 2a+2b (Fonte: Breymann, cit.) _Edifici storici dalla modellazione agli interventi ©Maggioli Editore

h (plinto) = a(σ1 – σ2)/2t
b (distanza da bordo pilastro) = a√ (σ1/σ2 – 1)

Seguendo il percorso sovraesposto:

  •  riconoscimento del tipo di terreno presente,
  • attribuzione della tipologia di fondazione,
  • determinazione del carico trasmesso dalla costruzione,
  •  attribuzione del carico unitario ammesso dal terreno,
  •  determinazione dell’ampiezza della fondazione,
    è possibile caratterizzare, anche se sommariamente, la fondazione, in modo sufficiente per procederne poi alla modellazione.

La modellazione della fondazione, eseguita unitamente all’intero fabbricato, permetterà una restituzione dei valori di sovraccarico sugli elementi costituenti e sul terreno, più accurati rispetto a quelli individuati nelle valutazioni preliminari; entrambi i percorsi sono peraltro ugualmente rilevanti, quando permettano la reciproca validazione, nel confronto dei risultati rispettivamente ottenuti.

Nel caso di terreni incompressibili la fondazione può essere modellata con elementi trave, con vincolo nei nodi di incastro o cerniera, in base alle rotazioni consentite dall’incasso più o meno efficace della fondazione nel terreno.

Mappa delle tensioni unitarie sul terreno trasmesse dalla fondazione _Edifici storici dalla modellazione agli interventi ©Maggioli Editore

In presenza di terreni compressibili è opportuno prevedere all’interfaccia fondazione terreno una costante elastica rappresentativa della caratteristica del terreno.

La presenza di pali può essere equiparata ad un terreno poco compressibile, adottando valori elevati per K. Altra utilità della modellazione è data dalla possibilità di evidenziare l’andamento e l’entità dei cedimenti del fabbricato, con possibilità di riscontrarne la presenza al vero, che quando risulta confermata, costituisce una buona validazione del modello predisposto.

La fase finale nell’analisi della fondazione è costituita dai saggi di ispezione al vero, che potranno dare conferma alla considerazioni preliminari o potranno indirizzare all’introduzione nel modello di nuovi dati dimensionali, con immediato ottenimento dei nuovi valori tensionali.

Questi ultimi dati, restituiti dal modello, potranno essere utilizzati per eventuali necessità d’intervento, generalmente rivedendoli in modo prudenziale,
dato che la modellazione ordinariamente prevede condizioni di piena continuità ed omogeneità dei materiali, che nell’immobile esistente sono
parzialmente disattese.

E’ indiscutibile che la modellazione possa offrire valide indicazioni sul comportamento globale, che utilizzate prudenzialmente possono utilmente essere impiegate per valutazioni locali; diversamente, la sola conoscenza e valutazione di aspetti locali non indirizza efficacemente alla comprensione nella globalità della costruzione.

L’ultimo aspetto di questa sintetica analisi delle fondazioni di edifici storici nei fabbricati esistenti riguarda possibili interventi di riparazione, miglioramento ed adeguamento. La casistica è molto varia essendo strettamente legata alle specifiche caratteristiche del manufatto che ogni volta possono essere riconosciute.

Le necessità più frequenti per interventi in fondazione sono l’irrigidimento con possibile incremento della superficie di impronta. Se ne riporta una
semplice applicazione caratterizzata dall’essere prudenzialmente realizzata per sottocantieri e mantenuta sempre al di sopra del piano di posa della
fondazione originaria.

Possibile intervento in fondazione_Edifici storici dalla modellazione agli interventi ©Maggioli Editore

Per approfondire l’argomento continua a leggere su:

Edifici storici: dalla modellazione agli interventi

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