Tecnologia dei processi realizzativi

Strutture portanti

Le strutture portanti assolvono la funzione di sostenere l'edificio e di ripartire i carichi. La struttura portante inoltre assolve la funzione di collegamento statico delle sue parti. Le strutture portanti si distinguono in:

• Strutture di fondazione
• Strutture di elevazione
• Strutture di contenimento

Le strutture di fondazione

La struttura di fondazione è il collegamento statico fra l'edificio e il terreno sottostante. Generalmente, il carico trasmesso dall'edificio sul terreno provoca movimenti nel terreno stesso; tali cedimenti possono essere previsti attraverso il calcolo e sono tollerati dalle strutture portanti. Ove i movimenti del terreno non avvengono in maniera omogenea, o comunque non rispettano le previsioni di progetto, si verificano azioni dette "cedimento differenziale", in grado di compromettere le condizioni di sicurezza statica dell'edificio.

Pertanto, lo studio del suolo deve essere svolto fin dalle prime fasi di sviluppo del progetto. Una corretta indagine geognostica costituisce la prima fase di impostazione del calcolo di portanza del sistema strutturale. La forma e le dimensioni delle fondazioni sono in funzione dei carichi, della natura del terreno e della struttura di elevazione. Gli scavi del terreno superficiale devono garantire il dimensionamento delle fondazioni e spesso costituiscono la sagoma di contenimento del getto stesso.

Tipologie di strutture di fondazione

• Dirette: quando l'unità tecnologica fondale è a diretto contatto con il terreno.
• Indirette: quando diviene necessario ridurre all'adozione di dispositivi aggiunti (pali, tiranti, chiodature), tali da garantire le condizioni di stabilità e sicurezza dell'apparato fondale.

Fondazioni dirette

Le fondazioni dirette sono le più economiche e vengono adottate ogni qualvolta il terreno presenti valori di portanza soddisfacenti. Si classificano in continue e discontinue.

Fondazioni discontinue

Le fondazioni discontinue sono costituite da parallelepipedi massicci (plinti) su cui spiccano le strutture verticali. I plinti hanno la funzione di distribuire il carico delle strutture su una superficie ampia, in modo tale da diminuire l'impatto ed evitare il fenomeno di sprofondamento nel terreno degli elementi puntiformi della struttura. I plinti sono elementi rigidi a forma di dado realizzato generalmente in calcestruzzo e può essere non armato o armato. Esistono due tipi di plinti:

• Plinto parallelepipedi, di grande rapidità esecutiva, ma con maggiore utilizzo di armatura.
• Plinti tronco-piramidali, minore rapidità nell'esecuzione, ma con minore impiego di armatura essendo molto ridotte le tensioni, compensate dalla maggiore qualità di calcestruzzo impiegato.

Le fondazioni, in genere, non devono poggiare direttamente sul terreno perché le armature si potrebbero ossidare. Perciò, viene utilizzato il magrone, ovvero calcestruzzo a basso contenuto di cemento di spessore 5 a 10 cm. Il posizionamento del pilastro sul plinto avviene mediante un apposito alloggiamento, il bicchiere. Dove il pilastro viene posizionato, poi si esegue il getto integrativo che consente la continuità strutturale.

I pilastri possono essere collegati tra loro mediante cordoli in calcestruzzo armato o da travi di collegamento. Possono essere realizzati unendo le basi dei plinti. Le travi di collegamento possono fungere da appoggio per lo sviluppo delle pareti perimetrali e del solaio a terra.

Fondazioni continue

Le fondazioni continue sono costituite da elementi tecnici collegati fra loro, di forma lineare, quindi travi rovesce oppure costituite da un'unica superficie resistente a platea o a cassone. Sono caratterizzate da una doppia funzionalità: aumentano la superficie resistente sul terreno e collegano le strutture di elevazione sovrastante. Sono utilizzate sia con strutture portanti puntiformi che con strutture di elevazione a parti portanti. I cordoli di fondazione si usano prevalentemente per murature portanti: hanno la funzione di ripartire i carichi in maniera omogenea sul terreno.

Le fondazioni a trave rovescia ripartiscono sulla superficie di appoggio i carichi trasmessi dalle strutture sovrastanti ribaltando la distribuzione delle tensioni al suo interno rispetto a quanto succede nelle travi in elevazione. Le funzioni delle sollecitazioni e delle eventuali eccentricità dei pilastri o dei setti superiori si possono avere sezioni semplici o parallelepipedo, a T rovescia o a L. La fondazione a trave rovescia è un altro tipo di fondazione continua, realizzata però in costruzioni a pilastri. Si tratta in pratica di un alloggiamento dei plinti fino a congiungerli tra loro. Questo avviene quando i pilastri trasmettono carichi notevoli e si trovano a distanza ravvicinata, in presenza di terreni non sufficientemente resistenti: la fondazione continua offre una superficie di appoggio maggiore ed assicura una più uniforme resistenza della base.

In questo tipo di fondazione si realizza così una specie di trave armata, detta rovescia perché funziona al contrario di una comune trave della costruzione; nella fondazione infatti i carichi vengono dal basso, per effetto della reazione del terreno. La forma della sezione può essere in questo caso tronco-piramidale, o a T, o una combinazione delle due. Come per i plinti, si deve preparare con cura il livello di fondale. Sia le travi rovesce che i cordoli di fondazione non poggiano direttamente sul terreno, ma su uno strato di calcestruzzo a basso contenuto di cemento, magrone. Le fondazioni dirette possono giungere ad una profondità di 3-6 metri.

Fondazioni a platea

In presenza di terreni con caratteristiche di resistenza non particolarmente elevate, qualora si voglia ottenere una base di appoggio particolarmente rigida, si adottano fondazioni a platea. Le platee di fondazione hanno generalmente uno spessore variabile fra i 40 e 80 cm. Sono generalmente costruite in cemento armato.

Le fasi di cantiere per la realizzazione di una platea prevedono:

• Preparazione del piano di posa.
• Spianato il terreno ed eseguita la profilatura dei bordi di scavo si realizza il primo getto del magrone.
• Solo dopo la maturazione del magrone si prevede il posizionamento delle carpenterie e delle armature utilizzando reti elettro-saldate e gabbie di barre di acciaio.
• Si provvede al posizionamento degli scarichi dei bagni e delle cucine e tutte le canalizzazioni passati per le utilità impiantistiche.
• Alla fine, si procede con il getto della platea e la sua costipazione attraverso la vibratura.
• Si tolgono i casseri di sponda e si eseguono le opere di drenaggio con ghiaia di fiume di varia granulometria.

Fondazioni indirette

Le fondazioni indirette si utilizzano quando i valori portanti del terreno non sono sufficienti a sostenere una struttura. La funzione delle fondazioni indirette è quella di collegare la struttura agli strati più resistenti del terreno e garantire la stabilità per attrito tra terreno e la loro superficie laterale (pali sospesi). Sono realizzati in opera oppure prefabbricate. La loro capacità portante è data dal diametro del fusto (200 mm ai 1000) e dal materiale costituente (calcestruzzo armato e acciaio). La loro lunghezza va dai 6 m ai 20-30 m. I pali sono posizionati al di sotto di strutture di fondazione superficiale, collegate.