ANALISI DEI TIPI DI TERRENO

Prima di avviare qualsiasi costruzione, è necessario effettuare un’indagine geotecnica completa, fase determinante per la successiva progettazione. Questo processo comprende non solo l’ispezione visiva, ma anche il prelievo di campioni per le analisi di laboratorio e le prove in situ. In Ucraina, i requisiti per le indagini geotecniche sono regolamentati dalla ДБН А.2.1-1-2008 “Indagini tecniche per la costruzione”. I compiti principali dell’indagine geotecnica sono: la determinazione dei tipi di terreno, della loro capacità portante, del livello della falda acquifera (РГВ), dell’aggressività dei terreni nei confronti dei materiali edili e della propensione al sollevamento per gelo.

I metodi di prova in situ comprendono la prova penetrometrica statica e dinamica, la prova di carico con piastra e la perforazione di pozzi. Ad esempio, la prova penetrometrica statica (CPT) consente di ottenere un profilo continuo delle proprietà del terreno, come la resistenza specifica alla punta e l’attrito laterale, correlati al tipo di terreno e alla sua densità. Le analisi di laboratorio, come la composizione granulometrica, i limiti di Atterberg (di plasticità e di liquidità), il coefficiente di filtrazione (Kf), sono di importanza critica. Ad esempio, per i terreni sabbiosi il Kf può raggiungere 50-100 m/giorno, mentre per quelli argillosi può scendere fino a 0,001 m/giorno. Uno studio dettagliato di questi parametri consente di classificare con precisione i terreni secondo la ДСТУ Б В.2.1-2-96 e di prendere decisioni fondate sulla struttura della fondazione corretta e sulla necessità di interventi ingegneristici.

I terreni sabbiosi, composti prevalentemente da particelle di dimensioni comprese tra 0,05 e 2 mm, sono tra i più favorevoli per la costruzione grazie all’elevata capacità portante e all’ottima permeabilità. I loro principali vantaggi comprendono una comprimibilità minima, un’assenza pressoché totale di sollevamento per gelo (a condizione che la falda acquifera sia profonda) e la stabilità di volume al variare dell’umidità. La capacità portante delle sabbie compatte può raggiungere 0,4–0,6 MPa.

Tuttavia, la sabbia ha una bassa coesione, il che richiede cautela durante i lavori di scavo per evitare crolli. Le sabbie fini e limose sature d’acqua possono passare allo stato di sabbie mobili, il che complica notevolmente la costruzione. Per questi terreni è critico il controllo della falda acquifera. In caso di falda acquifera alta, possono essere necessari interventi di abbassamento della falda o la realizzazione di fondazioni a nastro profonde o a platea. Un elevato coefficiente di filtrazione (Kf > 50 m/giorno per le sabbie grossolane) garantisce un rapido smaltimento dell’acqua, il che semplifica le soluzioni di drenaggio, ma può richiedere protezione dal dilavamento delle particelle fini sotto la base della fondazione. Ad esempio, nella costruzione su sabbie fini sature d’acqua, dove il Kf è di 5-10 m/giorno, occorre prevedere una protezione dalla suffosione, realizzabile mediante geotessile o cuscini di sabbia e ghiaia.

I limi sabbiosi sono un tipo di terreno di transizione, che contiene dal 3% al 10% di particelle argillose ed è composto prevalentemente da sabbia. Questo tipo di terreno combina alcune proprietà positive delle sabbie (capacità portante relativamente buona — 0,3-0,5 MPa) e alcuni svantaggi delle argille (plasticità modesta e moderata propensione al sollevamento per gelo). La permeabilità dei limi sabbiosi dipende dal contenuto di particelle argillose e può variare entro ampi limiti (Kf da 1 a 10 m/giorno), ma generalmente consente all’acqua di attraversare il terreno con relativa libertà.

Nella costruzione su limi sabbiosi è importante tenere conto della loro plasticità. Sebbene sia inferiore a quella dei limi argillosi e delle argille, i limi sabbiosi possono comunque variare di volume all’inumidimento e al gelo, in particolare allo stato compatto. Per ridurre il rischio di sollevamento per gelo, si raccomanda di realizzare un cuscino di sabbia e ghiaia sotto la fondazione, di spessore non inferiore a 200-300 mm, che svolgerà una funzione drenante e ostacolerà la risalita capillare dell’umidità. Inoltre, nelle zone con gelo profondo (fino a 1,5 m nelle regioni settentrionali dell’Ucraina), può essere opportuno posare la fondazione al di sotto della profondità di gelo o applicare un isolamento perimetrale. Nel progettare una fondazione su limi sabbiosi, è necessario prestare attenzione all’indice di plasticità (Ip), che per i limi sabbiosi è generalmente fino a 7, il che indica una bassa plasticità, ma richiede comunque di essere considerato per calcoli precisi delle deformazioni della base.

I limi argillosi sono un tipo di terreno diffuso in Ucraina, che contiene dal 10% al 30% di particelle argillose. Ciò conferisce loro proprietà intermedie tra sabbie e argille: hanno una coesione e una capacità portante migliori delle sabbie pure, ma sono meno plastici e meno soggetti al sollevamento per gelo rispetto alle argille. La capacità portante dei limi argillosi è di circa 0,2–0,4 MPa.

Una caratteristica chiave dei limi argillosi è la loro sensibilità alle variazioni di umidità. All’inumidimento possono ammorbidirsi e perdere capacità portante, mentre all’essiccazione possono subire ritiro. Il coefficiente di filtrazione dei limi argillosi è notevolmente inferiore a quello delle sabbie (Kf da 0,1 a 1,0 m/giorno), il che li rende più inclini a trattenere l’umidità a lungo. Per i limi argillosi, che appartengono ai terreni soggetti a gelività, è necessario prevedere un insieme di misure: la posa della fondazione a una profondità maggiore di quella normativa di gelo (secondo la ДБН В.2.1-10:2018 “Basi e fondazioni di edifici e strutture”), la realizzazione di un drenaggio, oppure l’utilizzo di fondazioni a platea poco profonde con isolamento. L’indice di plasticità (Ip) per i limi argillosi oscilla tra 7 e 17, il che indica una plasticità moderata e richiede calcoli ingegneristici dettagliati. I progetti edilizi complessi devono sempre includere l’analisi di questi parametri per ottimizzare le soluzioni strutturali.

I terreni argillosi, che contengono oltre il 30% di particelle argillose, sono i più difficili per la costruzione a causa della loro elevata plasticità, bassa permeabilità (Kf < 0,1 m/giorno) e notevole propensione al sollevamento per gelo. Sono in grado di assorbire e trattenere grandi quantità d’acqua, rigonfiandosi notevolmente, mentre all’essiccazione subiscono un ritiro significativo. La capacità portante delle argille allo stato saturo d’acqua può essere bassa, tra 0,1–0,3 MPa.

La sfida principale nella costruzione su terreni argillosi è il sollevamento per gelo, che può creare sollevamenti irregolari della fondazione, causando deformazioni e fessure nelle strutture. Secondo la ДБН В.2.1-10:2018, sui terreni gelivi le fondazioni devono essere posate al di sotto della profondità normativa di gelo. Ad esempio, per la regione di Kyiv la profondità media di gelo è di 1,0 m, mentre per i terreni argillosi la fondazione va posata a 1,2–1,5 m. Una soluzione alternativa è l’applicazione di un isolamento perimetrale della fondazione (ad esempio, con polistirene estruso di spessore 100 mm), che consente di spostare l’isoterma di 0°C al di sotto della base della fondazione. L’elevata plasticità delle argille (Indice di plasticità Ip > 17) richiede un calcolo accurato dei cedimenti della fondazione, tenendo conto dei carichi dell’edificio e delle proprietà del terreno. Senza adeguate misure ingegneristiche, costruire su argilla senza considerarne le proprietà garantisce quasi certamente problemi in esercizio.

I sistemi di drenaggio svolgono un ruolo chiave nella protezione delle fondazioni dall’umidità eccessiva, in particolare sui terreni a bassa permeabilità, come argille e limi argillosi. La loro funzione principale è lo smaltimento delle acque di falda e piovane dalla base dell’edificio, prevenendo l’inzuppamento del terreno, la riduzione della sua capacità portante e lo sviluppo del sollevamento per gelo. Si distinguono il drenaggio parietale, quello ad anello e quello a strato.

Il drenaggio parietale si applica per proteggere le parti interrate della fondazione (scantinati, piani seminterrati) e consiste in un sistema di tubi perforati posati intorno al perimetro dell’edificio a livello della base della fondazione o leggermente più in basso. L’efficacia di tale sistema sui terreni argillosi è potenziata dalla creazione di un rinfianco filtrante di sabbia e ghiaia, avvolto in geotessile, che previene l’intasamento dei dreni. Il drenaggio ad anello viene utilizzato per proteggere un gruppo di edifici o un lotto nel suo insieme, quando il drenaggio parietale non è sufficientemente efficace o economicamente conveniente. Il drenaggio a strato viene realizzato sotto l’intera superficie della platea di fondazione, garantendo uno smaltimento uniforme dell’acqua e prevenendo la risalita capillare dell’umidità. Secondo la ДБН В.2.5-16:2018 “Reti tecniche. Scarico delle acque. Reti e strutture esterne”, la progettazione del drenaggio deve basarsi sui dati dell’indagine geotecnica, compreso il coefficiente di filtrazione del terreno, il livello della falda acquifera e le condizioni climatiche. Ad esempio, per i limi argillosi con Kf = 0,5 m/giorno, la distanza tra i dreni non deve superare 8-10 metri, mentre per le argille con Kf = 0,05 m/giorno, questa distanza può ridursi a 4-5 metri. Tenendo conto di questi fattori, l’integrazione degli impianti tecnici diventa più efficace.

La qualità e l’affidabilità della costruzione in Ucraina dipendono direttamente dall’accuratezza delle indagini geotecniche. Gli standard nazionali, come la ДСТУ Б В.2.1-2-96 “Terreni. Classificazione” e la ДБН А.2.1-1-2008 “Indagini tecniche per la costruzione”, definiscono l’insieme dei metodi di prova in situ e di laboratorio per lo studio dei terreni, obbligatori per i lavori di progettazione.

I metodi in situ comprendono:

• **Perforazione di pozzi** — per il prelievo di campioni indisturbati e la determinazione della stratigrafia del terreno, della falda acquifera.
• **Prova penetrometrica statica (CPT)** — per la valutazione continua delle proprietà del terreno in profondità (resistenza specifica alla punta qc, attrito laterale fs), che consente di individuare strati deboli e valutare la capacità portante.
• **Prova penetrometrica dinamica (DPT)** — utilizzata prevalentemente per valutare la densità dei terreni sabbiosi e determinare la profondità degli strati compatti.
• **Prova di carico con piastra** — determinazione diretta del modulo di deformazione del terreno (E) e della sua capacità portante. È il metodo in situ più preciso, ma anche il più costoso.

Anche le indagini di laboratorio svolgono un ruolo altrettanto importante:

• **Analisi granulometrica** — determinazione del contenuto quantitativo di particelle argillose, limose e sabbiose per una classificazione precisa del terreno.
• **Determinazione dei limiti di Atterberg** (limiti di plasticità e di liquidità) — per i terreni argillosi, questi indicatori consentono di calcolare l’indice di plasticità (Ip) e l’indice di liquidità (IL), che ne caratterizzano la consistenza e la gelività.
• **Determinazione del coefficiente di filtrazione (Kf)** — parametro critico per la progettazione dei sistemi di drenaggio e la valutazione della permeabilità del terreno.
• **Prove di compressione** — per determinare il coefficiente di comprimibilità e il modulo di deformazione del terreno, necessari per il calcolo dei cedimenti delle fondazioni.

La scelta e l’esecuzione corrette di queste indagini sono garanzia dello sviluppo di un progetto affidabile e duraturo da parte di un architetto qualificato.

La scelta del tipo di fondazione è una fase di importanza critica, che dipende direttamente dai risultati dell’analisi del terreno. Una scelta errata può causare cedimenti irregolari, fessure nelle pareti e altre deformazioni dell’edificio. Esaminiamo in dettaglio i nodi delle fondazioni per i diversi tipi di terreno.

Su **terreni sabbiosi** con elevata capacità portante e falda acquifera bassa si utilizzano spesso fondazioni a nastro o a plinti di posa poco profonda (da 0,5 a 1,0 m). Il nodo “fondazione-parete” in questo caso è relativamente semplice: il nastro di fondazione (monolitico o a blocchi prefabbricati) è posato su un cuscino di sabbia compattata (200-300 mm), sopra il quale viene realizzata un’impermeabilizzazione orizzontale prima dell’edificazione delle pareti. L’attenzione principale è dedicata a garantire una distribuzione uniforme del carico.

Per **limi sabbiosi e limi argillosi** con moderata propensione al sollevamento per gelo ed elevata falda acquifera, si raccomanda l’utilizzo di fondazioni a nastro profonde, posate al di sotto della profondità normativa di gelo (tenendo conto della ДБН В.2.1-10:2018). In alternativa, una soluzione diffusa è la platea svedese isolata (УШП) – una platea monolitica di posa poco profonda (500-700 mm), che poggia su uno strato di polistirene estruso. Questa tecnologia consente di ridurre il rischio di sollevamento per gelo grazie a un isolamento efficace e garantisce una distribuzione uniforme del carico sul terreno. Nel nodo “platea-parete”, l’impermeabilizzazione e l’isolamento sono componenti indispensabili per la durabilità.

Su **terreni argillosi**, i più problematici a causa del sollevamento per gelo e della bassa capacità portante allo stato saturo d’acqua, si utilizzano spesso fondazioni su pali o platee di collegamento monolitiche, che poggiano su pali trivellati o infissi. La profondità di posa dei pali viene calcolata individualmente, in modo che le loro estremità inferiori poggino su uno strato non gelivo o con capacità portante sufficiente. Nel nodo “palo-platea di collegamento”, i pali sono rigidamente collegati alla platea monolitica, posizionata al di sopra del livello del terreno (di 100-150 mm) con un’intercapedine d’aria per prevenire l’impatto del sollevamento del terreno. È inoltre importante prevedere un drenaggio completo intorno alla fondazione. In tutti i casi, l’utilizzo di geotessile sotto il cuscino di sabbia e ghiaia aiuta a prevenire la mescolanza degli strati e a garantire una filtrazione efficace.