IMPERMEABILIZZAZIONE SUI PENDII

La costruzione su terreni con pendenza significativa richiede una profonda comprensione dei processi idrogeologici che avvengono nel suolo. Le sfide principali sono l’aumento della pressione idrostatica delle acque sotterranee, l’intenso deflusso superficiale durante le precipitazioni e lo scioglimento della neve, nonché il potenziale per fenomeni franosi. Sui pendii, l’acqua può accumularsi e penetrare nel terreno più rapidamente, formando falde acquifere temporanee che esercitano una notevole pressione sulle fondazioni e sulle pareti degli scantinati. Ciò è particolarmente rilevante per l’Ucraina, dove ampi territori sono caratterizzati da un rilievo complesso e da condizioni del suolo variegate. Secondo la ДБН В.2.1-10:2018 ‘Basi e fondazioni di edifici e strutture’, nella progettazione su terreni con pendenza superiore all’8% è necessario condurre ulteriori indagini geotecniche per determinare la stabilità del pendio e i rischi di frana.

Un aspetto importante è anche la risalita capillare dell’umidità, che sui pendii può essere accentuata dall’eterogeneità del suolo e dalla presenza di fessure. L’umidità che penetra nelle strutture in calcestruzzo o in pietra ne provoca il degrado, la corrosione dell’armatura, e favorisce inoltre lo sviluppo di muffa e funghi all’interno dei locali. Gli errori tipici consistono nel sottovalutare il volume d’acqua e la sua dinamica sul pendio, il che porta alla scelta di materiali o sistemi di impermeabilizzazione insufficientemente efficaci. Ad esempio, i mastici bituminosi, che funzionano bene su superfici piane, possono non essere sufficientemente elastici per terreni con un’alta probabilità di deformazioni del suolo. Soluzioni moderne, come le geomembrane ad alta resistenza a trazione (oltre 25 N/mm) e i rivestimenti impermeabilizzanti a base di poliuretano o poliurea, sono in grado di sopportare carichi significativi e garantire una protezione affidabile in condizioni di suolo instabile. Pertanto, un’analisi completa di tutti i fattori e la scelta di un sistema di impermeabilizzazione adeguato, che tenga conto di tutti i rischi possibili, sono elementi chiave.

La scelta del tipo ottimale di impermeabilizzazione per la fondazione su un pendio è di importanza critica e dipende da molti fattori, tra cui il livello delle acque sotterranee, il tipo di suolo, l’angolo di pendenza e le condizioni climatiche. Tradizionalmente si distinguono l’impermeabilizzazione a fogli, quella spalmabile, quella penetrante e quella spruzzata. Per i pendii, i sistemi combinati che garantiscono una protezione multilivello sono i più efficaci.

L’impermeabilizzazione a fogli, come le membrane bitume-polimero (ad esempio, bitume modificato con polimeri SBS), è una soluzione affidabile grazie all’elevata elasticità e resistenza a trazione. Vengono posate in più strati (minimo due per le zone con alta pressione dell’acqua) con una sovrapposizione di almeno 100 mm, garantendo un tappeto impermeabile continuo. È importante utilizzare materiali resistenti alla radiazione UV e ai danni meccanici, in particolare nelle zone che possono rimanere temporaneamente scoperte. Il coefficiente di impermeabilità di tali materiali deve corrispondere alla classe W10 o superiore, secondo la ДСТУ Б В.2.7-101:2000. L’impermeabilizzazione spalmabile a base di mastici bitume-polimero o di miscele cementizio-polimeriche crea un rivestimento senza giunti, ma la sua efficacia dipende in larga misura dalla qualità della preparazione della superficie e dallo spessore dello strato. Per i pendii con possibili deformazioni del suolo si raccomandano mastici elastici con un allungamento a rottura di almeno il 150%.

L’impermeabilizzazione penetrante, basata su miscele cementizie con additivi speciali, penetra nei pori del calcestruzzo e cristallizza, formando una barriera impermeabile. È efficace per strutture in calcestruzzo già esistenti, poiché ne aumenta l’impermeabilità fino a una profondità di 20-30 cm. Tuttavia, il suo impiego è limitato per la protezione da una pressione idrostatica costante senza strati esterni aggiuntivi. I sistemi spruzzati, come i rivestimenti poliuretanici o in poliurea, permettono di creare uno strato di impermeabilizzazione ad alta resistenza, elastico e privo di giunti, che si adatta perfettamente a superfici di forma complessa e garantisce resistenza ad ambienti chimici aggressivi e a danni meccanici. Questi sistemi hanno un’elevata velocità di polimerizzazione (da pochi secondi a pochi minuti), il che accelera il processo di montaggio. Una condizione importante è l’esecuzione qualificata dei lavori e l’uso di attrezzature specializzate. L’utilizzo di un’impermeabilizzazione correttamente selezionata in combinazione con un efficace sistema di drenaggio è la chiave del successo su un pendio.

La progettazione del sistema di impermeabilizzazione per una costruzione su pendio è un compito ingegneristico complesso che richiede un’analisi e un calcolo accurati. La prima fase consiste in indagini geotecniche e idrogeologiche dettagliate. Queste includono la perforazione di sondaggi, il prelievo di campioni di suolo per determinarne il tipo (sabbia, argilla, limo argilloso), le proprietà fisico-meccaniche (coefficiente di filtrazione, resistenza al taglio, indici di rigonfiamento gelivo), nonché la determinazione del livello delle acque sotterranee e delle loro oscillazioni stagionali. Per i terreni con un elevato livello di acque sotterranee o per i pendii con un intenso deflusso superficiale, è necessario eseguire il calcolo della pressione idrostatica che può agire sulla fondazione e sui muri di sostegno. Secondo la ДБН В.2.1-10:2018, la pressione idrostatica massima per i progetti su pendio può raggiungere valori significativi, il che richiede l’impiego di un’impermeabilizzazione con classe di impermeabilità W12 o superiore.

Sulla base dei dati ottenuti, viene sviluppato uno schema di protezione completo, che include l’impermeabilizzazione verticale e orizzontale della fondazione, il drenaggio a parete e di falda, nonché i sistemi di smaltimento delle acque superficiali. Il calcolo del sistema di drenaggio viene eseguito tenendo conto dell’area del bacino di raccolta, dell’intensità delle precipitazioni e del coefficiente di filtrazione del suolo. L’obiettivo è garantire un abbassamento costante del livello delle acque sotterranee al di sotto della quota di imposta della fondazione. L’uso di software specializzato per la modellazione dei flussi idrici e l’analisi delle sollecitazioni nel terreno consente di ottimizzare la configurazione della rete di drenaggio e di scegliere i diametri ottimali dei tubi (ad esempio, tubi drenanti forati con diametro da 110 mm a 200 mm, avvolti in geotessile con una densità di almeno 200 g/m²). È importante anche il calcolo dei carichi statici e dinamici sullo strato di impermeabilizzazione, in particolare nei punti di transizione tra impermeabilizzazione orizzontale e verticale o nelle zone di potenziali deformazioni. Un progetto dettagliato di costruzione di una casa su pendio deve includere tutti questi calcoli per garantirne la durabilità e la sicurezza. Nella fase di progettazione occorre inoltre tenere conto della tecnologia di montaggio, che deve essere adattata il più possibile alle condizioni del pendio, per evitare errori che riducono l’efficacia dell’impermeabilizzazione.

Il sollevamento da gelo del suolo è una delle minacce più serie per gli edifici situati su pendii, in particolare nelle condizioni climatiche dell’Ucraina con i suoi cicli di gelo-disgelo. Questo fenomeno si verifica a causa del congelamento dell’acqua nei pori del suolo, che ne provoca l’aumento di volume e un sollevamento non uniforme. Sui pendii, il sollevamento da gelo è accentuato dall’eterogeneità della copertura del suolo e dalla diversa profondità di gelo, il che può causare significative deformazioni delle fondazioni e degli elementi strutturali. I terreni gelivi tipici comprendono i limi argillosi, le argille e le sabbie limose fini con un coefficiente di gelività superiore a 0,02, secondo la ДБН В.2.1-10:2018.

Per una protezione efficace dal sollevamento da gelo sui pendii si applica un approccio complesso: in primo luogo, garantire una posa profonda delle fondazioni al di sotto della profondità di gelo di calcolo (per la maggior parte delle regioni dell’Ucraina è di 0,9-1,2 m, ma sui pendii può essere maggiore a causa dell’erosione e degli agenti atmosferici). In secondo luogo, realizzare un cuscinetto non gelivo sotto la fondazione con sabbia grossolana o ghiaia, che non trattiene l’acqua e ha un elevato coefficiente di filtrazione. Lo spessore di tale cuscinetto deve essere di almeno 20-30 cm. In terzo luogo, realizzare un efficace sistema di drenaggio lungo il perimetro della fondazione, che allontani l’acqua in eccesso dalla base dell’edificio, prevenendone l’accumulo e il successivo congelamento. Possono essere drenaggi tubolari o drenaggi di falda, ricoperti di ghiaia e avvolti in geotessile con una capacità filtrante di almeno 100 l/m²/s. Inoltre, l’applicazione di un isolamento termico della fondazione lungo il perimetro esterno (ad esempio, polistirene estruso con uno spessore di 50-100 mm) aiuta a prevenire il congelamento del suolo direttamente vicino alla base. È importante anche garantire il corretto funzionamento degli impianti tecnologici, per evitare perdite d’acqua che potrebbero diventare fonte di sollevamento da gelo.

Uno dei nodi più critici e potenzialmente vulnerabili nella costruzione su pendio è la giunzione tra l’impermeabilizzazione della fondazione e il muro di sostegno. Questo nodo è soggetto a carichi significativi: pressione idrostatica, effetto del sollevamento da gelo, forze di taglio del suolo e cedimenti. Un’esecuzione errata di questa transizione può causare infiltrazioni d’acqua e il collasso della struttura. Esaminiamo un’analisi dettagliata di tale nodo, che garantisce la massima affidabilità e durabilità.

**Strati della struttura (dal basso verso l’alto e dal terreno alla parete):**

1. **Base di terreno compattata:** Dopo lo scavo dello scasso di fondazione e la preparazione del pendio, il terreno deve essere compattato fino a un coefficiente di compattazione di almeno 0,95 (secondo la ДБН В.2.1-10:2018).
2. **Strato drenante:** Uno strato di ghiaia con granulometria 20-40 mm e spessore 20-30 cm, avvolto in geotessile con densità 200-300 g/m². In questo strato vengono posati tubi drenanti forati (diametro 110-160 mm) con una pendenza di almeno il 2% per lo smaltimento dell’acqua.
3. **Strato di calcestruzzo di sottofondo:** Un magrone di spessore 5-10 cm in calcestruzzo di classe C8/10 (M150) o C12/15 (M200), che funge da base piana per l’impermeabilizzazione.
4. **Strato di impermeabilizzazione (orizzontale):** Minimo due strati di membrana bitume-polimero a fogli (ad esempio, TechnoNIKOL Bikroelast EPP o equivalenti), applicati a fiamma con una sovrapposizione di 100-150 mm. I bordi dell’impermeabilizzazione orizzontale devono superare i limiti della fondazione di 200-300 mm per il successivo collegamento con quella verticale.
5. **Platea di fondazione / Fondazione a nastro:** La struttura principale che riceve i carichi dell’edificio e li trasmette al terreno.
6. **Impermeabilizzazione verticale del muro di sostegno:** Dopo la costruzione del muro di sostegno e il raggiungimento della resistenza di progetto del calcestruzzo, la sua superficie esterna viene trattata con un primer bituminoso. Sulla superficie preparata vengono applicati a fiamma almeno due strati di membrana bitume-polimero (analogamente a quella orizzontale), che risalgono dalla base fino alla sommità della parete.
7. **Nodo di transizione (raccordo curvo/smusso):** Nel punto di giunzione tra l’impermeabilizzazione orizzontale della fondazione e quella verticale del muro di sostegno, è necessario realizzare un raccordo curvo (smusso) in malta cementizio-sabbiosa con un raggio di 50-100 mm. Ciò previene la piegatura del materiale impermeabilizzante ad angolo retto, che potrebbe causarne la rottura.
8. **Sigillatura e protezione:** Dopo il montaggio dell’impermeabilizzazione, sopra di essa viene posata una membrana drenante di protezione (ad esempio, una membrana bugnata con geotessile), che protegge l’impermeabilizzazione dai danni meccanici durante il rinterro e favorisce lo smaltimento dell’acqua. Il rinterro delle cavità viene eseguito con terreno non gelivo, con compattazione a strati.

Il rispetto di questa sequenza e l’utilizzo di materiali di qualità garantiscono una protezione duratura e affidabile delle fondazioni e dei muri di sostegno su terreni complessi.

Una gestione efficace del regime igrometrico è un aspetto fondamentale della progettazione e della costruzione su pendio. Essa comprende non solo la prevenzione fisica della penetrazione dell’acqua, ma anche il controllo del livello di umidità nelle strutture, la prevenzione della condensa e la garanzia di un microclima sano all’interno dell’edificio. Sui pendii, dove il rischio di infiltrazione d’acqua è significativamente più alto rispetto ai terreni pianeggianti, la scelta dei materiali e dei sistemi di gestione dell’umidità deve essere affrontata con particolare attenzione. Un parametro chiave per i materiali è il loro coefficiente di assorbimento d’acqua (ДСТУ Б В.2.7-170:2008), che deve essere minimo per i rivestimenti impermeabilizzanti, oltre alla permeabilità al vapore (valore Sd) per gli strati protettivi e termoisolanti.

Per le fondazioni e i muri di sostegno sui pendii si raccomanda l’uso di materiali a basso assorbimento d’acqua, come il polistirene estruso (XPS), che ha un assorbimento d’acqua in volume inferiore allo 0,2% in 28 giorni, oppure calcestruzzo denso di classe non inferiore a B25 (C20/25) con additivi idrorepellenti. È inoltre importante scegliere membrane impermeabilizzanti resistenti ai composti chimici aggressivi che possono essere presenti nelle acque sotterranee. Le geomembrane a base di HDPE o LDPE con spessore 1,0-2,0 mm garantiscono un’elevata resistenza alla perforazione e inerzia chimica. Per la protezione dalla risalita capillare dell’umidità, particolarmente rilevante in presenza di dislivelli sul terreno, si utilizzano barriere impermeabilizzanti orizzontali realizzate con materiali a fogli o malte polimero-cementizie con un elevato valore Sd (oltre 1500 m), che ostacola efficacemente la migrazione del vapore acqueo dal terreno. Inoltre, le strutture in calcestruzzo richiedono una protezione particolare.

I sistemi di drenaggio, che sono parte integrante della gestione del regime igrometrico sui pendii, devono essere progettati tenendo conto del volume massimo d’acqua e garantirne lo smaltimento senza ostacoli. Ciò include l’uso di geotessile per prevenire l’intasamento dei tubi drenanti e una manutenzione regolare del sistema. All’interno dell’edificio, un efficace sistema di ventilazione e di barriera al vapore (con un valore Sd adeguato alle condizioni climatiche) previene l’accumulo di umidità nelle strutture e garantisce un microclima confortevole. Sistemi di monitoraggio dell’umidità correttamente integrati possono segnalare potenziali problemi, consentendo di adottare tempestivamente le misure necessarie.

In Ucraina, la progettazione e l’esecuzione dei lavori di impermeabilizzazione sui pendii sono regolate da una serie di documenti normativi che garantiscono la sicurezza e la durabilità delle strutture. I principali sono la ДБН В.2.1-10:2018 ‘Basi e fondazioni di edifici e strutture’, la ДБН В.2.6-14-97 ‘Strutture di edifici e opere. Coperture di edifici e strutture’ e la ДБН В.2.6-31:2016 ‘Strutture di edifici e opere. Isolamento termico degli edifici’. Queste norme stabiliscono i requisiti per le indagini geotecniche, la progettazione delle fondazioni, il calcolo dei carichi e la scelta dei materiali impermeabilizzanti.

Secondo gli standard ucraini, per i terreni con pendenza superiore all’8% è obbligatorio effettuare indagini geotecniche dettagliate per determinare la stabilità del pendio, la presenza di fenomeni franosi e il livello delle acque sotterranee. In presenza di terreni gelivi, è necessario prevedere misure di contrasto al sollevamento da gelo, come la sostituzione del terreno, la realizzazione di cuscinetti non gelivi e l’isolamento termico delle fondazioni. L’impermeabilità dei materiali impermeabilizzanti deve corrispondere alla classe W8-W12 per le parti interrate degli edifici esposte alle acque sotterranee e a una pressione idrostatica elevata. Per quanto riguarda i sistemi di drenaggio, la ДБН В.2.5-64:2012 ‘Impianto idrico e fognario interno’ e la ДБН В.2.5-75:2013 ‘Fognatura. Reti e opere esterne’ forniscono raccomandazioni per il calcolo e la realizzazione dei drenaggi, ma per i pendii è necessario tenere conto anche delle specificità dello smaltimento delle acque superficiali e sotterranee. Le migliori pratiche in Ucraina includono l’applicazione di sistemi di impermeabilizzazione multilivello, in cui si combinano materiali a fogli, spalmabili e penetranti per creare una barriera il più possibile affidabile. Sta inoltre crescendo la popolarità dell’uso di materiali geosintetici (geomembrane, geotessili) per aumentare l’efficacia dei sistemi di drenaggio e la protezione dell’impermeabilizzazione. Il rigoroso rispetto della tecnologia di montaggio, il controllo della qualità dei lavori e l’uso di materiali certificati sono la chiave del successo. Ciò consente di garantire la conformità dell’edificio ai requisiti normativi e un’elevata affidabilità in esercizio per un lungo periodo.

L’attuale mercato edile offre una serie di tecnologie e materiali innovativi che aumentano significativamente l’efficacia dell’impermeabilizzazione sui terreni in pendenza complessi. Una di queste tecnologie è l’applicazione di impermeabilizzazione liquida a base di poliuretano o poliurea. Questi materiali vengono applicati per spruzzatura, formando un rivestimento privo di giunti, altamente elastico e resistente, che riproduce perfettamente i contorni della superficie. Le membrane in poliuretano e in poliurea presentano un’eccezionale adesione alla maggior parte dei materiali da costruzione (calcestruzzo, mattoni, metallo) e resistenza alla radiazione UV, agli sbalzi di temperatura (da -50°C a +100°C) e agli ambienti chimici aggressivi. Il loro allungamento a rottura può raggiungere il 500-800%, il che le rende ideali per terreni con possibili deformazioni del suolo o della struttura.

Un’altra soluzione promettente è l’uso di materassini bentonitici. Si tratta di materiali a rotoli costituiti da due strati di geotessile, tra i quali è collocato uno strato di bentonite naturale granulare. A contatto con l’acqua, la bentonite si rigonfia, formando uno strato impermeabile gelatinoso che si autorigenera in caso di piccole perforazioni o fessure. I materassini bentonitici sono efficaci per la protezione da una pressione idrostatica costante e presentano un’elevata durabilità. Lo spessore dello strato di bentonite in questi materassini è generalmente di 5-10 mm, e la sua impermeabilità corrisponde alla classe W18 o superiore. Vengono inoltre utilizzati attivamente i materassini drenanti geocompositi, costituiti da un nucleo tridimensionale (ad esempio, in polietilene ad alta densità) e da strati filtranti di geotessile. Questi materassini garantiscono un efficace smaltimento dell’acqua dallo strato di impermeabilizzazione, riducendo la pressione idrostatica e prevenendo danni all’impermeabilizzazione. La velocità di filtrazione di questi materassini può raggiungere 1000 l/m²/giorno. L’applicazione di queste tecnologie consente di creare un sistema di impermeabilizzazione affidabile e duraturo anche sui terreni in pendenza più complessi, garantendo un elevato livello di protezione dell’edificio e riducendo al minimo i rischi.