ISOLAMENTO DELLA FONDAZIONE УШП

La platea svedese isolata (УШП) non è semplicemente una struttura portante, ma un sistema di isolamento termico integrale, in cui l’isolante svolge un ruolo critico. Il principio fondamentale consiste nel creare un involucro termico continuo che isoli completamente la fondazione dal terreno freddo e dagli agenti atmosferici. Lo strato orizzontale di isolamento termico, generalmente in polistirene estruso (XPS), viene posato direttamente sotto la platea monolitica in cemento armato. Il suo spessore varia da 200 a 300 mm, garantendo un coefficiente di trasmittanza termica U (W/(m²·K)) della base conforme ai requisiti del ДБН В.2.6-31:2016 «Isolamento termico degli edifici». Solitamente, per gli edifici residenziali in Ucraina, il valore U raccomandato per il pavimento su terreno non deve superare 0,2 W/(m²·K). Il raggiungimento di questo valore nella УШП si realizza grazie alla struttura multistrato. Oltre all’isolamento orizzontale, lungo il perimetro della platea viene installato un isolamento verticale in XPS di 100-150 mm di spessore, che forma uno zoccolo «caldo» e previene le dispersioni di calore attraverso i bordi laterali, in particolare nella zona di gelo. Questa parte verticale svolge anche la funzione di cassero a perdere, il che semplifica il montaggio. La conduttività termica dell’XPS è di circa 0,030-0,034 W/(m·K), il che lo rende uno dei materiali più efficaci per questo scopo. In questo modo, la УШП forma una sorta di «vasca termica», all’interno della quale la temperatura del terreno sotto la platea rimane stabile, ben al di sopra dello zero, eliminando completamente il rischio di gelo.

L’integrazione del riscaldamento a pavimento direttamente nel corpo della platea rafforza questo concetto, trasformando l’intera massa di calcestruzzo in un unico elemento di accumulo termico. Tale soluzione permette di utilizzare fonti di calore a bassa temperatura, come le pompe di calore, il che aumenta notevolmente l’efficienza energetica dell’edificio nel suo complesso. I parametri geometrici e la disposizione degli strati di isolamento vengono calcolati in fase di progettazione tenendo conto delle condizioni climatiche della regione, del tipo di terreno e della classe di efficienza energetica target dell’edificio. Il ДСТУ Б В.2.6-189:2013 «Metodi di scelta dell’isolamento termico per gli edifici» è il documento chiave che regola questi calcoli, garantendo non solo il comfort termico, ma anche la durabilità della struttura. Un aspetto importante è anche l’uso di una membrana impermeabilizzante sotto lo strato di XPS per proteggerlo dalla risalita capillare dell’umidità del terreno, sebbene l’XPS stesso abbia un assorbimento d’acqua minimo. L’unicità della УШП risiede nella sinergia di tutti questi elementi, che crea una base affidabile, stabile e altamente efficiente per gli edifici moderni a basso consumo energetico.

Il processo di montaggio dell’isolamento termico della УШП richiede il rigoroso rispetto della sequenza tecnologica per garantire i valori di progetto. La prima fase, dopo la preparazione del cuscinetto di sabbia e ghiaia (spessore minimo 200-300 mm, compattazione con coefficiente non inferiore a 0,98 secondo lo standard ДБН В.2.1-10:2009), è la posa del geotessuto, che previene la mescolanza degli strati e stabilizza la base. Successivamente, sulla superficie preparata e accuratamente livellata vengono posizionati i pannelli di polistirene estruso (XPS) — il materiale isolante principale. Solitamente si utilizzano pannelli di spessore a partire da 100 mm, posati in due o tre strati con sfalsamento dei giunti, per evitare ponti termici. Lo spessore complessivo dell’isolamento orizzontale, come già indicato, può raggiungere 200-300 mm, determinato dal calcolo termotecnico.

Nella posa dell’XPS è importante garantire il massimo accostamento dei pannelli tra loro e con la base. Eventuali fessure o irregolarità possono provocare perdite di calore per convezione e ridurre l’efficacia dell’isolamento. Lungo il perimetro della futura platea viene montato un cassero a perdere verticale, anch’esso in pannelli XPS, uniti tra loro con fissaggi speciali o schiuma adesiva. Ciò garantisce un involucro termoisolante continuo. Un dettaglio importante è anche il trattamento dei giunti tra i pannelli isolanti orizzontali e verticali. Devono essere sigillati con cura, ad esempio con schiuma poliuretanica a bassa espansione o nastro adesivo edile speciale, creando una barriera termica monolitica. Questa fase influisce in modo critico sulla tenuta all’aria complessiva della fondazione, uno degli indicatori chiave per gli edifici a basso consumo energetico. Il ДБН В.2.6-31:2016 richiede che l’indice di tenuta all’aria n50 (ricambio d’aria a una differenza di pressione di 50 Pa) per gli edifici energeticamente efficienti non superi 0,6 h⁻¹. Un montaggio di qualità dell’XPS elimina l’infiltrazione d’aria attraverso la fondazione, contribuendo al raggiungimento di questo standard. Dopo la posa dell’XPS e la formazione del cassero, sull’isolante viene steso un telo impermeabilizzante (ad esempio una pellicola in polietilene di 200-250 micron di spessore) risvoltato sul cassero verticale, che protegge l’XPS dal latte di cemento durante il getto delle miscele di calcestruzzo e funge da ulteriore barriera contro l’umidità. Sopra di esso vengono poi montati la gabbia di armatura e i tubi del sistema di «riscaldamento a pavimento».

Il regime di umidità è uno degli aspetti ingegneristici più critici nella progettazione e costruzione della УШП, in particolare per la durabilità dello strato isolante e l’efficienza energetica complessiva della fondazione. Il polistirene estruso (XPS), pur avendo un basso assorbimento d’acqua (in genere non superiore allo 0,2-0,4% in volume dopo 28 giorni di immersione completa secondo la EN 12087), non è comunque assolutamente inerte all’acqua. Un contatto prolungato con l’umidità può peggiorare leggermente le sue proprietà di isolamento termico. Pertanto, il compito chiave è minimizzare l’accumulo di umidità nello spazio sotto la fondazione.

A tale scopo è previsto un sistema di drenaggio integrato. Prima di iniziare i lavori di fondazione, se il livello delle acque di falda è elevato o il terreno si trova su un pendio, è necessario realizzare un drenaggio ad anello attorno al futuro edificio. Può trattarsi di un drenaggio in trincea con tubi perforati, ricoperti di ghiaia e avvolti in geotessuto. È importante garantire una pendenza dei tubi di drenaggio verso un pozzetto di drenaggio o uno scarico naturale. Il sistema di drenaggio deve essere posizionato al di sotto del livello della base della platea di fondazione. Questa misura allontana efficacemente l’acqua in eccesso dal terreno, riducendo la pressione idrostatica sulla fondazione e prevenendo la risalita capillare dell’umidità verso lo strato isolante.

A livello di preparazione della base per la УШП, lo strato di ghiaia sotto il cuscinetto di sabbia funge spesso da ulteriore strato di drenaggio. Ciò permette di allontanare la modesta quantità d’acqua che può infiltrarsi sotto la platea. Sopra questo strato, e anche sopra l’XPS, viene posato un telo impermeabilizzante. Il telo, generalmente in polietilene di 200-250 micron di spessore, svolge due funzioni: proteggere l’isolante dal latte di cemento durante il getto del calcestruzzo e prevenire la penetrazione dell’umidità residua dal terreno nel corpo della platea. Particolare attenzione va riservata alla sigillatura dei giunti del telo impermeabilizzante (ad esempio con nastri speciali) e al suo risvolto sul cassero verticale in XPS, che forma una barriera continua. Un controllo efficace dell’umidità non solo protegge l’isolamento termico, ma previene anche il possibile sviluppo di funghi e muffe, garantendo un microclima sano negli ambienti.

Anche utilizzando una tecnologia così avanzata come la УШП, possono verificarsi errori tipici nel processo di isolamento che ne riducono notevolmente l’efficacia e la durabilità. Comprendere questi errori e conoscere i metodi per evitarli è fondamentale per la riuscita del progetto.

1. Preparazione insufficiente della base: Un errore frequente è la compattazione di scarsa qualità del cuscinetto di sabbia e ghiaia o il suo spessore insufficiente. Ciò può provocare il cedimento della base sotto il peso della platea, l’alterazione della geometria e, di conseguenza, la deformazione dello strato isolante. Metodo per evitarlo: Il rigoroso rispetto degli spessori di progetto degli strati e il controllo del coefficiente di compattazione (non inferiore a 0,98 per la ghiaia e 0,95 per la sabbia) tramite prove. L’uso di una piastra vibrante pesante per la compattazione strato per strato è obbligatorio. Tenete conto anche delle particolarità geologiche che condizionano le soluzioni di fondazione per la costruzione.

2. Posa scorretta dell’XPS: Fessure tra i pannelli isolanti o un accostamento di scarsa qualità con la base creano ponti termici. Anche trascurare lo sfalsamento dei giunti nella posa multistrato è un errore. Metodo per evitarlo: Posare i pannelli XPS sfalsati, con un accurato adattamento di ogni pannello e riempiendo le piccole fessure con schiuma poliuretanica a bassa espansione. L’uso di XPS con bordo a incastro a L migliora notevolmente la tenuta dei giunti.

3. Assenza o scarsa qualità dell’impermeabilizzazione: Un telo impermeabilizzante posato in modo scorretto o danneggiato permette all’acqua di penetrare fino all’isolante, riducendone le proprietà di isolamento termico. Metodo per evitarlo: Utilizzare un telo in polietilene di alta qualità di spessore non inferiore a 200 micron, sigillare accuratamente tutti i giunti con nastro speciale e garantire il risvolto del telo sul cassero verticale in XPS, formando una «vasca» continua. Verificare l’integrità del telo prima del getto del calcestruzzo.

4. Altezza insufficiente dell’isolamento verticale: Se l’XPS verticale non copre la zona di congelamento del terreno, si verificano notevoli dispersioni di calore lungo il perimetro della platea e il rischio di gelo ai bordi. Metodo per evitarlo: Lo spessore e l’altezza dell’isolamento verticale devono corrispondere ai valori di progetto, calcolati tenendo conto della profondità di congelamento del terreno nella specifica regione dell’Ucraina secondo il ДБН В.1.1-12:2014 «Costruzioni in zone sismiche dell’Ucraina». Di norma, l’altezza minima dell’isolamento dello zoccolo è di 600-800 mm.

5. Danneggiamento dell’isolante durante il montaggio: Rottura dell’XPS durante il passaggio degli operai, il montaggio dell’armatura o la posa degli impianti. Metodo per evitarlo: Proteggere l’XPS posato dai danni meccanici, utilizzare passerelle temporanee per il passaggio, lavorare con cautela con gli attrezzi. Un controllo di qualità costante in tutte le fasi del montaggio è la garanzia per evitare questi errori tipici e assicurare la durabilità e l’efficacia dell’isolamento della УШП.

La resistenza all’umidità del polistirene estruso (XPS) è una caratteristica chiave che garantisce la durabilità e la stabilità delle proprietà termotecniche della УШП nell’ambiente umido del terreno. A differenza del comune polistirene espanso (EPS), l’XPS presenta una struttura a cellule chiuse, in cui i pori sono riempiti d’aria, il che riduce notevolmente il suo assorbimento d’acqua e la sua permeabilità al vapore. Secondo i dati dei produttori, l’assorbimento d’acqua dell’XPS dopo 28 giorni di immersione completa è compreso tra lo 0,2 e lo 0,4% in volume (secondo lo standard EN 12087). Per confronto, per l’EPS questo valore può raggiungere il 2-5%.

Questa bassa igroscopicità dell’XPS garantisce che la sua conduttività termica (coefficiente λ) rimanga praticamente invariata sotto l’effetto dell’umidità del terreno. Il coefficiente di conduttività termica standard dell’XPS è di 0,030-0,034 W/(m·K). Anche in condizioni umide, questo valore rimane stabile, mentre per i materiali con struttura porosa aperta l’accumulo di umidità nei pori provoca un brusco aumento del coefficiente λ, poiché l’acqua ha una conduttività termica di circa 0,6 W/(m·K) — 20 volte superiore a quella dell’aria. Ciò rende l’XPS un materiale ideale per l’uso in condizioni di contatto diretto con il terreno sotto la platea di fondazione.

Tuttavia, nonostante le eccellenti caratteristiche dell’XPS, il calcolo ingegneristico della resistenza all’umidità e la progettazione dei sistemi di drenaggio restano comunque obbligatori. È importante tenere conto del punto di rugiada, ovvero della temperatura alla quale il vapore acqueo inizia a condensare. Nella struttura della УШП, grazie al notevole spessore dell’isolante, il punto di rugiada si sposta all’interno dello spessore dell’XPS o addirittura al di fuori di esso, il che previene la condensazione dell’umidità all’interno o sotto la platea. Ciò è critico per prevenire il peggioramento delle proprietà termotecniche degli altri strati e lo sviluppo di microrganismi.

Per una protezione supplementare dalla risalita capillare dell’umidità e dalla pressione idrostatica, sotto l’XPS viene spesso posata una membrana impermeabilizzante (ad esempio un telo denso in PVC o in gomma butilica). Questa membrana funge da doppia barriera, creando una protezione affidabile per l’intero nodo di fondazione. Un sistema di isolamento e impermeabilizzazione della УШП correttamente progettato ed eseguito ne garantisce il funzionamento stabile per tutta la durata di esercizio dell’edificio, che può superare i 100 anni, in linea con i più alti standard europei di efficienza energetica e durabilità.

L’isolamento verticale del perimetro della fondazione УШП è un elemento di importanza critica che garantisce un involucro termico completo e una protezione affidabile da un fenomeno come il gelo del terreno. Il gelo si manifesta nei terreni soggetti a gelo (argille, limi, sabbie limose) quando congelano, e l’acqua nei pori del terreno si trasforma in ghiaccio aumentando di volume. Ciò può provocare un sollevamento irregolare e la deformazione delle fondazioni, che in seguito causa fessurazioni nei muri e il crollo della struttura.

Nel sistema УШП, l’isolamento verticale viene realizzato con pannelli di polistirene estruso (XPS) di spessore solitamente pari a 100-150 mm. Questi pannelli vengono installati lungo tutto il perimetro della platea di fondazione, creando uno zoccolo «caldo». L’altezza dell’isolamento verticale deve coprire la profondità di congelamento calcolata del terreno nella specifica regione, che in Ucraina varia. Ad esempio, per le regioni settentrionali dell’Ucraina (regioni di Kyiv, Chernihiv), la profondità di congelamento normativa può raggiungere 0,9-1,2 m secondo il ДБН В.1.1-12:2014 «Costruzioni in zone sismiche dell’Ucraina». Pertanto, l’isolamento verticale deve estendersi a una profondità non inferiore a 600-800 mm dal livello del terreno, e in alcuni casi anche di più, a seconda del tipo di terreno e delle condizioni climatiche.

La funzione principale dell’isolamento verticale è di bloccare l’accesso del freddo al terreno sotto la platea, mantenendone la temperatura sopra lo zero. Ciò previene efficacemente il congelamento del terreno sotto l’edificio e, di conseguenza, il suo gelo. I pannelli XPS svolgono anche il ruolo di cassero a perdere per i bordi laterali della platea, semplificando il processo di getto del calcestruzzo. Dopo il getto del calcestruzzo, la parte superiore dell’isolamento verticale, che sporge sopra il livello del terreno, funge da base per la successiva finitura dello zoccolo. È molto importante che i giunti tra i pannelli isolanti verticali e i giunti tra l’isolamento orizzontale e verticale siano il più possibile ermetici, per impedire la penetrazione di aria fredda e umidità. Ciò si ottiene sigillando con nastri speciali o riempiendo i giunti con schiuma poliuretanica. Un’esecuzione di qualità dell’isolamento verticale della УШП è un presupposto fondamentale per la durabilità e la stabilità dell’intera struttura, minimizzando i rischi in esercizio legati alla dinamica dei terreni.

La scelta dei materiali per l’isolamento della УШП è una fase critica che influisce direttamente sull’efficienza energetica, la durabilità e il costo della fondazione. Il materiale principale per l’isolamento termico orizzontale e verticale della УШП è il polistirene estruso (XPS). La sua popolarità è dovuta all’insieme unico di proprietà fisico-meccaniche.

Polistirene estruso (XPS):

• Bassa conduttività termica: Il coefficiente di conduttività termica (λ) dell’XPS è di 0,030-0,034 W/(m·K), uno dei migliori valori tra gli isolanti di largo consumo. Ciò permette di raggiungere elevati valori di resistenza termica (R) con uno spessore relativamente ridotto.
• Assorbimento d’acqua minimo: Grazie alla struttura a cellule chiuse, l’assorbimento d’acqua dell’XPS non supera lo 0,2-0,4% in volume, il che garantisce il mantenimento delle proprietà di isolamento termico anche in caso di contatto prolungato con terreno umido.
• Elevata resistenza a compressione: Questa caratteristica è critica, poiché l’isolante sotto la УШП subisce notevoli carichi dal peso dell’edificio. La resistenza a compressione dell’XPS può variare da 250 a 500 kPa (25-50 tonnellate/m²), il che gli permette di sopportare i carichi della maggior parte degli edifici a bassa densità senza deformarsi.
• Resistenza al gelo: L’XPS dimostra un’elevata resistenza ai cicli di gelo e disgelo, aspetto importante per le condizioni climatiche dell’Ucraina.
• Resistenza ai fattori biologici: Il materiale non è soggetto a marcescenza, non costituisce un terreno nutritivo per funghi e batteri, il che garantisce l’igiene della fondazione.

Nella scelta dell’XPS, è opportuno prestare attenzione alla sua densità (solitamente da 30 a 45 kg/m³), alla resistenza a compressione, nonché alla presenza di un bordo a incastro a L, che semplifica il montaggio e migliora la tenuta dei giunti.

Materiali supplementari:

• Geotessuto: Utilizzato per separare gli strati (sabbia/ghiaia, ghiaia/terreno), prevenendone la mescolanza e garantendo la stabilità della base. La densità del geotessuto deve essere non inferiore a 150-200 g/m².
• Telo impermeabilizzante: Un telo in polietilene di 200-250 micron di spessore serve a proteggere l’XPS dal latte di cemento durante il getto e come ulteriore barriera contro l’umidità.
• Tubi di drenaggio e materiali filtranti: Per il sistema di drenaggio si utilizzano tubi corrugati perforati con diametro 100-160 mm, geotessuto per avvolgere i tubi e ghiaia con granulometria 20-40 mm per creare uno strato filtrante.
• Schiuma adesiva e nastro: Per sigillare i giunti tra i pannelli XPS e per incollare il telo impermeabilizzante si utilizzano schiume adesive edili speciali a bassa espansione e nastri rinforzati.

Ciascuno di questi materiali svolge il proprio ruolo nel garantire l’efficacia complessiva della УШП, pertanto la loro scelta deve basarsi sui calcoli di progetto e sul rispetto delle norme edilizie vigenti in Ucraina.

Il calcolo termotecnico dell’isolamento della УШП è il fondamento per garantire l’efficienza energetica dell’edificio, in particolare nelle diverse condizioni climatiche dell’Ucraina. L’obiettivo principale del calcolo è determinare lo spessore ottimale dello strato isolante, che garantisca i valori normativi di trasmittanza termica attraverso la fondazione e minimizzi le dispersioni di calore. Secondo il ДБН В.2.6-31:2016 «Isolamento termico degli edifici», per i pavimenti su terreno la resistenza termica minima (R) deve essere non inferiore a 3,5 m²·K/W. A questo valore corrisponde un coefficiente di trasmittanza termica (U) non superiore a 0,28 W/(m²·K) per la maggior parte delle zone climatiche dell’Ucraina.

Il processo di calcolo comprende diverse fasi chiave:

1. Raccolta dei dati iniziali: Si determinano i parametri climatici della regione di costruzione (temperatura media del pentagiorno più freddo, durata del periodo di riscaldamento, profondità di congelamento del terreno calcolata). È importante l’analisi delle condizioni del terreno sul lotto (tipo di terreno, livello delle acque di falda). Si tiene conto anche della destinazione dell’edificio e della classe di efficienza energetica desiderata.

2. Scelta del materiale isolante: Solitamente per la УШП si utilizza l’XPS. È necessario conoscerne la conduttività termica (λ), che per le moderne classi di XPS è di 0,030-0,034 W/(m·K).

3. Calcolo della resistenza termica degli strati: Si sommano le resistenze termiche di ciascuno strato (R = δ/λ, dove δ è lo spessore dello strato e λ il coefficiente di conduttività termica). Per la УШП ciò comprende la resistenza dell’XPS orizzontale, dell’XPS verticale, degli strati di calcestruzzo e della finitura del pavimento. È importante anche tenere conto della resistenza termica del terreno sotto la platea, che si forma grazie all’«effetto di accumulo termico» sotto la fondazione isolata.

4. Modellazione dei campi termici: Per un calcolo più preciso delle dispersioni di calore attraverso angoli e raccordi, dove si formano ponti termici lineari, si utilizza spesso una modellazione termica bidimensionale o tridimensionale mediante software specializzato (ad esempio Therm, Ansys). Ciò permette di determinare il coefficiente di trasmittanza termica U effettivo complessivo per l’intera struttura della УШП e di ottimizzare gli spessori dell’isolamento.

5. Verifica dell’assenza di condensazione: Si effettua una verifica della possibilità di formazione di condensa all’interno della struttura (spostamento del punto di rugiada). In una УШП correttamente progettata, il punto di rugiada deve trovarsi all’interno dello spessore dell’isolante o al di fuori di esso, prevenendo l’accumulo di umidità all’interno della fondazione.

In sintesi, per una tipica casa privata nell’Ucraina centrale, lo spessore ottimale dell’XPS orizzontale sotto la УШП è di 200-250 mm, e di quello verticale di 100-150 mm. Ciò permette di raggiungere un valore U per la fondazione nell’intervallo 0,12-0,18 W/(m²·K), che supera notevolmente i requisiti normativi e contribuisce a creare un edificio ad alta efficienza energetica.