NODO DI COLLEGAMENTO ARMATURA PALI-TRAVE DI FONDAZIONE

Le fondazioni su pali con trave di fondazione sono strutture complesse, destinate a trasmettere i carichi dall’edificio, attraverso la trave di fondazione, ai pali, e quindi in profondità nel terreno, verso gli strati più resistenti. La trave di fondazione svolge la funzione di trave o piastra di ripartizione, che unisce le parti superiori dei pali, ricevendo i carichi dalla parte fuori terra della struttura e distribuendoli uniformemente tra i pali. I pali, a loro volta, attraversano i terreni deboli e poggiano su strati più densi e portanti, oppure trasmettono il carico tramite attrito laterale. L’efficacia dell’intero sistema dipende criticamente dalla qualità e dall’affidabilità del nodo di collegamento tra l’armatura del palo e la trave di fondazione.

Questo nodo è responsabile della trasmissione continua sia degli sforzi di compressione che di trazione, oltre ai momenti flettenti, tra il palo e la trave di fondazione. I pali e la trave di fondazione in cemento armato formano una struttura monolitica solo a condizione di un’armatura adeguata e di un collegamento solido. Secondo la DBN B.2.1-10:2018 ‘Basi e fondazioni delle strutture. Disposizioni fondamentali’, l’armatura del palo deve garantirne la capacità portante in tutte le fasi, dal montaggio all’esercizio, compresi gli sforzi di estrazione e i carichi orizzontali. Le barre di armatura verticali sporgenti dalla testa del palo, che vengono inserite nella trave di fondazione, formano l’elemento chiave di questo collegamento. La lunghezza di ancoraggio di queste barre, il loro diametro e il passo devono essere calcolati tenendo conto della classe del cemento, della classe dell’armatura, oltre all’entità e al tipo dei carichi trasmessi. Il mancato rispetto di questi requisiti può causare rotture locali, come lo sfaldamento del cemento nella zona della testa del palo o l’estrazione dell’armatura dalla trave di fondazione, riducendo la capacità portante complessiva delle soluzioni fondazionali.

I carichi che agiscono sul nodo possono essere statici (peso proprio dell’edificio, carico permanente dagli impianti) e dinamici (carichi da vento, oscillazioni sismiche). Nel contesto dell’Ucraina, in particolare nelle regioni sismicamente attive, il calcolo dei carichi dinamici è obbligatorio secondo la DBN B.1.1-12:2014 ‘Costruzione nelle zone sismiche dell’Ucraina’. Ciò richiede l’uso di armatura ad alta resistenza e duttilità, oltre all’aumento della lunghezza di ancoraggio per prevenire la rottura prematura. È importante anche garantire lo strato di copriferro per l’armatura, disciplinato dalla DBN B.2.6-98:2009 ‘Strutture in cemento e cemento armato. Disposizioni fondamentali’ e che influisce sulla durabilità del nodo, in particolare in ambienti aggressivi.

Nella pratica costruttiva delle fondazioni su pali con trave di fondazione si utilizzano diversi metodi principali per collegare l’armatura del palo con la trave di fondazione, ciascuno con i propri vantaggi e limiti. La scelta del tipo specifico di collegamento dipende dal progetto, dall’entità dei carichi, dalle condizioni di cantiere e dalla convenienza economica.

Collegamento a sovrapposizione (giunto per sovrapposizione): è il metodo più diffuso, in cui le barre di armatura del palo vengono fatte sporgere dalla testa per una certa lunghezza, si incrociano con l’armatura della trave di fondazione e vengono legate tra loro con filo di acciaio. Il parametro chiave qui è la lunghezza di sovrapposizione, che deve garantire un’affidabile trasmissione degli sforzi tramite l’aderenza dell’armatura al cemento. Secondo la DBN B.2.6-98:2009, la lunghezza minima di sovrapposizione senza saldatura si determina con la formula L_sovr = α * L_anc, dove L_anc è la lunghezza di ancoraggio, e α è un coefficiente che tiene conto del tipo di armatura e della classe del cemento. Per l’armatura di lavoro di classe A400 (AIII) e cemento di classe B25, la lunghezza di sovrapposizione è generalmente di 30-50 diametri della barra, ma non inferiore a 200 mm. I vantaggi di questo metodo sono la semplicità di esecuzione, l’assenza di necessità di attrezzature speciali e un’elevata flessibilità nello spazio. I limiti sono un maggiore consumo di armatura e una potenziale concentrazione di tensioni nella zona di sovrapposizione, in particolare con diametri di barre elevati. Inoltre, la disposizione compatta dell’armatura può complicare una getto del cemento di qualità.

Collegamenti saldati: si applicano per il collegamento di armatura saldabile. Possono essere collegamenti a sovrapposizione con saldatura o collegamenti testa a testa. La saldatura garantisce un’elevata resistenza e affidabilità, riducendo la lunghezza di sovrapposizione, il che consente di risparmiare armatura e ridurre le dimensioni del nodo. Tuttavia, la saldatura dell’armatura richiede personale qualificato e il controllo di qualità delle saldature. Non tutte le classi di armatura sono adatte alla saldatura (la DSTU 3760:2006 ‘Laminati di armatura per strutture in cemento armato. Condizioni tecniche generali’ e la DSTU B V.2.6-182:2011 ‘Armatura per strutture in cemento armato. Condizioni tecniche generali’ definiscono le classi di armatura saldabile). Una violazione della tecnologia di saldatura può causare fragilità del metallo e riduzione della capacità portante. La saldatura va evitata nei punti dove è possibile la concentrazione di tensioni o carichi ciclici, se non previsto dal progetto.

Collegamenti meccanici (a manicotto): i collegamenti a manicotto sono una soluzione moderna, che prevede l’uso di speciali manicotti filettati per collegare le barre di armatura. Garantiscono la continuità dell’armatura, con una resistenza equivalente o addirittura superiore a quella della barra stessa, e riducono notevolmente il consumo di armatura rispetto alla sovrapposizione. I manicotti possono essere a pressatura, filettati, a filettatura conica. Vantaggi: elevata resistenza, ridotta lunghezza di collegamento, riduzione della densità di armatura, il che migliora le condizioni di getto del cemento. Limiti: costo maggiore dei materiali e necessità di attrezzature speciali per la filettatura o la pressatura dei manicotti. I collegamenti a manicotto sono particolarmente indicati per armature di grande diametro (oltre Ø25 mm) e in punti con elevata densità di armatura, dove la sovrapposizione è inaccettabile. In Ucraina il loro uso è disciplinato dalle condizioni tecniche dei produttori e dai relativi standard europei, che possono essere adattati alle norme nazionali.

L’elemento chiave del nodo di collegamento tra l’armatura del palo e la trave di fondazione sono le sporgenze verticali dell’armatura dalla testa del palo. Queste sporgenze sono il prolungamento dell’armatura di lavoro del palo e devono essere inserite nel corpo della trave di fondazione per una lunghezza sufficiente, per garantire un ancoraggio affidabile e la trasmissione degli sforzi.

Geometria delle sporgenze:

• Numero e disposizione: il numero di sporgenze verticali corrisponde al numero di barre di armatura di lavoro nel palo. Sono disposte uniformemente lungo il perimetro del palo e centrate rispetto al suo asse. Nei pali circolari formano un cerchio, in quelli quadrati — un quadrato.
• Diametro: il diametro delle sporgenze corrisponde generalmente al diametro dell’armatura di lavoro del palo, calcolato in base alla sua capacità portante.
• Lunghezza della sporgenza: la lunghezza della sporgenza dalla testa del palo deve essere sufficiente per eseguire la sovrapposizione con l’armatura della trave di fondazione (se si utilizza la sovrapposizione), oppure per il fissaggio del manicotto. Questo valore viene determinato dal calcolo della lunghezza di ancoraggio dell’armatura, esaminato in dettaglio nelle sezioni successive. È importante che le sporgenze siano diritte o abbiano un raggio di curvatura minimo, conforme alle norme della DBN B.2.6-98:2009 per la specifica classe di armatura, per evitare danni o indebolimento della barra.
• Strato di copriferro: anche per le sporgenze di armatura è necessario garantire un adeguato strato di copriferro, per prevenire la corrosione dell’armatura fino al momento del getto della trave di fondazione. Secondo la DBN, per le fondazioni lo strato di copriferro minimo è di 30-70 mm, a seconda delle condizioni di esercizio. Ciò è particolarmente importante in terreni aggressivi o con un livello elevato della falda acquifera.

Ancoraggio nella testa del palo:

Affinché le sporgenze dell’armatura trasmettano efficacemente gli sforzi dal palo alla trave di fondazione, devono essere adeguatamente ancorate all’interno della testa del palo. Ciò significa che l’armatura deve avere una lunghezza di ancoraggio sufficiente sotto il livello di taglio della testa. Generalmente le sporgenze sono parte integrante della gabbia di armatura principale del palo. Durante il getto del palo è necessario garantire che queste sporgenze non vengano danneggiate o spostate. L’uso di distanziatori e una vibrazione di qualità del cemento sono obbligatori. È importante controllare la verticalità e la posizione di progetto delle sporgenze di armatura prima dell’indurimento del cemento, poiché eventuali deviazioni possono complicare l’ulteriore armatura della trave di fondazione e ridurre l’efficacia del collegamento. Per garantire la qualità delle proprietà del cemento nei pali, è opportuno utilizzare cemento con una lavorabilità ottimale.

La progettazione del nodo di collegamento tra l’armatura del palo e la trave di fondazione è una fase di responsabilità che richiede calcoli precisi secondo la documentazione normativa vigente. In Ucraina i principali riferimenti sono la DBN B.2.6-98:2009 ‘Strutture in cemento e cemento armato. Disposizioni fondamentali’ e la DBN B.2.1-10:2018 ‘Basi e fondazioni delle strutture. Disposizioni fondamentali’.

Calcolo della lunghezza di ancoraggio:

La lunghezza di ancoraggio dell’armatura (L_anc) è la lunghezza minima di inserimento della barra nel cemento, necessaria per sfruttare pienamente la sua capacità portante. Si calcola con la formula:

L_anc = (Ø * R_s) / (4 * R_b,loc * η), dove:

• Ø — diametro della barra di armatura.
• R_s — resistenza di calcolo dell’armatura a trazione (secondo la DBN B.2.6-98:2009, Tabella 2).
• R_b,loc — resistenza di calcolo del cemento a trazione assiale (si assume dalle tabelle DBN).
• η — coefficiente delle condizioni di lavoro dell’aderenza dell’armatura al cemento, che tiene conto del tipo di superficie dell’armatura (liscia/nervata), della presenza di armatura trasversale e di altri fattori.

La lunghezza minima di ancoraggio non deve inoltre essere inferiore ai valori stabiliti dalle norme (generalmente 15*Ø o 200 mm, a seconda della classe del cemento e dell’armatura). Oltre a ciò, per il nodo di collegamento tra palo e trave di fondazione, è necessario tenere conto dei coefficienti che correggono la lunghezza di ancoraggio in base alla zona di aderenza (zona tesa/compressa del cemento) e alla presenza di armatura trasversale, che limita la fessurazione del cemento nella zona di ancoraggio.

Trasmissione dei momenti flettenti:

Se il nodo di collegamento tra palo e trave di fondazione è calcolato per la trasmissione di momenti flettenti (ad esempio in presenza di carichi orizzontali significativi o per la resistenza all’estrazione), l’armatura del nodo si complica. Le sporgenze di armatura devono garantire la ricezione di questi momenti, e la trave di fondazione nella zona di collegamento deve essere ulteriormente armata con staffe e barre trasversali, che prevengono la rottura del cemento per sfaldamento e garantiscono la rigidità del nodo. La lunghezza di sovrapposizione o di ancoraggio per i momenti può essere notevolmente maggiore rispetto agli sforzi assiali. È importante anche tenere conto della variazione del diagramma delle tensioni nel cemento della trave di fondazione nella zona di trasmissione del momento.

Armatura spaziale:

Oltre alle sporgenze verticali, per il pieno funzionamento del nodo è necessario prevedere un’armatura trasversale della trave di fondazione (staffe e ganci) nella zona di raccordo con il palo. Questa armatura previene la spaccatura del cemento della trave di fondazione dovuta alle forze di spinta che si generano quando l’armatura lavora sotto carico, e garantisce la rigidità spaziale del nodo. Secondo la DBN B.2.6-98:2009, il passo delle staffe in tali zone deve essere ridotto e generalmente non deve superare 1/4 dell’altezza della trave di fondazione o 150 mm. Questo è un elemento chiave per garantire un progettista qualificato.

Garantire l’integrità strutturale del nodo di collegamento tra l’armatura del palo e la trave di fondazione richiede un approccio integrato, che comprenda non solo il calcolo della resistenza, ma anche la valutazione della rigidità e la previsione della durabilità della struttura per tutta la vita utile. Questi tre parametri sono interconnessi e criticamente importanti per un esercizio affidabile della fondazione.

Resistenza:

La resistenza del nodo è la sua capacità di sopportare i carichi massimi senza rottura. Per il nodo di collegamento ciò significa che l’armatura non deve essere sfilata dal cemento, e il cemento nella zona di collegamento non deve spaccarsi né rompersi per compressione o taglio. La resistenza di calcolo del nodo viene determinata con i metodi degli stati limite (primo gruppo) secondo la DBN B.2.6-98:2009. Qui si tiene conto delle resistenze di calcolo dei materiali (cemento e armatura), oltre ai coefficienti delle condizioni di lavoro e di affidabilità. Un’attenzione particolare va dedicata alla resistenza a taglio del cemento nella zona di intersezione tra palo e trave di fondazione, oltre alla resistenza di aderenza dell’armatura al cemento. In fase di progettazione è importante garantire un’armatura trasversale sufficiente nella zona del nodo (staffe e reti) per escludere la rottura prematura del cemento dovuta a fessure oblique e allo sfaldamento del copriferro. Inoltre, l’uso di classi di cemento ad alta resistenza (ad esempio B30 e superiori) nella zona del nodo può aumentare notevolmente la sua capacità portante.

Rigidità:

La rigidità del nodo è la sua capacità di resistere alle deformazioni sotto carico. Una rigidità insufficiente può causare frecce eccessive della trave di fondazione, una distribuzione irregolare dei carichi tra i pali e, di conseguenza, fessure nelle strutture fuori terra. La rigidità del nodo si valuta con i metodi degli stati limite (secondo gruppo), cioè in base alle deformazioni ammissibili e all’apertura delle fessure. Per garantire un’adeguata rigidità è importante utilizzare armatura del diametro e della classe adeguati, oltre a garantire una percentuale minima di armatura. I requisiti costruttivi per l’armatura, come i diametri minimi e il passo massimo delle barre di armatura, sono inoltre volti ad aumentare la rigidità e a limitare la formazione di fessure, conformemente ai requisiti delle soluzioni ingegneristiche.

Durabilità:

La durabilità del nodo è determinata dalla sua capacità di mantenere le proprie qualità in esercizio per tutta la vita utile di calcolo dell’edificio (generalmente 50-100 anni). Le principali minacce per la durabilità sono la corrosione dell’armatura, il degrado del cemento sotto l’effetto di ambienti aggressivi (acque sotterranee, sostanze chimiche) e i carichi ciclici (fatica dei materiali). Per garantire la durabilità è necessario: utilizzare cemento con un’elevata classe di impermeabilità e resistenza al gelo (ad esempio F100, W8 per le fondazioni); garantire il necessario strato di copriferro per l’armatura; applicare armatura resistente alla corrosione o rivestimenti protettivi se necessario; e compattare adeguatamente il cemento, evitando la porosità, che può favorire la penetrazione di umidità e sostanze aggressive. Nelle condizioni dell’Ucraina, dove i terreni possono essere eterogenei e presentare diversa aggressività, un’attenzione particolare va dedicata alle indagini geologiche-ingegneristiche e alla scelta del tipo ottimale di cemento e impermeabilizzazione.

La tecnologia di montaggio del nodo di collegamento tra l’armatura del palo e la trave di fondazione è parte integrante della garanzia della sua affidabilità di progetto. Anche i calcoli più precisi non garantiscono il successo senza una corretta esecuzione dei lavori e un rigoroso controllo di qualità. Ciò è particolarmente rilevante per i cantieri ucraini, dove il rispetto delle norme e degli standard è garanzia di sicurezza e durabilità delle strutture.

Fasi di montaggio:

1. Preparazione delle teste dei pali: dopo la realizzazione dei pali è necessario eseguirne il taglio fino alla quota di progetto, scoprendo le sporgenze dell’armatura di lavoro. La superficie della testa deve essere pulita da sporco, latte di cemento e cemento debole. Eventuali danni al cemento della testa devono essere ripristinati con malte di riparazione. È importante garantire l’orizzontalità della superficie della testa.
2. Preparazione delle sporgenze di armatura: le sporgenze di armatura devono essere pulite da ruggine e sporco. La loro posizione di progetto (verticalità e passo) deve essere verificata e fissata, per evitare spostamenti durante l’ulteriore armatura della trave di fondazione.
3. Realizzazione della cassaforma della trave di fondazione: la cassaforma della trave di fondazione viene installata secondo le dimensioni di progetto, garantendo il necessario strato di copriferro per l’armatura. Deve essere solida, rigida ed ermetica, per prevenire la fuoriuscita del latte di cemento durante il getto.
4. Montaggio della gabbia di armatura della trave di fondazione: l’armatura della trave di fondazione (longitudinale e trasversale) viene posata secondo il progetto. Le sporgenze verticali dell’armatura dei pali devono essere collegate in modo affidabile all’armatura di lavoro della trave di fondazione tramite sovrapposizione, saldatura o manicotti, come esaminato in precedenza. Tutte le intersezioni dell’armatura devono essere fissate saldamente con filo di legatura.
5. Getto del cemento della trave di fondazione: il getto viene eseguito in continuo o a riprese secondo il regolamento tecnologico. La miscela di cemento deve avere la lavorabilità e la plasticità necessarie, per garantire un riempimento di qualità di tutte le cavità attorno all’armatura, in particolare nella zona del nodo. È obbligatorio l’uso di vibratori per la compattazione del cemento, il che consente di evitare la formazione di vuoti e aumenta la resistenza della struttura. Il regime termico del getto deve inoltre essere conforme alla DBN B.2.6-156:2010 ‘Strutture in cemento e cemento armato. Esecuzione dei lavori’.

Controllo di qualità:

Il controllo di qualità è critico in tutte le fasi. Comprende:

• Ispezione visiva: verifica della conformità dei diametri e del numero di armature, della lunghezza delle sporgenze, della qualità delle saldature (se presenti), della correttezza della legatura.
• Controllo geodetico: verifica della posizione di progetto delle teste dei pali, della cassaforma e della gabbia di armatura della trave di fondazione. Le tolleranze di deviazione devono essere conformi alla DBN B.1.3-2:2010 ‘Sistema di garanzia della precisione dei parametri geometrici in edilizia. Lavori geodetici in edilizia’.
• Controllo di qualità del cemento: prelievo di campioni di cemento direttamente in cantiere per prove di resistenza in laboratorio. Verifica dei dati di certificazione del cemento.
• Lavori nascosti: i verbali dei lavori nascosti vengono redatti per le gabbie di armatura e i lavori preparatori prima del getto. Ciò conferma che tutti i lavori sono stati eseguiti secondo il progetto e i requisiti normativi.

Il rigoroso rispetto di queste pratiche riduce al minimo i rischi di difetti e garantisce la durabilità e la sicurezza della fondazione.

La corrosione dell’armatura è una delle principali cause di degrado delle strutture in cemento armato, e il nodo di collegamento tra l’armatura del palo e la trave di fondazione non fa eccezione. Questo nodo si trova in una posizione particolarmente vulnerabile, poiché è situato al confine ‘terreno-aria’ o ‘terreno-fondazione’, dove l’effetto dell’umidità, degli elementi chimici aggressivi delle acque sotterranee e degli sbalzi di temperatura è più intenso. Un’impermeabilizzazione efficace e la protezione dell’armatura sono garanzia di durabilità.

Meccanismi di corrosione:

L’armatura nel cemento è protetta da uno strato passivo, che si forma grazie all’ambiente alcalino del cemento (pH > 12,5). Tuttavia, sotto l’effetto di umidità, ossigeno e sostanze aggressive (cloruri, solfati dalle acque sotterranee), questo strato passivo può degradarsi. Anche la carbonatazione del cemento (reazione dell’anidride carbonica con l’idrossido di calcio) riduce il pH del cemento, rendendo l’armatura vulnerabile. La corrosione causa un aumento del volume dell’acciaio, che genera tensioni interne, fessurazione del cemento, sfaldamento del copriferro e, in ultima analisi, una riduzione della capacità portante dell’armatura.

Mezzi di protezione:

1. Cemento di qualità e adeguato strato di copriferro: la prima e più importante protezione è un cemento di qualità, compatto, a bassa permeabilità (elevato indice di impermeabilità, ad esempio W8 o W10). Uno strato di copriferro sufficiente (minimo 50-70 mm per le fondazioni a contatto con il terreno) è criticamente importante per rallentare la penetrazione delle sostanze aggressive verso l’armatura. La DBN B.2.6-98:2009 disciplina chiaramente questi requisiti.
2. Impermeabilizzazione della trave di fondazione: la trave di fondazione deve essere impermeabilizzata in modo completo. Ciò include:
   • Impermeabilizzazione orizzontale: posa di materiali bituminosi, polimerici o altri materiali in rotoli tra la base della trave di fondazione e la preparazione, oltre che sul piano superiore della trave di fondazione (sopra il livello del terreno) per interrompere la risalita capillare dell’umidità.
   • Impermeabilizzazione verticale: impermeabilizzazione a spatola o incollata sulle superfici laterali della trave di fondazione a contatto con il terreno. Ciò è particolarmente importante per la zona del nodo di collegamento, poiché è un punto di potenziale penetrazione dell’umidità.
3. Rivestimenti protettivi per l’armatura: in ambienti particolarmente aggressivi o per nodi critici si può utilizzare armatura con rivestimento anticorrosivo (ad esempio epossidico) o in acciaio inossidabile (sebbene sia una soluzione più costosa).
4. Sistemi di drenaggio: un sistema di drenaggio efficace attorno alla fondazione è fondamentale per ridurre il livello della falda acquifera e allontanare le acque superficiali. Ciò riduce il contatto della fondazione con l’umidità e gli elementi aggressivi, aumentando notevolmente la durabilità del nodo. Ulteriori informazioni sono disponibili sulla pagina drenaggio.

Una protezione tempestiva e di qualità dalla corrosione garantisce un esercizio duraturo e ininterrotto dell’intera fondazione su pali con trave di fondazione.

Le tecnologie edilizie moderne evolvono costantemente, proponendo nuove soluzioni e materiali che possono migliorare notevolmente la qualità e la durabilità dei nodi di collegamento tra l’armatura del palo e la trave di fondazione. Queste innovazioni consentono non solo di aumentare la capacità portante, ma anche di ottimizzare i processi costruttivi e ridurre i costi complessivi del ciclo di vita della struttura.

Armatura ad alta resistenza:

L’uso di armatura di classi di resistenza superiori (ad esempio A500C, A600C secondo la DSTU 3760:2006, o gli equivalenti europei di classe B500B) consente di ridurre la quantità complessiva di armatura nella struttura mantenendo o aumentando la sua capacità portante. Ciò è particolarmente importante per i nodi di collegamento, dove lo spazio per l’armatura può essere limitato. Un numero minore di barre semplifica il getto del cemento e garantisce una migliore qualità di compattazione del cemento attorno all’armatura. È importante tenere conto che l’armatura ad alta resistenza richiede calcoli speciali e, eventualmente, approcci diversi alla saldatura o all’uso di collegamenti meccanici.

Armatura composita:

L’armatura in vetroresina (GFRP) o in basalto-resina (BFRP) offre significativi vantaggi in termini di resistenza alla corrosione, in particolare in ambienti aggressivi. Non è soggetta a corrosione elettrochimica, il che la rende ideale per fondazioni in acqua di mare, in impianti chimici o in terreni fortemente aggressivi. L’armatura composita è inoltre notevolmente più leggera di quella in acciaio, il che semplifica la logistica e il montaggio. Tuttavia, ha un modulo elastico inferiore e assenza di duttilità prima della rottura, il che richiede una progettazione accurata per garantire la rigidità ed escludere la rottura fragile. La lunghezza di ancoraggio dell’armatura composita è generalmente notevolmente maggiore rispetto a quella in acciaio, il che va tenuto in conto nella progettazione dei nodi di collegamento.

Fibrorinforzato:

L’uso del calcestruzzo fibrorinforzato (cemento con aggiunta di fibre disperse in acciaio, polimeri, vetro o basalto) consente di migliorare le proprietà meccaniche del cemento, come la resistenza alla fessurazione, la resistenza all’urto e la resistenza all’abrasione. Per i nodi di collegamento, il calcestruzzo fibrorinforzato può aumentare la resistenza allo sfaldamento del cemento nella zona di ancoraggio dell’armatura, migliorare l’aderenza dell’armatura al cemento e ridurre la formazione di microfessure. Particolarmente efficace è l’uso di fibre di acciaio nella zona di concentrazione delle tensioni attorno alle sporgenze di armatura.

Collegamenti modulari ed elementi a sbalzo:

Per accelerare la costruzione e migliorare la qualità dei nodi, alcuni progetti prevedono l’uso di elementi modulari prefabbricati in stabilimento. Possono essere teste di palo prefabbricate con sporgenze integrate o speciali elementi a sbalzo della trave di fondazione. Tali soluzioni consentono di trasferire parte dei lavori ad alta intensità di manodopera dal cantiere allo stabilimento, dove si garantiscono condizioni ottimali per il controllo di qualità. Ciò può essere applicato come parte della più generale costruzione in XLAM o di altri sistemi prefabbricati.

L’Ucraina presenta regioni con diversa attività sismica, e in queste zone la progettazione e la costruzione del nodo di collegamento tra l’armatura del palo e la trave di fondazione richiedono un’attenzione particolare. Secondo la DBN B.1.1-12:2014 ‘Costruzione nelle zone sismiche dell’Ucraina’, l’obiettivo principale è garantire la duttilità della struttura, che le consenta di assorbire l’energia dell’effetto sismico senza rottura fragile. La duttilità si ottiene grazie a soluzioni costruttive speciali e requisiti più elevati per l’armatura.

Requisiti chiave per le zone sismicamente attive:

1. Requisiti maggiorati per l’armatura: per le strutture sismoresistenti si raccomanda di utilizzare armatura di classe A500C o superiore, che presenta duttilità e saldabilità garantite. È vietato l’uso di armatura soggetta a rottura fragile.
2. Aumento della lunghezza di ancoraggio e sovrapposizione: la lunghezza di ancoraggio dell’armatura di lavoro, comprese le sporgenze dal palo nella trave di fondazione, deve essere aumentata del 30-50% rispetto alle zone non sismiche. Ciò è necessario per garantire un’affidabile trasmissione degli sforzi di trazione, che possono verificarsi con carichi dinamici alternati.
3. Armatura trasversale rinforzata: nelle zone di potenziale cerniera plastica (come la zona del nodo di collegamento tra palo e trave di fondazione) è necessario aumentare notevolmente la quantità di armatura trasversale (staffe, ganci). Il passo delle staffe deve essere minimo (generalmente 50-100 mm o 6-8 diametri dell’armatura longitudinale), e le loro estremità devono essere ancorate in modo affidabile (piegatura a 135°). L’armatura trasversale garantisce un confinamento del cemento, prevenendone la spaccatura durante un terremoto, e garantisce la stabilità delle barre longitudinali.
4. Collegamento a sovrapposizione: nelle zone sismiche, il collegamento dell’armatura a sovrapposizione va disposto al di fuori delle zone di massimi momenti flettenti e tensioni. Se ciò non è possibile, le zone di sovrapposizione devono essere ulteriormente rinforzate con armatura trasversale. Si preferiscono i collegamenti meccanici (manicotti), che garantiscono la continuità delle barre di armatura e hanno una resistenza superiore a quella della barra stessa.
5. Rigidità spaziale della trave di fondazione: la trave di fondazione deve essere sufficientemente rigida nel piano orizzontale, per garantire il funzionamento congiunto di tutte le fondazioni su pali e distribuire i carichi sismici. Ciò si ottiene tramite dimensioni e armature adeguate.

Modellazione e calcolo:

Per le regioni sismicamente attive, il calcolo delle fondazioni, compreso il nodo di collegamento, viene eseguito con modelli dinamici complessi, tenendo conto degli spettri di risposta e del comportamento non lineare dei materiali. I moderni software consentono di modellare con precisione il comportamento del nodo sotto l’effetto dei carichi sismici e di ottimizzare l’armatura per garantire il necessario livello di sicurezza. Ciò consente di evitare rotture catastrofiche, garantendo un danneggiamento plastico che permette all’edificio di resistere.

Nonostante requisiti normativi chiari e tecnologie consolidate, nella pratica, nella realizzazione del nodo di collegamento tra l’armatura del palo e la trave di fondazione si commettono spesso errori tipici. Queste carenze possono ridurre notevolmente la capacità portante e la durabilità della fondazione, causando problemi seri nell’esercizio dell’edificio. Comprendere questi errori e conoscere i metodi per evitarli è criticamente importante per costruttori e ingegneri.

Errore 1: lunghezza insufficiente di ancoraggio/sovrapposizione dell’armatura.

• Causa: mancato rispetto delle soluzioni progettuali, semplificazione dei calcoli, ricerca di risparmio sull’armatura.
• Conseguenze: trasmissione incompleta degli sforzi tra palo e trave di fondazione, estrazione dell’armatura, rottura locale del cemento nella zona di collegamento.
• Come evitarlo: controllo rigoroso della lunghezza delle sporgenze e della sovrapposizione secondo il progetto e la DBN B.2.6-98:2009. Redazione dei verbali dei lavori nascosti con registrazione della lunghezza effettiva di ancoraggio. Uso di segni di marcatura sull’armatura.

Errore 2: disposizione e densità scorrette dell’armatura.

• Causa: mancato rispetto delle distanze di progetto, eccessivo affollamento dell’armatura, che complica il getto del cemento.
• Conseguenze: formazione di vuoti e nidi di ghiaia nel cemento (in particolare nella zona di sovrapposizione), indebolimento dello strato di copriferro, riduzione dell’aderenza dell’armatura al cemento.
• Come evitarlo: rispetto degli schemi di armatura di progetto. Uso di distanziatori per garantire lo strato di copriferro e la posizione di progetto dell’armatura. In caso di elevata densità di armatura — valutare la possibilità di utilizzare collegamenti a manicotto o miscele di cemento speciali con maggiore lavorabilità.

Errore 3: getto e compattazione di scarsa qualità.

• Causa: vibrazione insufficiente del cemento, uso di cemento a bassa lavorabilità, getto in condizioni meteorologiche sfavorevoli.
• Conseguenze: porosità del cemento, formazione di vuoti e nidi di ghiaia, riduzione della resistenza e dell’impermeabilità del nodo, corrosione accelerata dell’armatura.
• Come evitarlo: uso di cemento con le caratteristiche di progetto. Uso obbligatorio di vibratori a immersione con intensità e durata di vibrazione sufficienti. Controllo della temperatura e dell’umidità dell’aria durante il getto. Rispetto delle schede tecnologiche di getto.

Errore 4: strato di copriferro insufficiente.

• Causa: spostamento dell’armatura durante il getto, uso di distanziatori di scarsa qualità, assenza di controllo.
• Conseguenze: corrosione accelerata dell’armatura, formazione di fessure nello strato di copriferro, riduzione della capacità portante e della durabilità.
• Come evitarlo: uso di distanziatori in plastica o cemento di qualità. Controllo della posizione dell’armatura prima e durante il getto. Uso di gabbie di armatura con sufficiente rigidità.

Errore 5: impermeabilizzazione inadeguata.

• Causa: mancato rispetto dei requisiti di impermeabilizzazione, violazione della tecnologia di posa dei materiali impermeabilizzanti.
• Conseguenze: penetrazione di umidità e sostanze aggressive verso l’armatura, corrosione, degrado del cemento.
• Come evitarlo: impermeabilizzazione completa della trave di fondazione secondo il progetto. Uso di materiali impermeabilizzanti di qualità e rigoroso rispetto della tecnologia di applicazione. Garanzia di un sistema di drenaggio efficace.

Evitare questi errori richiede un approccio sistemico, che parta da una progettazione di qualità e termini con un rigoroso controllo in tutte le fasi della costruzione.