PREPARAZIONE DELLO SCAVO DI FONDAZIONE

Prima di iniziare qualsiasi lavoro di sterro, in particolare per le opere di rilievo, le indagini geologico-ingegneristiche sono di importanza critica. Questi studi sono la prima e più importante fase per garantire l’integrità strutturale del futuro edificio, poiché forniscono informazioni esaustive sulle proprietà del terreno. Dal tipo di terreno (sabbie, limi argillosi, argille, rocce), dalla sua capacità portante, dal livello delle acque sotterranee (РГВ) e dal potenziale di sollevamento da gelo dipende la scelta del tipo di fondazione, la sua profondità di posa e la necessità di misure aggiuntive (ad esempio, il drenaggio).

Secondo il ДБН В.2.1-10:2018 ‘Fondazioni e strutture di fondazione di edifici e opere’, è obbligatoria la determinazione delle caratteristiche fisico-meccaniche dei terreni, come gli indicatori di resistenza (angolo di attrito interno, coesione specifica) e di deformabilità (modulo di deformazione). Questi dati permettono di calcolare i parametri ottimali dello scavo di fondazione. Ad esempio, per i terreni con bassa capacità portante (inferiore a 0.15 MPa) potrebbe essere necessaria una posa più profonda o l’utilizzo di fondazioni su pali. Un’attenzione particolare va dedicata ai terreni soggetti al sollevamento da gelo (ad esempio, limi argillosi e argille), dove la profondità di posa della fondazione deve superare la profondità normativa di gelo del terreno per la specifica regione dell’Ucraina, che può variare da 0.8 m nel sud a 1.5-1.8 m nel nord e nelle zone montane. Ciò previene deformazioni non uniformi della fondazione, il che è fondamentale per la sua durata. Un’indagine geologica eseguita correttamente permette di evitare costi imprevisti ed errori progettuali. Maggiori dettagli sulla scelta della fondazione sono disponibili nella pagina Fondazione.

La scelta della profondità dello scavo di fondazione è una delle decisioni ingegneristiche più importanti, che influisce sulla stabilità e sull’economicità dell’intero progetto edilizio. Questo parametro è determinato non solo dal tipo di fondazione, ma anche da un insieme di fattori, tra cui i principali sono la capacità portante del terreno, il livello delle acque sotterranee e la profondità di gelo. Secondo il ДБН В.2.1-10:2018, la profondità di posa della fondazione deve essere inferiore al livello in cui sono possibili conseguenze negative dovute al sollevamento da gelo. Per i terreni soggetti a sollevamento, ciò significa generalmente una profondità minima di 20-30 cm al di sotto della profondità di gelo calcolata.

Per determinare la capacità portante del terreno si utilizzano prove in situ (sondaggio statico, prove di carico su piastra) e analisi di laboratorio dei campioni. Ad esempio, per i terreni sabbiosi la capacità portante media calcolata può essere di 0.2-0.3 MPa, mentre per le argille compatte fino a 0.4-0.6 MPa. Se alla profondità calcolata si trovano terreni deboli o fortemente comprimibili, lo scavo di fondazione può essere approfondito fino a strati più resistenti, oppure si possono applicare metodi speciali di rinforzo, come la compattazione del terreno o la realizzazione di cuscini di terreno. Con carichi elevati provenienti dall’edificio, la profondità dello scavo di fondazione può essere notevolmente aumentata per distribuire uniformemente la pressione su una superficie maggiore di terreno, garantendo così l’integrità strutturale dell’intera costruzione. Un’analisi dettagliata dei progetti permette di ottimizzare questi parametri. Consultate i nostri progetti.

Le scarpate dello scavo di fondazione svolgono un ruolo critico nel garantire la sicurezza dei lavoratori e la stabilità delle aree adiacenti. Il loro angolo di inclinazione è determinato dal tipo di terreno, dalle sue proprietà fisico-meccaniche, dal livello delle acque sotterranee, oltre che dai carichi temporanei in prossimità del bordo dello scavo. Secondo il ДБН А.3.2-2-2009 ‘Tutela del lavoro e sicurezza industriale nell’edilizia’, per gli scavi temporanei senza rinforzo delle scarpate, gli angoli di inclinazione massimi per i diversi terreni sono stabiliti come segue:

• Terreni di riporto, inumiditi: 1:0.67 – 1:1.0 (rapporto tra altezza e sviluppo orizzontale).
• Terreni sabbiosi e sabbiosi-limosi: 1:1.0 – 1:1.25.
• Limi argillosi e argille: 1:0.75 – 1:1.0.
• Terreni loessici: 1:0.5 – 1:0.67.
• Terreni rocciosi e semirocciosi: 1:0.1 – 1:0.25 (praticamente verticali).

Nei casi in cui le dimensioni del terreno o le condizioni del suolo non permettano la creazione di scarpate dolci, si applicano sistemi di rinforzo: palancolate (metalliche, in legno, in cemento armato), sistemi di puntellamento, ancoraggi o l’utilizzo di materiali geosintetici, come georeti o geotessile, per stabilizzare lo strato superficiale. Per gli scavi di lunga durata o di notevole profondità (oltre 5 metri), spesso vengono progettate scarpate a più livelli con berme – piattaforme orizzontali tra i livelli, che ne aumentano la stabilità e permettono di allontanare le acque superficiali. Particolare attenzione è dedicata al drenaggio, per prevenire l’erosione delle scarpate e la riduzione della resistenza del terreno, argomento approfondito nell’articolo sul drenaggio.

Una compattazione di qualità della base dello scavo di fondazione è di importanza critica per garantire una capacità portante uniforme e sufficiente del terreno sotto la fondazione e, quindi, per la durata dell’intera opera. L’obiettivo della compattazione è raggiungere il coefficiente di compattazione di progetto (K_comp), che per la base delle fondazioni è generalmente non inferiore a 0.95-0.98 della densità standard massima del terreno, determinata con il metodo Proctor (ГОСТ 22733). Una compattazione insufficiente può portare a cedimenti non uniformi della fondazione, che provocheranno crepe nei muri e in altri elementi strutturali.

Per la compattazione del terreno si applicano diverse tecnologie a seconda del tipo di terreno e del grado di compattazione necessario. I metodi più diffusi sono:

• Compattazione meccanica: Utilizzo di piastre vibranti, macchine costipatrici, rulli (a rullo liscio, a piedi di montone, gommati). Per i terreni sabbiosi sono efficaci i metodi vibratori, per quelli argillosi i rulli a piedi di montone e i costipatori pesanti.
• Compattazione dinamica: Si applica per compattare i terreni sciolti a notevole profondità mediante il lancio di masse pesanti (costipatori) dall’alto. Questo metodo permette di compattare il terreno fino a una profondità di 6 metri e oltre, aumentandone la capacità portante e riducendone la permeabilità.
• Compattazione idraulica (idrovibrazione): Si applica per i terreni sabbiosi e ghiaiosi mediante l’iniezione di acqua sotto pressione insieme alla vibrazione.

Il controllo di qualità della compattazione viene effettuato tramite il prelievo di campioni di terreno e la determinazione della sua densità in situ mediante sondaggio statico o dinamico, oltre che con il metodo degli anelli tagliaacqua. Solo dopo la conferma della conformità del coefficiente di compattazione effettivo ai valori di progetto è consentita la prosecuzione della costruzione. Questa fase è un investimento nella stabilità e nella durata dell’intera opera, garantendone l’integrità strutturale.

Uno smaltimento efficace delle acque e l’impermeabilizzazione dello scavo di fondazione sono di importanza critica per la riuscita esecuzione dei lavori di sterro e per garantire la stabilità della fondazione, in particolare nei terreni con un livello elevato di acque sotterranee o durante la stagione edilizia caratterizzata da precipitazioni significative. Un afflusso incontrollato di acqua nello scavo può provocare l’erosione della base, la riduzione della capacità portante dei terreni, la complicazione dei lavori e persino il crollo delle scarpate. Per gestire il regime idrico si applicano soluzioni ingegneristiche complete.

I principali metodi di smaltimento delle acque sono:

• Drenaggio superficiale: Realizzazione di canali di scolo temporanei lungo il perimetro dello scavo, che intercettano le acque reflue superficiali e le indirizzano verso pozzetti di raccolta o lontano dal cantiere. Le pendenze dei canali sono generalmente di 0.005-0.01.
• Drenaggio profondo: Si applica per abbassare il livello delle acque sotterranee. Può essere un drenaggio aperto (trincee con riempimento filtrante) o chiuso (tubi perforati avvolti in geotessile, che convogliano l’acqua verso stazioni di pompaggio). È importante garantire il funzionamento ininterrotto del sistema di drenaggio per tutta la durata dei lavori di sterro e della realizzazione della fondazione.
• Impianti a puntazze filtranti (wellpoint): Sistemi di tubi che vengono infissi nel terreno e pompano l’acqua dal suo interno, creando un cono di depressione e abbassando il livello delle acque sotterranee fino al livello necessario.

L’impermeabilizzazione del fondo e delle scarpate dello scavo di fondazione è generalmente temporanea e destinata a proteggere dalle precipitazioni piovane e da piccoli afflussi d’acqua. A tal fine si possono utilizzare pellicole polimeriche, teloni o rivestimenti impermeabili speciali. Dopo la realizzazione della fondazione, viene eseguita l’impermeabilizzazione permanente, che fa parte della strategia generale di protezione dell’edificio dall’umidità. Uno smaltimento efficace delle acque permette di mantenere la densità di progetto del terreno ed evitare lavori aggiuntivi di prosciugamento e compattazione, garantendo l’integrità strutturale dell’immobile.

L’esecuzione dei lavori di sterro in Ucraina presenta le proprie peculiarità, determinate sia dal quadro normativo sia dalla varietà delle condizioni climatiche e geologiche. Il documento normativo principale è il ДБН В.2.1-10:2018 ‘Fondazioni e strutture di fondazione di edifici e opere’, oltre al ДБН А.3.2-2-2009 ‘Tutela del lavoro e sicurezza industriale nell’edilizia’, che stabiliscono requisiti rigorosi per la progettazione, l’esecuzione e il controllo di qualità dei lavori di sterro.

I fattori climatici dell’Ucraina influiscono notevolmente sul processo di preparazione dello scavo di fondazione. La profondità di gelo dei terreni varia da 0.8 m nel sud a 1.8 m nelle regioni settentrionali e nei Carpazi, il che richiede un corrispondente aumento della profondità di posa delle fondazioni per prevenire il sollevamento da gelo. I lunghi periodi autunno-primaverili con precipitazioni e un livello elevato delle acque sotterranee determinano la necessità di misure intensive di smaltimento delle acque e di stabilizzazione delle scarpate. Le zone paludose o i terreni con un РГВ elevato richiedono l’utilizzo di apparecchiature e tecnologie specializzate per ridurre l’umidità dei terreni e la loro compattazione. È importante anche tenere conto della stagionalità: i lavori con le masse di terreno nel periodo invernale si complicano notevolmente a causa del gelo del terreno, il che richiede l’applicazione di metodi speciali di scavo (ad esempio, la frantumazione del terreno gelato) e ne aumenta i costi.

L’utilizzo di moderne soluzioni geotecniche, come i geosintetici per il rinforzo del terreno, i più recenti sistemi di puntellamento degli scavi e i sistemi automatizzati di controllo della compattazione, permette di adattare il processo a condizioni complesse e garantire un’elevata qualità dei lavori nel rispetto di tutti i requisiti dei ДБН. Una progettazione anticipata e la considerazione delle peculiarità regionali garantiscono non solo l’integrità strutturale, ma anche la convenienza economica del progetto.

I moderni lavori di sterro si differenziano notevolmente dai metodi tradizionali grazie all’utilizzo di tecnologie avanzate e attrezzature ad alta produttività. Ciò permette non solo di aumentare la velocità e l’efficienza del processo, ma anche di garantire la precisione di esecuzione dei lavori, minimizzare i rischi e ottimizzare i costi. Le principali direzioni di sviluppo comprendono l’automazione, l’utilizzo di sistemi GPS e l’applicazione di attrezzature specializzate.

• Escavatori con controllo GPS: I moderni escavatori sono dotati di sistemi GPS/GLONASS, che permettono all’operatore di controllare la precisione della profondità e della pendenza dello scavo in tempo reale, con un margine di errore di pochi centimetri. Ciò aumenta notevolmente la precisione nel raggiungimento delle quote di progetto, riduce la necessità di controllo geodetico e previene sprechi dovuti a lavori di sterro aggiuntivi o riporti.
• Livelle laser e tacheometri robotizzati: Questi strumenti garantiscono una marcatura e un controllo ad alta precisione delle quote orizzontali e verticali, elemento insostituibile per formare un fondo dello scavo uniforme e rispettare le pendenze di progetto.
• Compattatori e rulli vibranti: Per la compattazione del terreno si utilizzano rulli vibranti di diversa massa (da 1 a 25 tonnellate) e tipo di rullo (lisci, a piedi di montone, gommati), oltre a piastre vibranti e costipatori. Vale la pena citare separatamente le tecnologie di compattazione dinamica con l’utilizzo di costipatori pesanti (fino a 15-20 tonnellate), lanciati dall’alto, che permettono di compattare il terreno fino a una profondità di 6-8 metri.
• Sistemi di puntellamento degli scavi: Per gli scavi profondi, dove non è possibile garantire scarpate naturali, si applicano palancolate (palancole metalliche Larsen, pali trivellati con iniezione, diaframmi in cemento nel terreno), oltre a sistemi di puntellamento e ancoraggi nel terreno. Questi sistemi garantiscono l’integrità strutturale dello scavo, prevenendo crolli e deformazioni.

L’integrazione di queste tecnologie permette non solo di accelerare la costruzione, ma anche di garantire un’elevata qualità e sicurezza in tutte le fasi della preparazione dello scavo di fondazione, il che è la chiave dell’affidabilità dell’intero progetto. Ciò aiuta anche a evitare problemi come gli errori nella costruzione, che possono verificarsi a causa di un’esecuzione negligente dei lavori di sterro.

L’utilizzo di materiali geosintetici nel processo di preparazione dello scavo di fondazione è una pratica moderna e altamente efficace, che permette di migliorare notevolmente le proprietà meccaniche dei terreni, aumentare la stabilità delle scarpate e garantire la durata della struttura. Questi materiali (geotessile, georeti, geomembrane) svolgono funzioni di rinforzo, filtrazione, separazione, drenaggio e impermeabilizzazione, adattandosi a diversi compiti ingegneristici.

• Geotessile: Utilizzato per separare strati di terreno con proprietà fisico-meccaniche diverse, prevenendone la mescolanza (ad esempio, cuscino di sabbia e base in argilla). Il geotessile garantisce inoltre una filtrazione efficace dell’acqua, prevenendo l’interramento dei sistemi di drenaggio. Grazie all’elevata resistenza a trazione, può rinforzare i terreni deboli, distribuendo il carico e aumentandone la capacità portante.
• Georeti (geogriglie): Strutture polimeriche bi- o tridimensionali, che creano un’intelaiatura spaziale per trattenere il terreno. Vengono applicate per rinforzare le scarpate degli scavi, in particolare sui pendii con terreni complessi. Il riempimento delle celle della georete con terreno locale o ghiaia crea una struttura monolitica, resistente all’erosione, agli smottamenti e all’azione dell’acqua. Ciò permette di formare scarpate più ripide, riducendo il volume dei lavori di sterro.
• Geomembrane: Fogli polimerici impermeabili, utilizzati per l’impermeabilizzazione degli scavi, la protezione dalle acque sotterranee o per la creazione di sistemi locali di raccolta dell’acqua. La loro flessibilità e resistenza agli ambienti aggressivi li rende una soluzione ideale per proteggere le fondazioni dall’umidità.

L’integrazione dei geosintetici nel progetto di preparazione dello scavo di fondazione permette di ottimizzare le soluzioni ingegneristiche, ridurre i volumi di scavo del terreno, aumentare la stabilità delle strutture e ridurre il costo complessivo dei lavori, garantendo al contempo un elevato livello di affidabilità e integrità strutturale. Ciò è anche un elemento importante nella progettazione degli impianti tecnici.

Il controllo di qualità e il rispetto delle norme di sicurezza nei lavori di sterro sono imprescindibili per qualsiasi progetto edilizio in Ucraina. Questi aspetti sono disciplinati da una serie di norme edilizie statali (ДБН) e atti normativi in materia di tutela del lavoro. Il mancato rispetto di questi standard può portare a gravi incidenti, infortuni, responsabilità penale e notevoli perdite finanziarie.

• Controllo di qualità: Comprende la verifica della conformità dei parametri effettivi dello scavo di fondazione (profondità, pendenze, dimensioni del fondo) alla documentazione di progetto. Le misurazioni vengono effettuate con strumenti geodetici (livelle, tacheometri). È di importanza critica il controllo della densità del terreno compattato alla base dello scavo mediante metodi di laboratorio o in situ (ad esempio, sondaggio statico, determinazione della densità con il metodo degli anelli tagliaacqua). I campioni di terreno prelevati vengono analizzati per verificare la conformità delle caratteristiche fisico-meccaniche (umidità, coefficiente di filtrazione, angolo di attrito interno) a quelle stabilite durante le indagini geologiche. Qualsiasi deviazione richiede una correzione immediata del progetto o lavori aggiuntivi.
• Sicurezza sul lavoro: I lavori di sterro sono tra i più pericolosi in edilizia in termini di infortuni. Secondo il ДБН А.3.2-2-2009, è obbligatorio il rispetto dei seguenti requisiti:
  • Le scarpate degli scavi con profondità superiore a 1.5 m devono essere rinforzate o avere un angolo di inclinazione sicuro, adeguato al tipo di terreno e alla profondità.
  • I posti di lavoro negli scavi devono essere dotati di scale o rampe affidabili per la discesa e la salita.
  • Requisiti per l’organizzazione di parapetti temporanei lungo il perimetro dello scavo, con altezza non inferiore a 1.1 m e tavola fermapiede.
  • Controllo sistematico dello stato del terreno e dei rinforzi delle scarpate, in particolare dopo precipitazioni intense o lo scioglimento della neve.
  • Divieto di posizionare macchine e attrezzature edili, oltre che di stoccare materiali, a meno di 1.0 m dal bordo dello scavo senza ulteriori calcoli di stabilità della scarpata.

Il rispetto di queste regole e un monitoraggio costante garantiscono non solo la riuscita realizzazione del progetto, ma anche la salvaguardia della vita e della salute dei lavoratori edili, oltre all’integrità strutturale del futuro edificio. Ciò è alla base di una pratica edilizia professionale e responsabile in Ucraina.