SCELTA DEL TIPO DI FONDAZIONE IN BASE AL TIPO DI TERRENO

Prima di iniziare la progettazione della fondazione è necessario condurre indagini geotecniche complessive, che costituiscono la base per tutti i calcoli successivi. Secondo la DBN V.2.1-10:2018 “Basi e fondazioni di edifici e strutture. Disposizioni generali”, queste indagini comprendono la perforazione di sondaggi, il prelievo di campioni di terreno, studi di laboratorio e prove in situ. L’obiettivo è determinare le proprietà fisico-meccaniche dei terreni, come densità, umidità, limiti di plasticità e di liquidità, angolo di attrito interno (φ), coesione specifica (c), modulo di deformazione (E) e coefficiente di collassabilità relativa (εsl).

Un’attenzione particolare va dedicata alla capacità portante del terreno, definita come il carico massimo che il terreno può sopportare senza deformazioni significative o rottura. Questo indicatore si calcola tenendo conto della profondità di posa della fondazione, delle dimensioni della sua base e delle proprietà del terreno sottostante. È importante anche determinare il livello della falda acquifera (LFA) e la sua composizione chimica, poiché un LFA elevato e acque aggressive possono richiedere ulteriori misure di impermeabilizzazione e drenaggio. In caso di rilevamento di terreni collassabili con coefficiente εsl ≥ 0,01, è necessario sviluppare misure speciali per il loro compattamento oppure utilizzare fondazioni che attraversino gli strati collassabili. L’accuratezza e la completezza dei dati delle indagini geotecniche sono la garanzia di una scelta corretta del tipo di fondazione e della sua convenienza economica, riducendo i rischi di costi imprevisti in fase di esercizio. Informazioni dettagliate sulla scelta del terreno edificabile sono altrettanto fondamentali per un inizio efficace della progettazione, come si può approfondire al link scelta del terreno edificabile.

I terreni si classificano secondo molti parametri, ma per la scelta della fondazione sono chiave la capacità portante e la propensione alla gelività. I terreni sabbiosi, in particolare quelli densi e di media densità, si caratterizzano per un’elevata capacità portante (fino a 0,5 MPa e oltre) e una gelività minima, il che li rende ideali per la maggior parte dei tipi di fondazione. Hanno un buon drenaggio e un elevato angolo di attrito interno (φ fino a 35-40°).

I terreni argillosi (argille, argille limose, sabbie limose) presentano caratteristiche più complesse. La loro capacità portante dipende dalla consistenza (dura, semidura, plastica, fluida) e dall’indice di plasticità (Ip). Per le argille Ip > 17%, per le argille limose 7% < Ip ≤ 17%, per le sabbie limose Ip ≤ 7%. Sono soggetti a gelività, specialmente con elevata umidità. La profondità normativa di gelo del terreno per la maggior parte delle regioni dell’Ucraina varia da 0,8 m a 1,4 m (ad esempio, per la regione di Kiev è di circa 1,0 m, per le regioni settentrionali – fino a 1,4 m), secondo la DBN V.2.1-10:2018. Nella progettazione di fondazioni su terreni gelivi è necessario tenere conto di questi valori e posare la base della fondazione al di sotto della profondità di gelo, oppure applicare misure di protezione speciali. I terreni collassabili, presenti nel sud dell’Ucraina, richiedono un approccio particolare per la loro capacità di cedimento improvviso in caso di imbibizione. Per essi è critico il coefficiente di collassabilità relativa εsl. Le caratteristiche di resistenza del terreno, come la resistenza al taglio, sono determinanti nel calcolo della stabilità delle fondazioni su pendii o in presenza di pressione laterale.

Le fondazioni a nastro sono uno dei tipi più diffusi, tuttavia il loro impiego su terreni gelivi richiede un’accurata progettazione. Il problema principale sono le forze cicliche di gelività, che possono provocare un sollevamento e un assestamento disomogenei della fondazione. Per minimizzare questi rischi, la base della fondazione a nastro deve essere posata al di sotto della profondità normativa di gelo del terreno, determinata per la specifica regione dell’Ucraina. Ciò può corrispondere a 1,0–1,2 m per la maggior parte delle regioni.

Una delle soluzioni progettuali efficaci è l’uso dell’isolamento dello zoccolo e del marciapiede perimetrale, nonché il riempimento di ritorno degli scavi laterali della fondazione con materiale non gelivo (sabbia a grana grossa, ghiaia). L’isolamento del perimetro della fondazione con polistirene estruso (XPS) di spessore 50-100 mm riduce notevolmente la profondità di gelo del terreno sotto la base, minimizzando l’azione delle forze tangenziali di gelività. Per garantire un efficace smaltimento delle acque superficiali e di falda, è altrettanto importante realizzare un drenaggio perimetrale attorno alla fondazione. Il sistema di drenaggio, composto da tubi perforati posati su un letto di sabbia e ghiaia e avvolti in geotessile, deve avere una pendenza verso un pozzetto ispezionabile o un campo drenante. Il calcolo della fondazione a nastro su terreni gelivi tiene conto non solo dei carichi verticali dell’edificio, ma anche delle possibili forze tangenziali di gelività che agiscono sulle superfici laterali della fondazione. Ciò richiede un aumento della sua larghezza e un’armatura adeguata per garantire sufficiente rigidezza e resistenza. Il rispetto di questi requisiti ingegneristici consente di gestire in modo affidabile gli edifici su terreni problematici, evitando deformazioni.

La platea svedese isolata (UWB) è una soluzione moderna e altamente efficace per le fondazioni su terreni deboli, saturi d’acqua o gelivi. Questa tecnologia garantisce una distribuzione uniforme del carico su una grande superficie, il che consente di ridurre la pressione specifica sul terreno a valori sostenibili anche da terreni con bassa capacità portante, ad esempio 0,05-0,1 MPa. Una caratteristica chiave della UWB è il sistema integrato di isolamento e pavimento radiante.

La struttura della UWB prevede uno strato di drenaggio, un letto di sabbia compattata, sul quale vengono posati due strati di polistirene estruso (XPS) ad alta resistenza, per uno spessore complessivo di 200-300 mm. L’XPS ha un basso coefficiente di conducibilità termica (circa 0,032 W/(m·K)), il che garantisce un eccellente isolamento termico della fondazione dal terreno. Ciò consente di raggiungere un fattore U (coefficiente di trasmittanza termica) della fondazione notevolmente inferiore ai requisiti normativi, ad esempio 0,15–0,20 W/(m²·K), che corrisponde agli standard per le case passive e ai requisiti della DBN V.2.6-31:2021 “Isolamento termico degli edifici”. All’interno della platea viene installato un sistema di tubi per il pavimento radiante, il che rende la UWB un unico circuito termico dell’edificio. Ciò garantisce un’elevata efficienza energetica, riducendo i costi di riscaldamento del 30-40%. Un vantaggio importante è anche la protezione dalla risalita capillare dell’umidità grazie all’impermeabilità dell’XPS e all’uso di una membrana impermeabilizzante. L’analisi dettagliata del nodo UWB mostra come ogni strato funzioni per garantire resistenza, stabilità ed efficienza termotecnica della fondazione, anche quando l’edificio è situato su terreni con umidità elevata o LFA alto.

Le fondazioni su pali sono una soluzione insostituibile nella costruzione su terreni con condizioni geologiche complesse, dove gli strati superficiali del terreno hanno una bassa capacità portante o contengono inclusioni organiche (torba), nonché quando è necessario trasmettere carichi significativi da edifici alti o strutture soggette a sollecitazioni dinamiche. L’uso dei pali consente di trasmettere il carico dell’edificio a strati di terreno più resistenti e profondi.

Esistono diversi tipi principali di pali: trivellati, ad elica ed infissi. I pali trivellati si realizzano perforando un pozzo, installando una gabbia di armatura e gettando il calcestruzzo. Sono flessibili nelle dimensioni e possono adattarsi a profondità e diametri specifici. I pali ad elica, che vengono “avvitati” nel terreno, sono ideali per strutture leggere e per un montaggio rapido, specialmente in condizioni di accesso limitato. I pali infissi, che vengono conficcati nel terreno, garantiscono un’elevata capacità portante, ma richiedono l’uso di mezzi pesanti e generano rumore e vibrazioni significativi. Il calcolo della capacità portante del palo si basa sulla somma della resistenza del terreno sotto la punta del palo e della resistenza per attrito laterale del terreno. Questi parametri si determinano tramite i risultati di prove penetrometriche statiche e dinamiche, che consentono di considerare l’angolo di attrito interno (φ) e la coesione specifica (c) a diverse profondità. Nella progettazione di fondazioni su pali per strutture soggette a carichi dinamici (ad esempio vibrazioni da apparecchiature, fenomeni sismici), è necessario tenere conto delle caratteristiche dinamiche del terreno, delle frequenze proprie di vibrazione del palo e dei coefficienti di resistenza dinamica. I moderni impianti tecnologici e un approccio complessivo sono fondamentali per la realizzazione di tali progetti, che richiedono particolare attenzione ai dettagli; per saperne di più si può consultare il link moderni impianti tecnologici.

La scelta del tipo di fondazione non può essere separata dall’integrità strutturale complessiva dell’edificio e dal suo sistema costruttivo. Ogni tipo di struttura – a telaio, a pareti (in mattoni, calcestruzzo cellulare, pannelli XLAM o legno lamellare) – crea una distribuzione unica dei carichi sulla fondazione. Ad esempio, gli edifici con un gran numero di pareti portanti (tradizionali in pietra o in pannelli XLAM) trasmettono il carico in modo più uniforme lungo il perimetro, il che spesso consente di applicare fondazioni a nastro o a platea. Al contrario, gli edifici a telaio con carichi concentrati dai pilastri possono richiedere fondazioni a plinti o su pali per ogni appoggio, oppure l’uso di travi di collegamento che uniscono i singoli appoggi.

Nella progettazione è importante considerare l’interazione del sistema “fondazione-terreno-struttura”. La fondazione non si limita a trasmettere il carico, è un elemento attivo che si adatta alle deformazioni del terreno. I valori limite delle deformazioni, come l’assestamento assoluto (secondo la DBN V.2.1-10:2018, per gli edifici residenziali non più di 8-10 cm) e l’assestamento relativo (inclinazione della fondazione, non più di 0,002-0,003), devono essere calcolati con attenzione. Assestamenti disomogenei possono causare inclinazioni delle strutture, comparsa di fessure e compromissione delle caratteristiche di esercizio. Un’attenzione particolare va dedicata agli edifici con tecnologie a pannelli XLAM o strutture in legno lamellare, che hanno un’elevata rigidezza. Per tali case la fondazione deve essere il più possibile rigida, per minimizzare gli assestamenti differenziali. L’uso delle tecnologie a pannelli XLAM consente di creare strutture solide e stabili che richiedono una fondazione affidabile, come si può approfondire al link tecnologie a pannelli XLAM. D’altra parte, anche la costruzione in legno lamellare richiede un approccio responsabile alla scelta della base, per saperne di più si può consultare il link strutture in legno lamellare.

L’isolamento della fondazione a nastro su terreni gelivi è di importanza critica per prevenire i danni causati dal gelo. L’analisi dettagliata di un nodo tipico dimostra la complessità dell’approccio. Il nodo inizia dalla parete di fondazione, posata a una profondità superiore alla profondità normativa di gelo (ad esempio 1,2 m per le regioni con clima temperato). All’esterno, sulle superfici laterali della fondazione e dello zoccolo, viene fissato polistirene estruso (XPS) di spessore 50-100 mm. L’XPS ha un basso assorbimento d’acqua e un’elevata resistenza meccanica, il che lo rende ideale per il contatto con il terreno.

Sopra l’XPS viene posato il geotessile, e poi il tubo di drenaggio, avvolto in un rivestimento di ghiaia di granulometria 20-40 mm. Il sistema di drenaggio con pendenza dell’1-2% garantisce una raccolta e uno smaltimento efficaci delle acque di falda dalla fondazione. Gli scavi esterni vengono riempiti con terreno non gelivo (sabbia a grana grossa), compattato a strati. Un elemento importante è anche il marciapiede perimetrale isolato, realizzato lungo il perimetro dell’edificio con una pendenza dalla parete di almeno il 2%. Sotto il marciapiede viene posato uno strato di XPS di spessore 50 mm su un letto di sabbia, che protegge ulteriormente il terreno sotto la fondazione dal gelo. La larghezza del marciapiede è solitamente di 0,8-1,2 m. In superficie il marciapiede può essere ricoperto con calcestruzzo, autobloccanti o un’altra pavimentazione rigida. Un nodo di isolamento e drenaggio correttamente realizzato aumenta notevolmente l’affidabilità della fondazione, minimizza le deformazioni legate alla gelività e contribuisce all’efficienza energetica complessiva dell’edificio, riducendo le dispersioni termiche attraverso il terreno. Il rispetto di questi requisiti tecnologici è la garanzia della durabilità e della stabilità della struttura.

La valutazione del costo dei lavori di fondazione non riguarda solo gli investimenti iniziali, ma anche il Total Cost of Ownership (TCO), ovvero il costo complessivo di possesso, che comprende i costi di esercizio per tutto il ciclo di vita dell’edificio. Per l’Ucraina, dove i prezzi delle fonti energetiche sono in crescita, l’efficienza energetica della fondazione diventa un fattore chiave del TCO.

**Fondazione a nastro:** I costi iniziali possono essere relativamente bassi su terreni semplici. Tuttavia, su terreni gelivi o umidi, il costo aumenta a causa della posa profonda, dell’isolamento, del drenaggio e del riempimento di ritorno. I costi di esercizio possono aumentare a causa di potenziali dispersioni termiche, se non è previsto un isolamento adeguato. Il costo medio di 1 m.l. di fondazione a nastro (comprensivo di lavori, materiali e isolamento) può essere di 2500-4000 UAH.

**Platea svedese isolata (UWB):** I costi iniziali della UWB possono essere più elevati rispetto a una semplice fondazione a nastro (da 4000 a 7000 UAH per m² di platea), poiché include isolamento, sistema di pavimento radiante e tutti gli impianti. Tuttavia, il TCO della UWB è notevolmente inferiore grazie all’elevata efficienza energetica (riduzione dei costi di riscaldamento del 30-50%), all’assenza della necessità di isolare separatamente pavimento e zoccolo, nonché alla durabilità. In condizioni di instabilità del terreno, la UWB consente di evitare costosi lavori di riparazione legati agli assestamenti.

**Fondazioni su pali:** È il tipo di fondazione più costoso per l’edilizia privata (da 5000 UAH per m² di superficie totale della fondazione), ma spesso senza alternative su terreni con condizioni geologiche complesse. Il costo dipende notevolmente dal tipo di pali, dal loro numero, dalla profondità di posa e dalla tecnologia di montaggio. Il TCO delle fondazioni su pali è generalmente elevato per i significativi investimenti iniziali, ma con bassi costi di esercizio se progettate ed eseguite correttamente. Garantiscono la stabilità della struttura per decenni, evitando riparazioni importanti dovute a deformazioni del terreno.

Nella scelta della fondazione è necessario condurre un’analisi economica dettagliata, tenendo conto non solo dei costi diretti di costruzione, ma anche del potenziale risparmio sul riscaldamento, dei rischi di riparazione e dell’aumento della durata di servizio dell’edificio.