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NORMATIVA Tettoie, serve il permesso di costruire?
FOCUS

Micropali e resine espandenti: soluzioni di consolidamento per terreni e fondazioni

di Rosa di Gregorio

Due tecniche molto differenti e non sempre alternative. I micropali lavorano per trasferimento di appoggio, mentre le resine per compattazione del terreno

Vedi Aggiornamento del 30/07/2021
Danni da terremoto, Luis Sandoval Mandujano©123RF.com
24/06/2021 - Inclinazione, abbassamento, cedimento, fessurazione del pavimento e/o formazione di evidenti crepe in facciata sono sintomi di un possibile cedimento delle fondazioni.
 
La realizzazione di interventi, come ampliamenti o sopraelevazioni, richiede un rinforzo strutturale delle strutture sottostanti a partire dalle fondazioni. Come si interviene?
 
In questo focus analizzeremo due soluzioni: Micropali e Iniezioni di resine espandenti. Per farlo, abbiamo realizzato una doppia intervista coinvolgendo due aziende altamente specializzate nel settore del consolidamento di terreni e opere di fondazione, SYSstab e GEOSEC®.
 
SYSstab e GEOSEC® propongono entrambe le soluzioni ma nello specifico abbiamo chiesto a SYStab di intervenire sul tema dei micropali; le risposte sono state fornite dal Geol. Cristian Setti, direttore commerciale SYStab. Invece, per il tema delle iniezioni di resina, è stata coinvolta GEOSEC® che è intervenuta con l’Ing. Marco d’Attoli, responsabile Ufficio Tecnico GEOSEC®
 
È doveroso iniziare con una premessa, fornita dall’ing. d’Attoli, che descriva a grandi linee le cause di cedimento delle fondazioni e le tipologie di cedimento:
 
“L’equilibrio dei terreni e conseguentemente delle strutture di fondazione degli edifici può mutare differentemente nel tempo sia a causa di azioni naturali (es. variazioni delle condizioni di una falda presente nel terreno d’interesse, azioni meccaniche di apparati radicali di piante, variazioni climatiche, etc.) sia a causa di azioni antropiche (es. esecuzioni di scavi in terreni limitrofi alla costruzione, vibrazioni, perdite di fluido nel terreno, difetti di costruzione, etc.).
 
Tutte queste azioni possono accentuare o dare inizio a cedimenti e/o successivi collassi strutturali delle costruzioni sovrastanti il terreno e generare depressioni fisiche del terreno e delle strutture in contatto con esso come: le strutture verticali (muri) oppure orizzontali (pavimenti). Questi eventi possono manifestarsi anche in terreni con buone proprietà meccaniche.
 
Questi fenomeni di dissesto tecnicamente si definiscono cedimenti differenziali e si verificano parzialmente e localmente nei terreni posti al di sotto di una fondazione. I cedimenti differenziali portano la struttura fuori terra alla successiva comparsa di lesioni con possibile abbassamento e/o rotazione del corpo di fabbrica.”
 
Quando intervenire con i micropali e quando con le resine
“Si interviene con micropali quando il cedimento è diffuso a buona parte della struttura e quando si ha la necessità di trasferire il carico in profondità per risolvere la problematica dei cedimenti differenziali”, ha affermato SYStab.
 
“Più in generale, ha poi aggiunto SYStab, è possibile dire che i micropali sono consigliabili quando la causa del dissesto interessa volumi di terreno che si estendono fino a profondità elevate rispetto al piano di posa delle fondazioni dell’edificio da consolidare.”
 
GEOSEC® ha puntualizzato che: “il volume di terreno che sostiene la costruzione prende il nome di “volume significativo”. Le iniezioni di resine espandenti sono la soluzione ottimale nel caso in cui serve rinforzare, dunque consolidare, il volume di terreno significativo.
 
Al contrario quando serve attraversare quel volume di terreno e appoggiare la costruzione esistente su strati raggiungibili più profondi e compatti occorre realizzare, previa fattibilità, delle opere strutturali di palificazione che, superano il volume significativo.”
 
Micropali e resine espandenti: soluzioni di consolidamento per terreni e fondazioni Fase di infissione micropali©SYStab

Micropali e resine espandenti: soluzioni di consolidamento per terreni e fondazioni Iniezione della resina espandente bicomponente ©GEOSEC®
 

Micropali, l’importanza dell’indagine geologica

Secondo il dott. Setti “il dato geologico è fondamentale, in quanto dà indicazioni sulla causa del dissesto e permette di comprendere il volume di terreno che necessita del consolidamento.
 
Se questo volume interessa spessori molto profondi, pensare a soluzioni con fondazioni profonde ovvero con micropali, potrebbe essere indispensabile. Non è sempre detto, ha poi aggiunto, ma è sicuramente un fattore determinante nella scelta del tipo di consolidamento.
 
La valutazione attenta del terreno è importante anche nel caso in cui la zona interessata dai cedimenti è parziale, ad esempio riguarda solo un’angolata, ha sottolineato il dott. Setti.
Conoscere il dato geologico permette di decidere se intervenire in modo mirato o esteso.
È infatti, spesso sconsigliato consolidare solo una piccola porzione della casa con i micropali in quanto questo potrebbe causare cedimenti differenziali sulla zona non consolidata.”
 

Iniezioni in resina: analisi geofisiche e indagini geotecniche

“Nel campo dei consolidamenti con iniezioni di resine espandenti le indagini geofisiche assumono una importanza determinante, ha affermato l’ing. d’Attoli. La tomografia di resistività elettrica, ad esempio, è la prova per eccellenza in grado di rilevare vuoti, cavità, concentrazioni di acqua e fluidi nel terreno, spesso causa del cedimento.
 
Durante la fase di cantiere e prima delle iniezioni è importante prevedere un costante controllo strumentale, sempre mediante indagini geofisiche 4D ripetitive: prima, durante e al termine del trattamento. Le indagini dovrebbero essere estese anche alle zone stabili sotto al fabbricato e integrate con ulteriori prove penetrometriche; questo approccio consentirà in corso d’opera di verificare le effettive migliorie apportate al terreno trattato adeguando, con la necessaria precisione, il progetto delle iniezioni (variando quantità di resina, volumi di trattamento etc.) fino all’ottenimento del corretto consolidamento dei terreni di fondazione e alla più adeguata omogeneità di lavoro. A favore di una miglior uniformità di trattamento ed equilibrio tra le zone stabili della fondazione e quelle invece cedute da consolidare.”
 
Micropali e resine espandenti: soluzioni di consolidamento per terreni e fondazioni Modello geotecnico-geofisico del terreno 4D (prove penetrometriche, indagini ERT, iniezioni) ©GEOSEC®
 

Micropali e resine espandenti: soluzioni di consolidamento per terreni e fondazioni Tomografia di Resistività Elettrica 4D – electrical resistivity imaging durante il consolidamento dei terreni ©GEOSEC®
 

La tecnica dei micropali: il parere di SYStab

“La tecnica dei micropali può essere utilizzata sia per edifici in muratura che a sistema intelaiato (travi e pilastri). Quando la struttura ha una fondazione in cemento armato, il consolidamento diventa molto semplice e vantaggioso, in quanto il collegamento palo-struttura avviene con carpenteria metallica, evitando di realizzare nuovi cordoli e riducendo tempi e costi.
 
Per strutture in murature, prive di fondazioni in c.a., sarà invece necessario realizzare un nuovo cordolo in c.a., di piccole dimensioni ma efficacemente collegato alla muratura, che permetterà di infiggere e collegare i micropali mantenendo tutti i vantaggi della tecnica attiva.”
 
La connessione dei micropali alle strutture di fondazione o al cordolo creato ad hoc, consente di trasferire le sollecitazioni su strati del sottofondo più profondi, rispetto a quello su cui si posa la fondazione.
 
“La connessione va correttamente dimensionata e progettata in funzione della tipologia di fondazione da consolidare e dei carichi che saranno affidati ad ogni micropalo. Realizzare micropali che portano molte tonnellate quando il collegamento non consente di sfruttare al massimo queste portate, è una scelta che ovviamente non ha senso.
 
In funzione del carico trasmesso dalla sovrastruttura e della portata del micropalo si definiranno l’interasse tra un palo e l’altro e la loro posizione. La disposizione dei pali dipende dunque dalla distribuzione dei carichi, ma al tempo stesso è anche influenzata dalla presenza di aperture o sottoservizi da evitare, per quanto possibile.”
 
Micropali e resine espandenti: soluzioni di consolidamento per terreni e fondazioni Formello, sezione di progetto ©SYStab
 
Nella case history di un'importante villa a Formello (un esempio di applicazione in ambito residenziale) è stata utilizzata la tecnica dei Pali Precaricati a bassa invasività. L'edificio è stato costruito su più livelli, in fasi diverse e in prossimità di un pendio. Il quadro fessurativo riscontrato era costituito da numerose lesioni aperte nella muratura perimetrale, poggiante sui gabbioni. Questi, a loro volta, presentavano un quadro deformativo molto visibile.
 
Sulla fila di gabbioni posti sul ciglio del pendio, nella zona dei giardini terrazzati, si erge un muro di blocchi di tufo che sostiene uno dei terrapieni dei giardini terrazzati, le problematiche erano evidenziate da importanti deformazioni, spanciamenti e rotazione verso valle, del muro e da un evidente quadro fessurativo nel muro e nei gabbioni.
 
Vista la necessità di un intervento oltre che risolutivo, rapido ed eseguibile con attrezzature di ingombro ridotto, considerata la scarsa accessibilità del pendio (raggiungibile solo con un percorso pedonale interno), l’Ing. Aldo Raso ha progettato di fondare la platea in c.a., di spessore 40÷50cm, su micropali in acciaio pressoinfissi a contrasto con la platea stessa, in maniera da trasmettere i carichi agenti su di essa direttamente nel substrato competente, alleggerendo la muratura, i gabbioni ed il ciglio del pendio dai carichi trasmessi dalla platea.”
 

La tecnica delle iniezioni di resina: il parere di GEOSEC®

“L’intervento di consolidamento del terreno di fondazione con resine espandenti non presenta limiti di applicabilità per le strutture fuori terra, che siano in muratura o cemento armato. È importante invece valutare la tipologia e le condizioni del terreno di fondazione per definire un progetto di intervento su misura per ogni tipo di problema
 
Dalla interpretazione delle indagini geofisiche e geotecniche, di cui si è parlato nel paragrafo precedente, e compatibilmente con le strutture e gli impianti interrati, si possono eseguire una pluralità di fori (diametro 20-30 mm) con interasse medio compreso fra 0,5 – 1,5 metri, sia in pianta sia in sezione verticale, al di sotto dell’impronta della fondazione ceduta.
 
La resina utilizzata per le iniezioni è solo il mezzo attraverso il quale avviene il consolidamento del terreno. La resina non è sostitutiva del terreno e nemmeno una struttura di sostegno, al contrario è fondamentale il controllo degli effetti ottenuti nel terreno grazie alle iniezioni. Tutto questo è possibile con le tecnologie diagnostiche geofisiche 4D.
 
Quanto alle densità delle varie resine applicate distinguiamo da poche decine di g/l a 1000 g/l o oltre in funzione delle diverse modalità di posa, problema geotecnico, obiettivi perseguiti. Altrettanto importante è la compatibilità ambientale di queste resine che devono poter mantenere “non” inquinato un terreno consolidato. La rispondenza a requisiti tecnici e ambientali è certificabile da organismi terzi indipendenti e riconosciuti.”
 
Il video seguente racconta la case history di un intervento di consolidamento del terreno di fondazione di un condominio sito in Chiaravalle Milanese mediante iniezioni di resina SEE&SHOOT mirate nel terreno grazie al controllo della tomografia di resistività:
 

 

Micropali e resine espandenti, sono soluzioni alternative?

I pali lavorano per trasferimento di appoggio, le resine per compattazione del terreno. Scegliere una tecnica piuttosto che un'altra è semplicemente un'alternativa o ci sono delle condizioni specifiche che impediscono l'utilizzo di una tecnica e obbligano all'uso dell'altra
 
Lo abbiamo chiesto all’Ing. Marco d’Attoli che ci ha detto:
Le due tecniche sono molto differenti e non sempre alternative. Le iniezioni di resine non necessitano di raggiungere stati profondi e più portanti di terreno. Esse agiscono proprio dove serve, al di sotto della fondazione, rinforzando giusto il volume significativo di terreno che riceve i carichi della struttura.
 
Le iniezioni di resine sono molto meno invasive rispetto a micropali, sono più rapide nella posa, sono generalmente più economiche. Le iniezioni di resine non sono da intendersi come palificazioni, nemmeno come sostitutive del terreno. Ovviamente le iniezioni di resine sono lo strumento per migliorare il terreno scadente e deve essere del tutto evidente che assieme al consolidamento sarà sempre opportuno quanto necessario intervenire ad eliminazione delle cause che hanno generato il cedimento.
 
Al contrario la micropalificazione non si interesserà del volume significativo sotto alla costruzione, piuttosto parteciperà al trasferimento dei carichi della costruzione molto più in profondità verso strati più compatti, una sorta di bypass. Inoltre, le palificazioni sono per loro natura notoriamente più invasive, necessitano spesso di opere complementari quali cordoli di collegamento, carpenteria, scavi e demolizioni.
 
Tuttavia, le micropalificazioni sono invece delle strutture vere e proprie e come tali devono essere considerate nel progetto, nella verifica, nella manutenzione dell’opera.”
 

Micropali e iniezioni di resina, la gestione del cantiere

Realizzare interventi di consolidamento in ambito residenziale può dare vita a diversi problemi come: la fruibilità e la vivibilità degli spazi durante il cantiere, la possibilità di agire in spazi ristretti, la logistica e la gestione del cantiere stesso.
 
Come si gestisce un cantiere con micropali e uno con iniezioni di resina?
 
Systab ha affermato che: “nel caso dei micropali un minimo di invasività va messa in conto, visto che il collegamento palo struttura per essere efficace necessita forzatamente l’esecuzione di scavi, anche se ridotti.
 
Tuttavia, i Pali Precaricati consentono una serie di vantaggi come:
- tempi di esecuzione molto rapidi;
- non è prevista estrazione di terreno;
- il sistema non produce vibrazioni;
- non si utilizzano acqua o fanghi e il cantiere risulta asciutto.
 
Questo permette di operare in abitazioni occupate dai proprietari o dagli inquilini e normalmente non è necessario abbandonare l’edificio durante il consolidamento.”
 
Secondo il parere di GEOSEC® un cantiere gestito con iniezioni di resine espandenti risulta essere mininvasivo, pulito e veloce. Gli interventi spesso non necessitano di sgomberare integralmente gli edifici. Le resine vengono iniettate attraverso piccoli fori e gli effetti controllati in corso d’opera per la verifica del risultato. Non occorrono macchinari pesanti, trivelle meccaniche, al contrario gli operatori agiscono con trapani manuali, piccole cannule per l’iniezione.”
 

Consolidamento del terreno e vantaggi fiscali

“Quanto alle agevolazioni fiscali su questi interventi, ha affermato GEOSEC®, la legge di stabilità, più volte prorogata, consente la detrazione d’imposta a partire dal 50% del costo dell’intervento per quegli edifici destinati ad abitazione prevalente principale; per casi specifici sono altresì possibili detrazioni di imposta più elevate come il Sismabonus e il più recente Superbonus.”
 
 

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