Fondazioni profonde – Nuove tecnologie di posa per la riduzione delle vibrazioni in ambiente urbano

Nell’ambito delle fondazioni profonde il ricorso al palo prefabbricato in c.a.c. ha trovato crescenti opposizioni, conseguenti alle vibrazioni prodotte dall’attività di battitura necessaria per la posa in opera. Si tratta di un problema la cui importanza non è da sottovalutare, soprattutto in ragione del contesto sempre più urbanizzato in cui ci si trova ad operare. Tuttavia, la tematica è sicuramente enfatizzata, a scapito di un prodotto che offre innumerevoli vantaggi che si articolano tra le elevate prestazioni in ambito geotecnico, la velocità di gestione di un cantiere per i rapidi tempi di posa, la pulizia di cantiere e, non ultimo, tutti gli aspetti di qualità e di controllo dei materiali derivanti dall’impiego di un prodotto prefabbricato.

L’assunzione di recenti tecnologie di posa, abbinata ad una conoscenza del problema vibrazionale, permette sicuramente di ridimensionare tale aspetto.

In generale, con la battitura dei pali sono trasmesse al suolo delle vibrazioni che si diffondono in direzione radiale con una intensità progressivamente decrescente all’aumentare della distanza dalla sorgente; le entità della vibrazione e del raggio di influenza dipendono principalmente dall’energia sviluppata e dalla natura del terreno interessato.

Il meccanismo di generazione dei fronti d’onda cambia a seconda della parte di palo che si considera e che ne costituisce la sorgente:

– la punta del palo e la conicità generano delle onde di compressione e di taglio che si propagano con un fronte d’onda sferico;

– l’attrito laterale lungo il fusto origina delle onde di taglio che si propagano con un fronte d’onda conico;

– l’intersezione dei due fronti d’onda con la superficie del terreno dà origine a delle onde superficiali che trasportano la maggior parte dell’energia e si propagano con elevati raggi di influenza: sono queste le onde responsabili dei maggiori effetti vibratori sulle strutture eventualmente coinvolte.

E’ possibile adottare accorgimenti in cantiere atti ad intercettare i vari fronti d’onda attenuandone gli effetti; primo tra tutti, ad esempio, lo scavo di una trincea parallela al piano di fondazione degli edifici eventualmente interessati, e impostata ad una profondità tale da produrre un cono d’ombra che limita la generazione delle onde superficiali nell’area interessata dalle fondazioni.

Parallelamente è possibile ricorrere ad opportune tecnologie di infissione, come ad esempio il battipalo idraulico che consente di regolare l’energia di battitura e con essa le vibrazioni prodotte.

In questo tipo di battipalo sensori posti in prossimità della zona di impatto, rilevano la velocità della massa e permettono la registrazione dell’energia cinetica, il cui valore assieme al “rifiuto” (affondamento del palo ad ogni colpo del maglio registrato durante la battitura), viene elaborato attraverso formule dinamiche per stimare la capacità di portata del palo. Il suo confronto con le specifiche di progetto offre un importante contributo alla validazione delle scelte fatte, e permette di intervenire in tempo reale nel caso si rilevassero importanti scostamenti, ascrivibili ad esempio a imprevedibili variazioni meccaniche dei terreni attraversati (altro punto di forza del palo prefabbricato infisso).

In generale altezza di caduta e frequenza di battitura sono i due parametri, variabili entro un’ampia gamma di valori, la cui regolazione combinata è volta alla massimizzazione della resa del sistema di infissione; quando si configurano problematiche di tipo vibrazionale, si rende invece necessario intervenire sull’altezza di caduta, dunque sull’energia trasmessa al terreno, e associarla a contestuali misure della velocità di vibrazione effettuate in prossimità dei piani di fondazione dei fabbricati; sarà in tal modo possibile individuare quella regolazione efficace ai fini dell’infissione, che minimizza la vibrazione registrata

Il controllo delle vibrazioni ha ricoperto un ruolo chiave nella scelta dei pali prefabbricati per la realizzazione del Padiglione 37 della fiera di Bologna.

Facente parte di un progetto di riqualificazione e ampliamento del Quartiere Fieristico da svilupparsi nel medio periodo, il nuovo Padiglione n. 37 oltre ad elemento di collegamento degli altri padiglioni, ha valenza di connessione urbana tra il parcheggio Michelino e piazza “Fiera District” in coerenza con l’assetto futuro auspicato da Bologna Fiere.

Il nuovo padiglione espositivo ha interessato una superficie di 13.680 m2 e per le opere di fondazione sono stati posti in opera:

– 200 pali troncoconici prefabbricati in c.a.c. lunghi 15 m, diametro in punta 24 cm e conicità 1.5 cm/m;

– 640 pali troncoconici prefabbricati in c.a.c. lunghi 18 m, diametro in punta 26 cm e conicità 1.5 cm/m.

I pali sono stati infissi con due attrezzature dotate di battipalo idraulico rispettivamente da 6 e 7 t.

La scelta si è resa necessaria per rispondere ad alcune perplessità emerse in ragione a possibili vibrazioni che avrebbero potuto interessare i limitrofi edifici della Regione Emilia Romagna. Si è avuto così modo di dimostrare che l’azione combinata della regolazione dell’energia di battitura e dello scavo di una trincea, ha fatto registrare velocità di vibrazione ai piani di fondazione nei citati edifici pari a 0.6 mm/s, ampiamente inferiori al limite di accettazione di 5 mm/s suggerito dalla norma di riferimento, la UNI 9916:2014, per gli “edifici residenziali e contesti simili”.

Il risultato ottenuto, peraltro già applicato in molti altri contesti simili o addirittura caratterizzati da una maggior criticità, ha permesso di portare a termine i lavori nei tempi e nei modi previsti, con costi certi grazie anche ad una dettagliata campagna geologica che ha permesso una accurata progettazione in termini di quantità e lunghezza dei pali.

Informazioni generali dell’opera:

Committenza BOLOGNA FIERE S.P.A.

Impresa Costruttrice STRABAG S.P.A.

Luogo e anno di realizzazione Bologna, 2019-2020

Realizzazione palificata in c.a.c. GEOFONDAZIONI INGEGNERIA E LAVORI S.R.L.

Via Boschi, 30 – 30030 Martellago /VE)

Autore dell’articolo Ing. Vincenzo Colella

Responsabile ufficio tecnico Geofondazioni Ingegneria e Lavori S.r.l.