Cedimenti delle fondazioni: la tomografia elettrica e il georadar | Ingegneri.info

Cedimenti delle fondazioni: la tomografia elettrica e il georadar

Come leggere il sistema fondazione-terreno attraverso la tomografia elettrica e il georadar ed intervenire attraverso l'iniezione di resine espandenti

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I cedimenti differenziali verticali delle fondazioni possono essere dovuti a cause o antropiche o naturali; nel primo caso il sistema terreno-fondazione si rivela inadeguato a sopportare le nuove entità di carico a loro volta riconducibili ad esempio a sopraelevazioni che provocano un incremento dei carichi in fondazione e quindi talvolta il superamento della capacità portante. 

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Altro tipo di causa è ascrivibile ai difetti intrinseci al terreno, ovvero le sue mutate condizioni rispetto alla configurazione originale di riferimento; questi aspetti sono indotti o da eventi naturali (siccità, cicli di gelo-disgelo, creep, subsidenza, terremoti etc…) o da attività umane esercitate nelle vicinanze, quali ad esempio scavi di sbancamento in prossimità di una costruzione, cattiva regimazione delle acque o perdita d’acqua di una condotta.

E’ quindi fondamentale individuare le cause che hanno portato all’alterazione dell’equilibrio del sistema costruzione –terreno che si manifesta attraverso una quadro fessurativo nella sovrastruttura. Occorre, inoltre, avviare un’attività conoscitiva in grado di stabilire quale tipologia di intervento risulti coerente con il caso in questione, ma soprattutto non rappresenti un palliativo bensì un’opera duratura.

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Oltre alla crisi della sovrastruttura occorre indagare le condizioni in cui versa il terreno, quindi non solo la sua stratigrafia corrispondente allo scarico dei carichi sovrastanti, ma anche le sue caratteristiche meccaniche / geotecniche (coesione, angolo di attrito, resistenza a taglio, pressioni interstiziali, moduli elastici) geofisiche (resistività) che possono essere mutate nel tempo.

Concentrando l’attenzione sul sistema fondazione-terreno, in particolare sul terreno, occorre agire indagando attraverso metodi conoscitivi non necessariamente distruttivi o invasivi, che si avvalgono di strumentazione apposita e che in questi ultimi decenni ha subito un rapido sviluppo e crescita, in termini sia di prestazioni sia di bontà dei risultati prodotti.

Un primo tipo di indagine non invasiva è il georadar, che si basa sull’analisi delle riflessioni subite dalle onde elettromagnetiche (e.m.) nel terreno e restituisce la sezione del sottosuolo indagato a partire da alcuni metri fino ad arrivare ad alcune decine. Il principio si basa sulle leggi dell’ottica: è emesso un impulso elettromagnetico, che propagandosi in profondità incontra una prima superficie di discontinuità (cambio del mezzo di propagazione), quindi parte dell’onda è riflessa e una rifratta. Le onde riflesse sono quindi captate dall’antenna ricevente ed in base al valore della velocità di propagazione è possibile individuare le caratteristiche fisico-meccaniche degli strati attraversati, restituendo quindi una sezione tipo.

Altro tipo di indagine geofisica applicata in sede fase conoscitiva e di monitoraggio, pre/post intervento, è la tomografia.

La tomografia si basa sulla misurazione delle differenze di potenziale che sono indotte nel terreno in seguito all’immissione di corrente continua, che restituisce la distribuzione in profondità della resistività elettrica, che corrisponde alla resistenza che un conduttore offre al passaggio della corrente in termini di unità di sezione e lunghezza.

Esistono diverse tipologie di queste tecnica d’indagine che si differenziano a seconda dello stendimento utilizzato:

  • 1D: ovvero i Sondaggi Elettrici Verticali (SEV), offrendo una risposta monodimensiale a strati piani e paralleli della distribuzione di resistività elettrica nel sottosuolo;

  • 2D: si applica a uno stendimento rettilineo e offre la possibilità di studiare esclusivamente la porzione di sottosuolo posta al di sotto, fornendo una distribuzione bidimensionale della resistività;

  • 3D: permette di analizzare interi volumi di sottosuolo compreso tra gli elettrodi disposti seguendo stendimenti non convenzionali (perimetri compatibili con lo spazio a disposizione per la conduzione dell’indagine). Attraverso questo sistema è possibile analizzare ad esempio il sedime di fondazione di una struttura che presenta cedimenti differenziali verticali, andando a forzare le linee di forza del campo elettrico formatosi al di sotto. Gli elettrodi possono essere disposti superficialmente o inseriti nei fori di sondaggio.

Esempio di tomografia 3d

L’impiego della tomografia ha una duplice funzione: da un lato, essendo note dalla bibliografia tecnica, le resistività delle fondazioni rispetto a quelle del terreno, consente di individuare le profondità fondali; dall’altro per individuare la stratigrafia del sottosuolo, non meno importante la presenza di cavità e di acqua (zona altamente conduttiva).

Quest’indagine è spesso precursore poi del metodo di intervento di rinforzo del sottosuolo, come ad esempio l’iniezione di malte cementizie o di resine poliuretaniche; infatti la conoscenza del sottosuolo è di primaria importanza per stabilire il grado di iniettabilità del terreno nonché la durabilità dell’intervento.

Occorre sottolineare che il piano di indagine deve essere redatto a seconda del sito e soprattutto i metodi suddetti si completano talvolta con indagini di carattere geotecnico, quali ad esempio prove penetrometriche.

Conoscere il terreno significa tenere conto delle pressioni a cui è soggetto, non di meno, attraverso l’iniezione di suddetti materiali, aventi un elevato valore di resistività, fa sì che di fatto si abbia un rinforzo del terreno, attraverso il riempimento delle cavità o delle fratture di resina o malta.

Ovviamente se si propende verso questo tipo di consolidamento, occorre garantirne una certa durabilità: infatti, il beneficio ottenuto deve essere osservato su un intervallo temporale non breve.

È opportuno effettuare un monitoraggio anche post intervento al fine di escludere il caso in cui le resine iniettate abbiano prodotto nel terreno consolidato delle sovrapressioni che comporterebbero nell’immediato un aumento temporaneo della sua capacità portante, per poi ricondursi

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L’autore


Sara Frumento

Ingegnere civile strutturista e Dottore di Ricerca in Ingegneria Strutturale e Geotecnica presso l’Università degli Studi di Genova con la tesi “Identificazione dei parametri di risposta a taglio di pannelli murari attraverso la prova di compressione diagonale“.  Dopo il dottorato ha collaborato con la Fondazione Eucentre di Pavia nell’area di ricerca “Muratura e Monumenti“.  È stata coautrice dei seguenti volumi “Analisi sismica delle strutture murarie” e “Interpretation of experimental shear test of clay brick masonry walls and evaluation of q-factor for seismic design“. Oggi esercita la libera professione ed è iscritta all’Albo degli Ingegneri di Savona.

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