Il rapporto tra terreno e fondazioni

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Ogni edificio può essere considerato come un organismo, una struttura, vale a dire un complesso di rapporti fra le varie parti che lo compongono, fra loro, all’interno dell’edificio stesso, e con l’ambiente in cui questo si inserisce.

Il progettista costruisce la logica di questo sistema di rapporti e, lungo tutto l’iter della progettazione, ne controlla e ri­solve i punti nodali. Parallelamente alla costruzione di tale sistema, che caratterizza l’organismo architettonico, il progettista sviluppa una serie di scelte d’ordine grafi­co finalizzate a un’adeguata comunicazione e rappresentazione del progetto.

Se da un lato si renderanno necessarie scelte d’ordi­ne generale in rapporto alle varie parti e alle varie fasi della costruzione, d’altro lato sarà necessario risolvere problematiche di tipo rappresentativo nate spesso in stretta relazione con i punti focali della concezio­ne progettuale.

Questa parte del discorso mira ad ana­lizzare, attraverso un attento esame delle componenti poste in reciproca relazione nell’organismo costruttivo, le modalità di rappresentazione che ad esse sono collega­te. Schematizzando, si può individuare un sistema di rapporti interno all’organismo architettonico fra:

  • ossatura portante;
  • reti di servizio;
  • sistemi di partizione dello spazio;
  • attrezzature destinate all’uso di quest’ultimo.

A questo proposito, mentre da un lato nasce un complesso insieme di relazioni fra1’edificio e il terreno su cui esso fonda le proprie basi, dall’altro si sviluppa nelle sue numerose articolazioni il problema delle delimitazioni dello spazio verso l’esterno: il problema, potremmo dire, della “pelle” dell’edificio dove il riferimento al mondo naturale sta a sottolineare l’organi­ca varietà di questo rapporto.

Un caso particolare: costruzioni in pendio.

Lo stato naturale del terreno e la deci­sione del rapporto tra questo e il costruito sono due fattori determinanti nella scelta del sistema grafico di rappresentazione.

Saranno infatti necessari elaborati diversi se il terreno è in piano o in pendio più o meno scosceso; se il sistema di trasmissione a terra dei carichi dovrà essere nascosto, evidenziato oppure usato come spazio utilizzabile. In tutta la grande varietà di combinazioni di questi diversi fattori pos­siamo ricordare una situazione abbastanza frequente e cioè quella in cui il costruito si trova in relazione con un piano di appog­gio obliquo.

Se, in questo caso, i fianchi di un’altura saranno utilizzati come vere e proprie superfici d’appoggio, nascerà l’esi­genza di una graficizzazione che presenta qualche carattere di complessità, per ren­dere l’articolata relazione tra componenti strutturali portanti e sovrapposizione di piani e percorsi del costruito.

Il disegno dovrà seguire piano per piano l’analisi di questi rapporti con una doppia griglia di sezioni orizzontali e verticali, dove è spes­so capovolta la “gerarchia” corrente: i pia­ni d’insieme e di riferimento saranno quelli verticali.

Il problema della graficizzazione delle fondazioni, che solitamente coinvolge solo i piani bassi dell’edificio, necessita in questa particolare condizione di una verifi­ca costante tra la crescita dei livelli e il lo­ro raccordo con il terreno adiacente.

La “base” dell’edificio

Pur rappresentando un problema di na­tura tecnica e quindi, per costruzioni che non siano di estrema semplicità, di competenza dello strutturista,  tutto ciò che riguarda le fondazioni coinvolge, si può dire, la “base” dell’edifìcio e quindi il posizionamento degli  impianti, la sistemazione di locali interrati e seminterrati, i problemi di difesa dell’umidità, di areazione  e così via.

È un problema che viene perciò di­scusso e risolto in stretto contatto fra l’architetto e lo strutturista: i disegni relativi verranno prodotti dall’uno e dall’altro, anche se gli esecutivi delle fondazioni, in sen­so stretto, fanno generalmente parte del corpo dei disegni strutturali.

In sede di progetto architettonico di massima saranno comunque già date delle indicazioni di ca­rattere generale, in rapporto al resto della struttura e all’utilizzazione degli spazi in­terrati eventualmente previsti: i particolari architettonici esecutivi permetteranno poi al progettista di risolvere compiutamente ogni problema di dettaglio di questa com­plessa parte dell’edificio, tanto più che in questa fase finale della progettazione sarà già venuto a conoscenza delle valutazioni e delle scelte compiute dai progettisti delle strutture e degli impianti.

I destinatari dei disegni saranno via via:

  • in primo luogo, il committente, special­mente nel caso in cui ad una possibilità di scelta nella soluzione del problema delle fondazioni si accompagnino diver­se possibilità di uso dello spazio inter­no, eventualmente legate a variazioni di costi;
  • in secondo luogo l’impresa, che dovrà valutare nel dettaglio le opere da eseguire;

L’Ufficio del Genio civile, per quella parte di tavole legate all’insieme del progetto strutturale. Il disegno delle fondazioni dovrà in so­stanza dare ogni informazione:

  • sulla natura e sulla conformazione del terreno;
  • sulle opere predisposte al fine di trasferire al terreno il peso dell’edificio.

Per quanto riguarda il primo punto, il terreno si rappresenta generalmente in una sezione, che mostri una profondità pari a tre volte la larghezza della fondazione quando questa sia prevista a zattera continua; una volta e mezza per le platee; due volte per i pali, partendo però dal limite in­feriore del palo.

La sezione fornirà ogni notizia utile sul terreno: se questo è di natura detrítica o sedimentaria ne saranno evidenziate le stratifica­zioni, descrivendo la natura di ogni strato, lo spessore, la giacitura e l’eventuale presenza di ac­que sotterranee.

Se invece il terreno è di natura rocciosa il disegno mostrerà l’estensione e la po­tenza del banco roccioso, la sua qualità e lo stato di conservazione, mettendo in rilievo l’eventuale presenza di cavità sotterranee o di altri materiali che rompano la continuità dello strato roccioso. Il disegno di sezione darà inoltre l’indicazione dei punti nei quali siano stati effettuati gli eventuali sondaggi. La figura mostra la simbologia grafica corrente relativa a rappresentazioni di questo ti­po.

A volte le informazioni necessarie alla reda­zione del disegno di sezione del terreno sono ri­cavate da un’indagine diretta del progettista: in altri casi il geologo incaricato dell’indagine pro­durrà una serie di grafici relativi ai punti nei quali sono stati compiuti i sondaggi e da questi trarrà le proprie valutazioni generali.

Già in sede di progetto di massima sa­rebbe buona regola produrre un disegno di carattere generale che evidenziasse il rap­porto logico esistente fra le opere di fonda­zione, l’organismo strutturale dell’intero edificio e le caratteristiche del terreno sottostante.

Le fondazioni

Passando poi al disegno delle opere propriamente di fondazione, si può notare subito come esso si differenzi, anche come modalità e complessità della rappresentazione, secondo la natura delle strutture in elevazione.

La principale differenziazione si verifi­ca fra gli edifici in muratura, a fondazione continua, e gli edifici a scheletro in cemen­to armato, acciaio o legno, dove il carico viene trasmesso al terreno per punti.

Per quest’ultimo caso la scelta fra le varie solu­zioni viene compiuta in considerazione del­le caratteristiche del terreno: avremo così fondazioni a plinti isolati o collegati da tra­vi, fondazioni a platea, ecc., prevedendo eventualmente pali di fondazione sotto­stanti, muri di contenimento delle terre nel caso siano previsti dislivelli nel terreno, ecc.

La fondazione di edifici in muratura,  in genere di piccole dimensioni, rappresenta un problema semplice anche dal punto di vista della rappresentazione: una pianta e alcune sezioni-tipo mostreranno il profilo delle murature, il loro spessore all’arrivo in fondazione e la zattera continua in calcestruzzo che, nella maggioranza dei casi, viene prevista alla base dei muri per distribuirne il peso su un’area più ampia.

Per gli edifici a scheletro le fondazioni sono previste generalmente in cemento armato: si pone quindi, per le strutture in elevazione in acciaio o (rare) come vedremo, in legno, il problema dei nodi di passaggio da questi a quel materiale.

Nelle figure sono mostrati alcuni di questi nodi la cui realizzazione,  e quindi anche la rappresentazione, meritano la massima cura e precisione.

Per le strutture a scheletro d’acciaio, dove nelle zone molto limitate al piede del­le colonne sono concentrati carichi a volte assai rilevanti, occorre mostrare nel detta­glio le misure prese al fine di distribuire,spesso con una struttura di passaggio anch’essa in acciaio,  il carico su una zona più ampia della fondazione in calcestruzzo.

I dettagli di attacco tra fondazioni e strut­tura in elevazione in ogni tipo di edifìcio a scheletro, dovranno mostrare con chiarez­za il tipo di funzionamento statico di tale nodo (appoggio, cerniera o incastro) e i provvedimenti presi per realizzarlo correttamente.

L’intero problema delle fondazioni per gli edifici a scheletro indipendente si presenta assai ampio e variegato nelle soluzioni.

Secondo la complessità delle forze in gioco si sceglieranno soluzioni sempre più articolate: la struttura, costituita da plinti isolati, o collegati da travi continue rove­sce, con o senza zattere, oppure da una platea eventualmente percorsa da nervatu­re di travi in estradosso, verrà descritta con modalità simili ad una qualsiasi strut­tura in cemento armato, dove dal disegno verrà evidenziata la logica del funziona­mmo strutturale.

In genere, nel caso in cui la fondazione sia pog­giata su pali, questi sono presenti nella planime­tria, per indicarne la numerazione, la posizione e il diametro, e nelle sezioni, dove però è accenna­to solo il loro tratto iniziale; le indicazioni riguardanti la lunghezza, l’armatura, le modalità di esecuzione del palo e la sua quota di imposta, fanno parte in genere delle indicazioni scritte, presenti nella pianta delle fondazioni.

Particolare importanza riveste, in relazione con l’intero dise­gno dell’edificio, l’indicazione della quota d’im­posta del palo, poiché essa è la prima della se­quenza di quote al rustico e al finito dell’intera costruzione: va quindi prevista con la massima precisione, facendo un computo alla rovescia, a partire dalle quote al finito del progetto, toglien­do poi gli spessori tecnici degli impianti, della fondazione intermedia, ecc.; quindi va con ugua­le precisione stabilita in fase di realizzazione in cantiere.

Restando nell’ambito del discorso che concerne le fondazioni, occorre dire qualcosa di quelle occasioni in cui un problema particolarmente complesso,  la presenza di fondazioni già esistenti,  pone talvolta qualche non facile problema di tipo grafi­co.

L’intervento sull’esistente, in fondazio­ne, è richiesto o dalle necessità di ampliamento dell’edificio, oppure (caso ormai frequente) dalla necessità di consolida­mento in seguito ad eventi sismici o a fe­nomeni di invecchiamento.

Riprenderemo in altre occasioni il tema dell’intervento sull’esistente: per ora va detto che, a parte alcuni criteri fondamen­tali che vengono seguiti in ogni intervento, per il resto è questo un campo d’azione aperto all’uso e all’applicazione di ogni ti­po di materiale e di tecnologia, con le combinazioni più varie.

È compito dei pro­gettisti di volta in volta porsi in pratica ex­novo il problema della rappresentazione dell’esistente, nella sua complessità, e delle modalità e tecniche d’intervento. Interven­to che d’altra parte, a cominciare dalle fon­dazioni, si presenta differente da caso a ca­so; possiamo dire comunque che, in so­stanza, pur nella grande varietà delle solu­zioni, queste ultime si possono raggruppa­re per grandi linee in due tipi principali:

a) la realizzazione di nuovi manufatti, generalmente in c.a.  (travi, coppie di tra­vi, cordoli, camicie, ecc. ) che affianchino l’esistente,

b) l’intervento di miglioramento del terreno e delle fondazioni attraverso la realizzazione di pali o micropali, di diame­tro inferiore ai 30 cm, che attraversano le sottostrutture esistenti e penetrano nel terreno in profondità.

La tecnica con cui tutto ciò viene rap­presentato è quella usuale del disegno strutturale, resa più complessa dalla contemporanea presenza di più materiali: i no­di di incastro dei diversi materiali costitui­ranno l’aspetto del disegno che richiederà particolare attenzione.

 

Il rapporto con il terreno: ambienti interrati

 

Abbiamo già fatto cenno nel preceden­te paragrafo ai problemi connessi al dise­gno degli ambienti situati sotto il livello del piano di campagna. Aggiungiamo ora brevemente qualche annotazione riguardo ad alcuni nodi tipici di questa parte della costruzione.

L’architetto progettista redige il primo disegno in cui vengono dimensionati i loca­li interrati e, contemporaneamente, viene data l’indicazione del livello di progetto del terreno. Da questa indicazione si desume quali siano le pareti contro terra e quali, in tutto o parzialmente, fuori terra. Si ha inoltre l’indicazione delle opere di scavo da effettuare, dato che tale disegno porte­rà, oltre alla sezione di progetto, la sezione del terreno esistente. I destinatari di questa prima comunicazione saranno perciò:

  • in primo luogo il committente, che po­trà valutare se la disponibilità e la conformazione di questo spazio “di servi­zio” siano conformi ai propri desideri e istruzioni;
  • gli uffici comunali, che conteggeranno in sede di approvazione tale volume;
  • lo strutturista e l’impiantista che di­sporranno dei dati indispensabili per l’elaborazione dei loro progetti;
  • infine l’impresa che, fra l’altro, riceverà alcune delle informazioni di partenza per il computo degli scavi e dei rinter­ri.
  • I nodi tipici della rappresentazione gra­fica dei volumi interrati sono i seguenti:
    • quelli riguardanti la difesa dall’umi­dità;
    • tutto ciò che riguarda i provvedi­menti particolari presi per l’aerazione e l’illuminazione degli ambienti;
    • la descrizione completa dei locali destinati agli impianti;

 

  • d) i nodi riguardanti problemi di indo­le strutturale.

 

I provvedimenti concernenti la difesa dall’umidità — che si traducono nella previsione di intercapedini, drenaggi, canali di scolo, controfodere con interposizione di materiali isolanti, ecc. — si collegano stret­tamente con i problemi di ordine statico.

Negli edifici in muratura la parete che delimita l’ambiente interrato, caricata del peso dell’edificio soprastante, funziona senza difficoltà (entro certi limiti) anche come parete di contenimento della terra. Al contrario, negli edifici a scheletro por­tante, il muro di sostegno è situato in ge­nere esternamente rispetto al filo della co­struzione. Talvolta si preferisce, anche ne­gli edifici in muratura, lo sdoppiamento in due diverse pareti della funzione portante dell’edificio e di quella di contenimento della terra. Riveste una particolare impor­tanza la redazione dei disegni di dettaglio relativi a tale intercapedine, come di quelli relativi all’eventuale intercapedine o al ve­spaio sottostanti il primo piano di calpe­stio. In essi il progettista chiarirà nei parti­colari la scelta dei materiali e le modalità di realizzazione che per l’impresa saranno la base, per una valutazione economica in sede di appalto e, successivamente, in sede di realizzazione.

Come accennato precedentemente, il disegno dei muri di sostegno in c.a. viene redatto insieme ai disegni delle fondazioni: spesso, per muri di una certa complessità derivata da ripetute variazioni altimetriche del terreno, il progettista delle strutture fornisce una casistica che, attraverso una serie di sezioni tipiche, mostri l’armatura necessaria nelle diverse situazioni.

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