\n Il ribaltamento delle fondazioni di un edificio pu\u00f2 essere un problema importante causato da una pressione non uniforme del terreno, da metodi di costruzione scadenti o da condizioni meteorologiche avverse. La prevenzione dei danni richiede la comprensione delle cause e la determinazione del rischio implica la valutazione delle forze esterne, della progettazione delle fondazioni e della stabilit\u00e0 del terreno. Per mantenere il vostro edificio sicuro e protetto, questo articolo vi guider\u00e0 nella determinazione delle cause del ribaltamento delle fondazioni e delle strategie per stimare e ridurre il rischio.\n <\/p><\/blockquote>\n
Cause dei problemi<\/h2>\n
\u00c8 necessario comprendere i fondamenti del processo e le cause del ribaltamento delle fondazioni prima di iniziare qualsiasi calcolo. Ci sono tre ragioni principali per cui i supporti del telaio si appoggiano se c'\u00e8 una piastra centrale:<\/p>\n
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- Geomeccanica eterogenea dei terreni, alcuni dei quali hanno una capacit\u00e0 portante ridotta.<\/li>\n
- Carichi di esercizio distribuiti in modo disomogeneo sull'area.<\/li>\n
- Considerazione superficiale delle forze verticali esterne.<\/li>\n<\/ul>\n
Il ribaltamento \u00e8 pi\u00f9 probabile quando si costruiscono edifici privati a basso livello; non si verifica quando gli edifici a pi\u00f9 piani vengono progettati con cura, a partire da una modellazione al computer delle condizioni operative dell'edificio. Tuttavia, la creazione di progetti di case private si avvale sempre pi\u00f9 spesso di modelli 3D spaziali.<\/p>\n
Quando si verifica un momento di ribaltamento, le fondamenta di una casa a un piano si deteriorano per gradi:<\/p>\n
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Vediamo pi\u00f9 da vicino le cause del ribaltamento delle fondazioni.<\/p>\n
Scelta sbagliata del terreno<\/h3>\n
Impressioni emotive sul sito (bella zona, distanza dall'autostrada, buona ecologia, aria pulita, stagno, ecc.) e la mancanza di altro spazio disponibile per la costruzione portano spesso a sottovalutare le capacit\u00e0 del terreno nell'area di costruzione. Tuttavia, nessuno mette in dubbio che sia possibile costruire una casa su un terreno di questo tipo. In effetti, \u00e8 fattibile, ma solo se il terreno viene prima rafforzato.<\/p>\n
Iniezione di terreno sotto le fondamenta per rafforzarle:<\/p>\n
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Anche la durabilit\u00e0 sar\u00e0 influenzata negativamente da un assestamento irregolare della muratura per i seguenti motivi:<\/p>\n
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- Movimento dell'umidit\u00e0 negli strati superficiali del terreno.<\/li>\n
- Componenti di forza verticale eccessive.<\/li>\n
- Movimenti periodici del terreno (non si tratta necessariamente di terremoti, ma anche di frane).<\/li>\n
- Aumento dell'umidit\u00e0 dell'aria a causa dell'evaporazione dell'umidit\u00e0 da arbusti e\/o alberi.<\/li>\n
- La presenza di zone di accumulo prolungato di acqua dopo intense precipitazioni (tipico solo per i terreni argillosi).<\/li>\n<\/ol>\n
Ci\u00f2 significa che, dal punto di vista di quanto detto, costruire un'abitazione privata in un'area poco studiata \u00e8 un'impresa estremamente pericolosa.<\/p>\n
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Principali ambiti di cura preventiva:<\/p>\n
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- Rafforzamento accurato delle pareti delle trincee (con una fondazione a strisce) e perforazione del terreno per ottenere carote nei punti di riferimento – per le fondazioni a platea. I parametri geomeccanici dei campioni prelevati in tutte le zone d'angolo dovrebbero essere approssimativamente gli stessi.<\/li>\n
- Determinazione dei carichi operativi derivanti da mobili, elettrodomestici da cucina, comunicazioni idrauliche, elementi di impianti di riscaldamento, ecc. \u00c8 chiaro che tutto questo deve essere distribuito uniformemente sulla superficie della casa e in proporzione alla capacit\u00e0 portante del terreno.<\/li>\n
- Modellazione delle forze verticali e dei momenti di ribaltamento (ce ne possono essere diversi).<\/li>\n<\/ul>\n
Tipi di momenti di ribaltamento<\/h3>\n
Come dimostrato in precedenza, l'assestamento dell'intera fondazione o di una sua parte si verifica prima del ribaltamento. Uno dei tre meccanismi – punzonamento generale o parziale del terreno, o distruzione della fondazione a causa delle sollecitazioni di taglio – pu\u00f2 causare l'assestamento. Le caratteristiche del monitoraggio del ribaltamento includono le seguenti:<\/p>\n
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- Il cedimento generale per taglio ha confini ben definiti.<\/li>\n
- Il carico di rottura \u00e8 chiaramente definito.<\/li>\n
- Il terreno adiacente alla fondazione si gonfia.<\/li>\n
- Il ribaltamento avviene improvvisamente ed \u00e8 accompagnato da gravi conseguenze.<\/li>\n<\/ul>\n
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In generale, il ribaltamento generale si verifica solo su fondazioni poco profonde ed \u00e8 pi\u00f9 comune su terreni sciolti sabbiosi e argillosi.<\/p>\n
Il momento di ribaltamento risultante dal punzonamento avviene in modo diverso: il valore critico non pu\u00f2 essere determinato senza un'apparecchiatura specializzata ed estremamente sensibile, perch\u00e9 il momento di distruzione \u00e8 difficile da individuare e il carico verticale aumenta progressivamente man mano che la base si sposta in verticale. Non c'\u00e8 rigonfiamento del terreno. Tuttavia, poich\u00e9 il carico sulla casa pu\u00f2 essere riequilibrato e le fondamenta possono essere rinforzate nelle aree chiave, questo tipo di ribaltamento non provoca in genere incidenti.<\/p>\n
Questo tipo di ribaltamento fa s\u00ec che la fondazione si inclini leggermente prima di stabilizzarsi sia orizzontalmente che verticalmente. tipico per le fondazioni di argille sabbiose a media densit\u00e0 o di argilla morbida installate a diverse profondit\u00e0.<\/p>\n
La deformazione locale delle fondazioni, indipendente dalla distribuzione delle forze esterne nell'area della casa, \u00e8 una caratteristica del ribaltamento locale con taglio. L'unico modo per vedere i rigonfiamenti del terreno \u00e8 dai lati. Questo tipo di ribaltamento si verifica in terreni sabbiosi a media densit\u00e0 e in terreni argillosi duri; la profondit\u00e0 della fondazione non ha alcuna rilevanza.<\/p>\n
Sequenza per la determinazione del momento ribaltante<\/h2>\n
Le informazioni di partenza sono<\/p>\n
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- Forze verticali Rv, che tendono a far ruotare la fondazione attorno al proprio asse.<\/li>\n
- Forze Ru che impediscono il ribaltamento della fondazione.<\/li>\n
- Carichi esterni di esercizio Rvn.<\/li>\n
- Momenti Mg da forze di taglio orizzontali.<\/li>\n<\/ol>\n
Le differenze nelle propriet\u00e0 di resistenza del terreno e del materiale di fondazione determinano le forze verticali; le forze di attrito tra i componenti determinano le forze di tenuta; i fattori naturali pi\u00f9 estremi nell'area di costruzione determineranno le forze di taglio orizzontali; e le forze operative esterne influenzeranno l'accuratezza dell'applicazione del momento ribaltante.<\/p>\n
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Il passo finale consiste nell'accertare la stabilit\u00e0 della fondazione, che \u00e8 influenzata da ciascuna delle forze summenzionate.<\/p>\n
\n Dato che il parametro Mg \u00e8 attivo solo nella dimensione complessiva pi\u00f9 grande della fondazione (lmax), \u00e8 necessario notare la seguente disuguaglianza: (\u0420\u0432 + \u0415\u0433\/lmax)\/\u0414\u0443< 1\n <\/p><\/blockquote>\n
Il fattore di sicurezza kb \u00e8 tipicamente utilizzato per esprimere il grado in cui il denominatore supera il numeratore; quanto pi\u00f9 piccolo \u00e8, tanto minore \u00e8 la probabilit\u00e0 di ribaltamento.<\/p>\n
L'accertamento di diverse componenti della disuguaglianza pu\u00f2 essere impegnativo, per questo l'indicatore kb viene tipicamente normalizzato.<\/p>\n
Come calcolare il fattore di sicurezza?<\/h3>\n
Come si evince dall'equazione, il fattore di sicurezza determina la capacit\u00e0 di carico finale ed \u00e8 correlato alla pressione di appoggio ammissibile:<\/p>\n
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- Fs<\/strong> – fattore di sicurezza al taglio;<\/li>\n
- gDf<\/strong> – pressione effettiva alla profondit\u00e0 della fondazione Df;<\/li>\n
- kpr<\/strong> – valore minimo ammissibile del fattore di sicurezza.<\/li>\n<\/ul>\n
Il fattore di sicurezza necessario dipende da<\/p>\n
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- Tipo di edificio – permanente o temporaneo.<\/li>\n
- Propriet\u00e0 fisiche e meccaniche del terreno:.<\/li>\n
- Accuratezza dei dati ottenuti (e quindi delle ipotesi di calcolo).<\/li>\n
- Grado di controllo della qualit\u00e0 durante la costruzione.<\/li>\n<\/ul>\n
Se il terreno \u00e8 sufficientemente omogeneo, \u00e8 possibile impostare il valore standard di kb utilizzando la tabella che \u00e8 stata sviluppata. Le fondazioni poco profonde sono compatibili con gli standard.<\/p>\n
Solo dopo un'attenta valutazione dell'affidabilit\u00e0 di ogni parametro che controlla il comportamento della struttura dell'edificio si determina il valore scelto per il fattore di sicurezza. Tutti i carichi, le resistenze e le caratteristiche di deformazione del terreno devono essere inclusi in questi parametri.<\/p>\n
Per le strutture temporanee, i valori di cui sopra possono essere ridotti fino al 75% se il valore \u00e8 almeno pari a 2. D'altra parte, si consiglia di aumentare il valore di kb del 20-50% per i camini in cui \u00e8 possibile il collasso.<\/p>\n
Determinazione dei momenti di ribaltamento e di tenuta<\/h3>\n
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Come dimostrato in precedenza, per determinare il fattore di sicurezza per il ribaltamento si utilizza il momento di tenuta Mu diviso per il momento di ribaltamento Mop.<\/p>\n
Il valore pi\u00f9 basso per la base in ogni combinazione di carico viene utilizzato come guida per il calcolo di kb per ogni combinazione di carico del terreno.<\/p>\n
Il totale dei momenti risultanti da ciascuno dei seguenti fattori \u00e8 il momento di tenuta:<\/p>\n
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- Carichi assiali agenti sulla soletta.<\/li>\n
- Calcolo dei carichi aggiuntivi sulla fondazione.<\/li>\n
- Autopeso della fondazione.<\/li>\n<\/ul>\n
Il momento totale sull'elemento verticale del telaio pi\u00f9 l'eventuale taglio della soletta moltiplicato per la distanza tra la base di questo elemento e la base della fondazione \u00e8 il momento ribaltante.<\/p>\n
La resistenza al momento ribaltante pu\u00f2 essere influenzata in modo significativo dal peso proprio del supporto. La dimensione ottimizzata della fondazione a trazione pu\u00f2 essere sostanzialmente maggiore di quella prevista se l'utente imposta il peso dell'unit\u00e0 di fondazione in calcestruzzo a zero o decide di non tenere conto del peso proprio della fondazione durante l'analisi.<\/p>\n
Questa osservazione \u00e8 significativa per una fondazione che supporta elementi verticali a telaio, perch\u00e9 dimostra che in questo caso sono presenti un momento base relativamente grande e un carico assiale relativamente piccolo.<\/p>\n
Tecnologie di calcolo<\/h2>\n
Il rapporto ideale tra intensit\u00e0 di lavoro e precisione \u00e8 condiviso da tre metodi: metodo dei carichi esterni, metodo degli stati limite e calcolo delle fondazioni. La modellazione computerizzata \u00e8 oggi un metodo utilizzato attivamente.<\/p>\n
Calcolo dei terreni<\/h3>\n
Il coefficiente di stabilit\u00e0 contro il ribaltamento, che \u00e8 il rapporto effettivo tra i momenti stabilizzanti e quelli destabilizzanti, si trova qui.<\/p>\n
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Il totale dei momenti resistivi diviso per il totale dei momenti di ribaltamento produce il fattore di sicurezza.<\/p>\n
Sebbene i dati di input predefiniti per i fattori di sicurezza possano essere accettati, \u00e8 consigliabile aggiornarli e modificarli in base ai requisiti del progetto, al tipo di fondazione e ai requisiti di costruzione.<\/p>\n
Nel calcolo del fattore di sicurezza per il ribaltamento, che viene effettuato per entrambi i piani di base, vengono utilizzate solo combinazioni di carichi di servizio.<\/p>\n
Tutti i tagli e i momenti laterali destabilizzano la struttura, e tutti i calcoli vengono eseguiti supponendo che tutti i carichi verticali siano stabilizzanti e possano produrre solo un momento stabilizzante.<\/p>\n
In questo caso, il carico verticale totale \u00e8 il risultato delle forze assiali combinate. Poich\u00e9 si ritiene che l'effetto combinato dei carichi assiali abbia un effetto stabilizzante, la formula seguente rappresenta il momento di resistenza:<\/p>\n
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- R<\/strong> – la somma di tutti i carichi sulla base;<\/li>\n
- L<\/strong> – la dimensione complessiva maggiore della base in pianta).<\/li>\n<\/ul>\n
Metodo del carico esterno<\/h3>\n
Il processo comporta l'analisi di ogni componente del carico e la determinazione del suo effetto stabilizzante o destabilizzante. Le forze di taglio e di sollevamento, insieme ai momenti applicati, tendono a causare l'instabilit\u00e0 della fondazione e a provocarne il ribaltamento.<\/p>\n
I momenti che tendono a stabilizzare il supporto e a prevenire il ribaltamento sono noti come momenti di resistenza. Per verificare se ogni spigolo della fondazione \u00e8 soggetto a ribaltamento, si eseguono prove di ribaltamento. Questo \u00e8 fondamentale per le fondazioni con supporti eccentrici, poich\u00e9 gli effetti stabilizzanti dei carichi verticali sulle singole facce saranno diversi.<\/p>\n
Possiamo determinare l'effettiva tendenza al ribaltamento della struttura sommando tutti i momenti di resistenza e confrontandoli con il totale di tutti i momenti di ribaltamento.<\/p>\n
\u00c8 sufficiente moltiplicare il carico del vento per un fattore di sicurezza per confrontare l'accuratezza dei due metodi e determinare se la fondazione funziona ancora. Il metodo tradizionale dovrebbe produrre un fattore di 3.0 per l'influenza del vento (taglio e portanza), ad esempio, la fondazione diventer\u00e0 instabile e il fattore di sicurezza mostrer\u00e0 un valore negativo.<\/p>\n
Metodo dello stato limite<\/h3>\n
Trova impiego nel calcolo del carico di taglio e del momento ribaltante su fondazioni instabili. Quando carichi estremi si combinano per provocare un cedimento puro della fondazione, gli altri metodi non sono in grado di gestire la situazione. Questo perch\u00e9 le altre tecniche per determinare il valore del momento ribaltante si basano sulla capacit\u00e0 portante del terreno e sui requisiti di taglio della fondazione.<\/p>\n
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L'approccio allo stato limite presuppone che il carico verticale totale e la sua eccentricit\u00e0 netta possano essere utilizzati per determinare il taglio e il momento di progetto.<\/p>\n
La forza di taglio di progetto alla base in queste situazioni, dove la risultante si discosta dalla base, sar\u00e0 costante e pari alla risultante netta meno gli effetti del peso morto o del carico in eccesso.<\/p>\n
Inoltre, il carico risultante moltiplicato per la distanza tra la risultante e la superficie della soletta servir\u00e0 come base per il momento di progetto sulla superficie di base. Quando si calcola il momento finale di progetto, l'effetto del momento negativo provocato dall'autopeso della platea di fondazione viene dedotto dal risultato.<\/p>\n
Un problema importante che pu\u00f2 compromettere la stabilit\u00e0 di qualsiasi struttura \u00e8 il ribaltamento delle fondazioni. La prima linea di difesa contro questo fenomeno \u00e8 la comprensione delle sue cause. Diversi fattori sono importanti, tra cui una cattiva progettazione delle fondazioni, carichi eccessivi e condizioni del terreno. La longevit\u00e0 e la sicurezza delle fondamenta dipendono da ispezioni di routine e da una manutenzione adeguata.<\/p>\n
Valutare le forze che agiscono sulla struttura e assicurarsi che la fondazione sia in grado di resistere a tali forze sono passi necessari per calcolare il rischio di ribaltamento della fondazione. Ci\u00f2 comporta la considerazione del peso dell'edificio, del vento, dell'attivit\u00e0 sismica e della pressione del suolo. \u00c8 possibile creare una fondazione resistente a queste difficolt\u00e0 utilizzando le tecniche di calcolo appropriate e richiedendo la consulenza di ingegneri strutturali.<\/p>\n
\u00c8 possibile ridurre drasticamente le possibilit\u00e0 di ribaltamento di una fondazione, curando le problematiche sottostanti e utilizzando calcoli precisi. La stabilit\u00e0 e la sicurezza a lungo termine del vostro edificio sono garantite dedicando tempo e risorse a un'attenta pianificazione e costruzione delle fondamenta. Ricordiamo che la durata complessiva di una struttura dipende dalle sue fondamenta.<\/p>\n
Video sull'argomento<\/h2>\n
Serie di webinar "Presepi per il progettista". Lezione 19. Calcolo del sostegno dei cartelloni pubblicitari<\/h3>\n