Quali tipi di terreno sono adatti per le fondazioni delle case in legno?

Iniziamo oggi un ciclo inerente alle fondazioni per le case in legno. Visti i molti dubbi a riguardo e la complessità dell’argomento, cercheremo di affrontare il tema con un ciclo di più articoli cercando di semplificare in maniera efficace il funzionamento e le procedure per la progettazione e la realizzazione di una fondazione efficace. 

Iniziamo oggi parlando di tipi di terreno, di cosa si tratta e quali sono le loro caratteristiche meccaniche.

Cosa si intende con terreno?

Il terreno viene definito come il sottile strato superficiale che ricopre gran parte della crosta terrestre. Viene generato dalla degradazione meccanica, fisica e chimica della roccia madre attraverso un processo lento e costante.

Il suolo su cui generalmente si costruisce non è altro che la parte apicale di un sistema che si estende in maniera indefinita verso il basso con una successione di strati varia e non omogenea.

Possiamo immaginare che sotto ai nostri piedi ci siano una serie di strati, generalmente orizzontali, composti da materiali diversi, interagenti tra loro e che si susseguono uno dopo l’altro scendendo in profondità.

Ma di quali materiali sono fatti questi strati?

Normalmente il primo strato che troviamo viene chiamato terreno vegetale.

È il sottile strato che avvolge la superficie della terra dove si concentra l’attività biologica. È uno strato che solitamente coinvolge i primi 30- 40 cm di terreno, presenta un’alta percentuale di carbonio e un’altissima componente biologica.

È il terreno fertile dove normalmente cresce la vita. Questo strato è altamente compressibile e con scarse capacità meccaniche tanto da non essere di nessuna utilità come piano di appoggio per le fondazioni e va rimosso in tutti i casi.

Al di sotto del primo strato, i tipi di terreno in cui ci possiamo imbattere vengono tradizionalmente divisi in categorie a seconda della grandezza (granulometria) delle particelle che lo compongono.

Tralasciando molti casi particolari che richiederebbero una trattazione a parte, come le rocce e i terreni torbosi, e considerando che ogni terra è una miscela di varie componenti delle singole categorie, possiamo distinguere 4 grandi gruppi:

A questo punto possiamo cercare di capire quanto questi tipi di terreno siano adatti a sopportare il peso di una costruzione e possiamo riassumerne gli aspetti fondamentali in questa tabella:

I terreni buoni, che riescono a sostenere grossi carichi, sono generalmente terreni ghiaiosi e sabbiosi, mentre i terreni a prevalenza limosa e argillosa sono più difficili e non consentono l’applicazione di carichi elevati, particolarmente in presenza d’acqua.

Come si determina la successione dei tipi di terreno dove si andrà a costruire?

In questa parte entrano in gioco le prove in sito eseguite dal geologo. Esistono vari tipi di prove finalizzate all’ottenimento delle caratteristiche dei vari strati che compongono il terreno di fondazione, ma per quello che ci riguarda ci concentreremo sulle prove penetrometriche statiche.

Lo strumento principale per determinare la stratigrafia in un punto è il penetrometro statico.

Si tratta di una punta in metallo che viene spinta nel terreno misurandone passo passo la resistenza alla penetrazione.

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Come risultato di questa prova viene restituito un profilo stratigrafico come quello mostrato qui sotto, dove sulla prima colonna vediamo la resistenza di punta alla penetrazione, sulla seconda la resistenza laterale mentre nell’ultima colonna una rappresentazione grafica del tipo di terreno.

Se analizziamo nel dettaglio un profilo stratigrafico come quello esposto qui sotto, ne possiamo ricavare alcune utili informazioni.

Innanzitutto possiamo veder come i primi 20 cm siano occupati dal terreno vegetale, non utilizzabile ai nostri fini.

Il secondo strato è composto da argille con scarsa capacità portante, mentre da circa 80 centimetri di profondità iniziano strati sabbiosi sempre più compressi con una buona capacità portante che si estendono fino a circa 4 metri.

Scendendo ancora troviamo altra argilla e la resistenza di punta crolla, la falda acquifera si trova ad 160 centimetri dalla superficie. 

In questo caso una buona quota di imposta per una fondazione potrebbe partire dal metro di profondità, mentre una regola generale che si può dedurre dal grafico è che la capacità portante aumenta con la profondità se lo strato è omogeneo.

A questo punto il geologo può procedere con i calcoli geotecnici che, utilizzando diverse teorie di calcolo, permettono di ricavare i dati di capacità portante in funzione della quota scelta per la fondazione. Questo dato va confrontato con la pressione che la fondazione esercita sul terreno e deve essere maggiore di un fattore di sicurezza stabilito dalle norme. 

Come ultimo passaggio vengono calcolati i cedimenti del sistema terreno-fondazione in seguito all’applicazione del carico e si verifica che siano compatibili con l’utilizzo dell’edificio. Normalmente sono tollerati cedimenti nell’ordine di qualche centimetro. 

Tornando alla metafora dei materassi possiamo dire che il cedimento totale è la somma dei cedimenti dei singoli strati.

Terreni con strati superficiali argillosi di grosso spessore possono rappresentare un problema per i notevoli cedimenti a cui si va incontro nel corso del tempo dopo che il terreno viene caricato. 

Quali sono le soluzioni che si possono adottare, nel caso di terreni argillosi?

Ci sono due soluzioni differenti che si possono adottare:

• edificio leggero (in legno) su platea galleggiante
• edificio pesante ( in cemento) su fondazioni profonde.

Edificio leggero in legno su platea galleggiante

In questo caso si progetta la dimensione della platea in modo tale che la pressione esercitata dalla fondazione sia una frazione di quella ammessa dal terreno.

In questo modo la platea galleggia come una zattera, i cedimenti rimangono contenuti e il costo della fondazione accettabile. 

Edificio pesante in cemento su fondazione profonda

In questo secondo caso, con un edificio in cemento, si renderà necessario trasferire il carico dalla platea ad uno strato solido profondo e solitamente si procede con la trivellazione o l’infissione di pali di vario tipo, che vadano a formare delle colonne di sostengo tra lo strato roccioso e la platea di fondazione.

Ovviamente in questo caso il costo di tutto il sistema può essere ragguardevole.

Continueremo ad approfondire il tema nel prossimo articolo.

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