Consolidamento con resine e/o cementi espandenti

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Utilizzo per l’adeguamento sismico delle costruzioni

I dissesti e le fessure sugli edifici in muratura e sulle strutture in genere, sono in generale dovute a cedimenti del terreno tuttavia, in ragione delle complessità del sistema terreno/fondazione e per le difficoltà nell’ispezionare e nel rilevare le fondazioni esistenti, non è sempre possibile accertarne la causa.

Il cedimento del terreno può essere di diversi tipi; cedimento immediato o a lungo termine, cedimento differenziale, rotazione-traslazione rigida del fabbricato.

Tale differenza può imputarsi ai carichi gravanti sulla struttura (permanenti e accidentali), a fenomeni di subsidenza, a variazioni di falda, ad un incremento dei carichi, a vibrazioni, nonché essere generato da eventi sismici.

In tutti questi casi si può intervenire mirando al consolidamento delle fondazioni sia in maniera diretta che indiretta.

Interventi Diretti

Interventi diretti, sono quelli che agiscono direttamente sulla struttura di fondazione comportandone un rinforzo ed un irrigidimento.
Questi sono, ad esempio, la sottomurazione, l’allargamento della base fondale, le sottofondazioni profonde mediante pali trivellati di grosso diametro oppure attraverso dei micropali trivellati di ridotto diametro, ecc.

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Interventi Indiretti

Sono quelli che non operano direttamente sulle strutture di fondazione, ma mirano a ridurre i cedimenti differenziali operando nell’intorno dell’opera fondale, ad esempio le iniezioni a base di una miscela di cemento, bentonite e additivi, o iniezioni di resine espandenti, con l’obiettivo di migliorare la stabilità del terreno che circonda la fondazione, si può anche intervenire con una miscela di acqua-cemento a profondità rilevanti o procedere al consolidamento del terreno con dei dreni verticali.

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Edilsystem srl , in questi ultimi anni, è riuscita a trovare e testare una innovativa e rivoluzionaria soluzione con il nuovo sistema brevettato “minipalo GEO-SYSTEM®”, che abbina il sistema di consolidamento fondale diretto con il sistema fondale indiretto, sfruttando al meglio i vantaggi di ciascuna tecnologia, eseguendo un intervento che combini l’utilizzo di una miscela di iniezione espandente, a pali di ridotto diametro, raggiungendo gli strati più profondi del terreno .

L’impiego dei “minipali GEO-SYSTEM®” è ideale per il consolidamento delle fondazioni nell’ambito dell’adeguamento sismico, grazie anche alla facilità di posa attraverso l’impiego di macchinari di ridotto ingombro, utilizzabili all’interno di edifici ed in spazi molto limitati, permettendo di ottenere dei risultati altrimenti irraggiungibili.

I “minipali GEO-SYSTEM®” sono pali armati di piccolo diametro la cui posa avviene con perforazione diretta, utilizzando come asta di perforazione delle barre cave collegate tra loro da manicotti dotati di valvole di non ritorno, che rimarranno in opera come armatura, dotati di una punta di perforazione a perdere (scelta in funzione del tipo di terreno).
La successiva iniezione viene realizzata o con resine poliuretaniche espandenti ad elevata resistenza, o con una miscela cementizia espandente appositamente studiata e formulata (“Geo-Xp”).

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Sezione dell’ancoraggio di testa del Minipalo Geo-System®

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Sezione dell’iniezione del Minipalo Geo-System®

Tale sistema consente di sfruttare al meglio i vantaggi di ciascuna tecnica eseguendo un intervento che combini resine poliuretaniche o malte cementizie espandenti a pali in acciaio di diametro ridotto, permettendo di trasferire il carico e le sollecitazioni del sistema fondale superficiale a strati di terreno più profondi e, contemporaneamente, procedere al consolidamento del terreno al di sotto delle fondazioni esistenti.

L’iniezione con resine poliuretaniche può essere sostituita iniettando attraverso il cavo della barra ed i fori della punta di perforazione una sospensione di acqua /cemento del tipo normale o una sospensione di acqua /cemento del tipo espansivo “Geo-Xp”, oppure utilizzando una miscela ottenuta con l’impiego di un legante bicomponente, privo di cemento, a base di compositi minerali inorganici, specifico per il consolidamento di terreni a bassa e bassissima permeabilità.

Il prodotto di iniezione varia in funzione della tipologia del terreno e delle resistenze che si vogliono ottenere.

Le barre di armatura, disponibili nei diametri 32/38/55 mm, possono essere di diversa lunghezza a seconda della necessità e vengono collegate tra loro per mezzo di manicotti di giunzione, dotati di valvole di non ritorno, appositamente studiati.
I valori di aderenza laterale tra il corpo d’iniezione ed il terreno, per i “minipali GEO-SYSTEM®”, grazie alle particolarità della loro realizzazione che avviene in una unica fase – realizzazione del foro di perforazione con contestuale inserimento dell’armatura e successiva iniezione-, sono superiori a quelli dei micropali e dei pali non iniettati.

La tecnica di posa permette di:

  • Migliorare le proprietà meccaniche del terreno in corrispondenza dell’interfaccia minipalo-terreno;
  • Ottenere una elevata resistenza a taglio tra il bulbo d’iniezione e il terreno stesso;
  • Ridurre i cedimenti in corrispondenza della testa del minipalo ed ottenere un incremento della rigidezza dell’apparato fondale;
  • Aumentare la velocità di esecuzione;
  • Evitare di utilizzare un tubo di rivestimento (camicia) nel caso di perforazioni in terreni cedevoli.

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Nella figura a lato è illustrato il “minipalo GEO-SYSTEM®” iniettato con schiume poliuretaniche, dotato di punta di perforazione, centratore e manicotto di giunzione. La realizzazione della testa del minipalo in corrispondenza dell’attraversamento della fondazione è stata eseguita con getto di micro-malta reoplastica, antiritiro, a rapido indurimento: MICROGROUT INJECTION ANCHOR, specifica per la costruzione dei minipali

Il “minipalo GEO-SYSTEM®”   è stato testato con prove di carico in vera grandezza dall’Università degli Studi dell’Aquila Dipartimento di Ingegneria Civile, le prove effettuate, del tipo assiale, sono state eseguite per definire le curve di carico/cedimento alla testa dei minipali ed individuare la portata limite dell’insieme palo-terreno.

1. Asse Minipalo

2. Piano di campagna/marciapiede

3. Armatura

4. Perforo a rotopercussione mediante specifico macchinario

5. Iniezione con cementi espandenti o in alternativa resine poliuretniche

Il consolidamento delle fondazioni attraverso l’abbinamento di pali in acciaio di piccolo diametro auto perforanti con iniezione di resine poliuretaniche o malte cementizie espandenti nel terreno circostante, consente di ridurre le cause dei cedimenti/spostamenti del terreno e il conseguente danneggiamento degli edifici e delle strutture sopra edificate.
Un miglioramento del comportamento di tali edifici con riguardo alle azioni sismiche può essere ottenuto riducendo le carenze nella continuità/collegamento delle fondazioni esistenti.
La tecnologia “minipalo GEO-SYSTEM®”, accoppiata alla realizzazione di elementi strutturali orizzontali (quali cordoli , profili in acciaio ancorati alla muratura e travi armate collegate strutturalmente con i pannelli murari), consente di aumentare la rigidezza delle strutture murarie di fondazione, rendendole idonee a resistere anche a sollecitazioni di trazione.

Questa tecnologia, come è emerso dai test eseguiti, può essere validamente impiegata sia che per il consolidamento di fondazioni e sottofondazioni, sia per la realizzazione di ancoraggi di strutture di sostegno per consolidamenti di scarpate e pendii, per le chiodature dei terreni, per la costruzione ed il risanamento di gallerie, per la realizzazione di tiranti (passivi in alternativa ai tiranti attivi), oltre ad essere anche impiegati in combinazione all’uso di isolatori sismici e dissipatori.
Importanti adeguamenti sismici sono già stati eseguiti su tutto il territorio nazionale in edifici di diverse dimensioni e con diverse caratteristiche strutturali.
L’interazione suolo-minipalo-struttura è un importante aspetto da tenere in considerazione in fase progettuale, specialmente quando entrano in gioco sollecitazioni sismiche; l’accelerazione trasmessa alla struttura, difatti, può indurre forze inerziali tali da danneggiare la testa del minipalo.

Grazie alla particolare tecnica di posa, con i “minipali GEO-SYSTEM®” si raggiungono importanti valori di aderenza laterale e, a seguito del completo riempimento del volume perforato, si ottiene una ottima connessione minipalo-terreno, tale da conferire al minipalo un’elevata capacità di assorbimento delle sollecitazioni, oltre a contenere le sollecitazioni flettenti e le deflessioni in corrispondenza delle teste di ancoraggio, che solitamente tendono ad amplificarsi qualora ci sia separazione tra il corpo di iniezione ed il terreno circostante.

Pertanto, la testa del minipalo rappresenta una zona critica da dimensionare in modo adeguato, in funzione dei carichi sovrastanti e della tipologia delle fondazioni.

UTILIZZO DEI “minipali GEO-SYSTEM®” IN TERRENI SOGGETTI A LIQUEFAZIONE

I “minipali GEO-SYSTEM®” possono essere utilizzati con successo anche per l’adeguamento sismico di costruzioni realizzate su terreni suscettibili a liquefazione (come manifestatosi durante il terremoto del 2012 in Emilia ).

Anche con tali tipologie di terreni i “minipali GEO-SYSTEM®” costituiscono una valida armatura permettendo di migliorarne le proprietà meccaniche, dando luogo ad un confinamento tale da limitare il rischio di liquefazione.

La tecnologia “minipalo GEO-SYSTEM®”, difatti, consente di consolidare anche tali tipologie di terreno aumentandone la coesione e trasferendo allo stesso tempo il carico a strati di terreno non suscettibili di liquefazione, riducendone il rischio, come consigliato dalla normativa NTC-2008.

In conclusione, si può sostenete che il “minipalo GEO-SYSTEM®” costituisce la soluzione ideale per l’adeguamento sismico delle costruzioni esistenti, nonché per la realizzazione di nuove fondazioni.


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