Pali di fondazione: quando servono e come progettarli

I pali di fondazione sono elementi strutturali che permettono di raggiungere gli strati di terreno più resistenti situati in profondità. Scopri come progettarli

Ci sono situazioni in cui non è possibile trovare terreno sufficientemente resistente in superficie per sostenere una struttura in modo sicuro e stabile. Tuttavia, grazie alle fondazioni profonde e in particolare ai pali di fondazione, è possibile risolvere questo problema in modo efficace.

Nell’articolo che segue, esploreremo le diverse tipologie di pali di fondazione, ognuna con caratteristiche specifiche. Vedremo come questi elementi possono essere utilizzati in base alle esigenze del progetto e alle caratteristiche del terreno. Forniremo, inoltre, alcuni consigli utili per la loro progettazione.

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Cosa sono i pali di fondazione?

I pali di fondazione sono elementi strutturali che rientrano nella categoria delle “fondazioni profonde o indirette”, poiché hanno la capacità di trasferire il carico verticale della struttura a strati di terreno più resistenti e stabili situati a maggiori profondità.

A differenza delle fondazioni superficiali, che trasferiscono il carico al terreno solo attraverso il piano di appoggio, i pali di fondazione trasmettono il carico sia per attrito lungo la superficie laterale della fondazione sia per carico di punta, a seconda del rapporto tra il diametro del palo e la sua altezza.

I pali di fondazione possono essere realizzati in diversi materiali, come cemento armato, acciaio o legno. Vengono gettati in opera o infilati nel terreno per raggiungere gli strati portanti e fornire la resistenza necessaria contro le forze esterne che non sarebbero gestibili da una fondazione superficiale.

L’obiettivo principale delle fondazioni su pali è quello di ridurre i cedimenti a lungo termine, sfruttando le caratteristiche meccaniche dei substrati profondi ed evitando le problematiche legate alla presenza, negli strati superficiali, di terreni soffici, falde o cavità.

Quando usare le fondazioni su pali?

Tra le diverse tipologie di fondazione a cui è possibile ricorrere per garantire la sicurezza e la stabilità di un’opera, generalmente è opportuno affidarsi all’utilizzo dei pali di fondazione quando:

  • il terreno di superficie ha una capacità portante insufficiente per sostenere il carico della struttura. I pali di fondazione consentono di raggiungere strati di terreno più profondi e stabili, distribuendo il carico in modo efficace per evitare cedimenti e deformazioni eccessive;
  • la struttura deve essere isolata da terreni superficiali che sono soggetti a fenomeni dannosi come erosione, dilavamento o azione di agenti esterni. I pali di fondazione consentono di posizionare le fondazioni al di sotto di questi terreni problematici, proteggendo così la struttura dagli effetti dannosi;
  • è tecnicamente impossibile realizzare fondazioni superficiali, come nel caso delle strutture offshore o in presenza di terreni caratterizzati da elevati gradienti di filtrazione, terreni incoerenti o situazioni che rendono impraticabile l’utilizzo di altre tipologie di fondazioni;
  • i cedimenti previsti sono incompatibili con il tipo di struttura da realizzare, poiché superano il limite massimo che la stessa può sopportare. I pali di fondazione, attraverso il raggiungimento di profondità elevate, permettono di gestire in modo controllato i cedimenti assoluti e differenziali, garantendo così stabilità e sicurezza a lungo termine per la struttura.

Tipologie di pali di fondazione

I pali di fondazione possono essere classificati in base a diversi criteri che tengono conto del materiale, delle dimensioni o delle tecnologie costruttive impiegate per la realizzazione di questi elementi strutturali.

Con riferimento alle dimensioni, è possibile suddividere i pali di fondazione in:

  • pali di piccolo diametro: sono quelli che hanno un diametro inferiore a 25 cm e lunghezze comprese prevalentemente tra 5 e 20 m;
  • pali di medio diametro: sono quelli di diametro compreso tra 30 e 60 cm, con lunghezze che variano in genere da 5 a 25 m;
  • pali di grande diametro: sono quelli che hanno un diametro superiore a 80 cm e possono raggiungere lunghezze spesso dell’ordine di 20 ÷ 40 m.

In funzione del materiale impiegato, si possono avere:

  • pali in legno: sono ricavati dai tronchi degli alberi e sono caratterizzati da un fusto con fibre dritte, privo di impurità e nodi. Vengono infissi nel terreno mediante battitura. Maggiore è la presenza di resina nel legno, più elevate saranno la resistenza e la durata del palo. La disponibilità di pali in legno di grandi dimensioni può essere limitata, e la loro durabilità nel tempo può essere influenzata dall’umidità del terreno e dagli organismi xilofagi;
  • pali metallici: realizzati in acciaio, questi pali offrono maggiore resistenza e durabilità, e sono adatti a situazioni in cui è richiesta una capacità portante elevata. Sono spesso impiegati nella costruzione di grattacieli o strutture industriali. Durante il processo di installazione, i pali metallici vengono battuti o trivellati, a seconda della tecnica costruttiva adottata. Rispetto ad altri tipi di pali, sono più resistenti e duraturi, il che li rende particolarmente adatti nei casi in cui è necessario superare terreni compatti o rocciosi. Tuttavia, il loro costo può essere più elevato, motivo per cui vengono impiegati in modo più frequente in progetti che richiedono particolare robustezza e resistenza strutturale;
  • pali in calcestruzzo: la maggioranza delle fondazioni su pali si realizza utilizzando pali in calcestruzzo armato. Questa tipologia può essere suddivisa in due categorie principali:
    • pali costruiti fuori opera: questa categoria comprende i pali in cemento armato che vengono prefabbricati al di fuori del cantiere. Dopo un adeguato periodo di stagionatura e indurimento, vengono trasportati sul luogo di installazione. Qui, vengono infissi nel terreno attraverso tecniche come la battitura o la trivellazione, sfruttando la loro resistenza strutturale;
    • pali gettati in opera: in questa categoria rientrano i pali in cemento armato che vengono costruiti direttamente in cantiere, a differenza di quelli prefabbricati. La caratteristica distintiva di questa tipologia è il metodo di infissione della camicia metallica, utilizzata come cassaforma. Questa camicia può essere infissa nel terreno mediante battitura o trivellazione e può essere di tipo “a perdere” o recuperata una volta che il calcestruzzo ha completato il processo di indurimento.

Infine, in base alla tecnologia costruttiva adottata per la realizzazione del palo, è possibile fare una distinzione tra:

  • pali battuti: sono realizzati mediante l’inserimento del palo di fondazione nel terreno attraverso il processo di battitura o percussione. Questo procedimento implica l’infissione del palo mediante spinta, senza asportare materiale, ma solo spostandolo o compattandolo;
  • pali trivellati: prevedono l’asportazione e la sostituzione del terreno mediante l’utilizzo di attrezzature di perforazione. In genere, si utilizza una trivella o un’elica per perforare il terreno, eliminando il materiale durante l’operazione. Successivamente, il palo viene inserito nel foro creato. Questo metodo è particolarmente utile in presenza di terreni più compatti o rocciosi, dove la semplice battitura potrebbe essere inefficace. L’asportazione e la sostituzione del terreno consentono di creare una fondazione più resistente e stabile.

Tipologie di pali di fondazione

Il calcolo dei pali di fondazione: fattori e step

Il calcolo dei pali di fondazione è un processo complesso che richiede una valutazione accurata di diversi fattori geotecnici, strutturali e ambientali. Di seguito, illustreremo le fasi principali coinvolte in questo processo:

  • caratterizzazione del terreno: prima di iniziare la progettazione, è fondamentale condurre un’adeguata indagine geologica e geotecnica per comprendere le caratteristiche del terreno sul quale saranno realizzate le fondazioni. Questo studio può includere prove di vario genere (come carotaggi, prove di penetrazione statiche, prove pressiometriche, ecc.). I dati raccolti forniranno informazioni cruciali sulla composizione del suolo, la sua resistenza, la presenza di falde acquifere e altri fattori che possono influenzare la progettazione delle fondazioni;
  • definizioni dei carichi: il passo successivo consiste nel determinare le azioni che le fondazioni dovranno sopportare. Sulla base delle caratteristiche del terreno e dei carichi previsti, viene selezionato il tipo di palo più adatto;
  • dimensionamento dei pali: il dimensionamento dei pali viene effettuato tenendo conto delle caratteristiche del terreno e dei carichi applicati. Sono considerati parametri come la resistenza alla punta del palo, la resistenza laterale, ecc. I criteri di progettazione sono definiti dalle NTC 2018;
  • verifica della capacità portante: è necessario verificare che i pali siano in grado di sopportare i carichi previsti senza superare i limiti consentiti. Questo viene fatto calcolando la capacità portante dei pali e confrontandola con i carichi applicati. La capacità portante può essere determinata utilizzando metodi analitici o mediante prove di carico su pali.

Calcolo pali di fondazione | EdiLus

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Come inserire le fondazioni su pali

Come definire la stratigrafia terreni per le fondazioni e impostare le opzioni di calcolo del carico limite

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Pubblicato da Redazione Tecnica

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