Calcolo strutturale

Plinti di fondazione: cosa sono e quando utilizzarli

I plinti di fondazione sono elementi strutturali discontinui utilizzati per trasferire i carichi della sovrastruttura al terreno sottostante. Ecco quando usarli

Quando si realizzano edifici con struttura a telaio, l’impiego di fondazioni discontinue può rivelarsi una scelta particolarmente appropriata. Tra queste, i plinti di fondazione svolgono un ruolo chiave, poiché forniscono una solida base per resistere ai carichi trasmessi dai pilastri o dalle colonne sovrastanti.

Se sei interessato ad approfondire questo argomento, ti invitiamo a proseguire nella lettura dell’articolo per scoprire le caratteristiche, le possibili applicazioni e i criteri di progettazione di questi importanti elementi strutturali.

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Cosa sono i plinti di fondazione?

I plinti di fondazione, spesso chiamati semplicemente plinti, sono elementi strutturali utilizzati per trasferire il carico di una struttura al suolo sottostante in modo sicuro e stabile. Fanno parte delle fondazioni superficiali e vengono utilizzati nella costruzione di edifici con struttura portante a telaio in c.a. o acciaio, ponti, tralicci e altre strutture caratterizzate da elementi resistenti discontinui.

La forma più semplice del plinto di fondazione è costituita da un parallelepipedo, solitamente realizzato in calcestruzzo armato, che ha la funzione di ampliare la base di appoggio sul terreno dell’elemento strutturale sovrastante (come ad esempio un pilastro), in modo da ottenere una superficie sufficientemente ampia da garantire una migliore distribuzione dei carichi e assicurare il rispetto dei requisiti di sicurezza, rigidezza e resistenza richiesti.

In base alle specifiche esigenze del progetto, i plinti di fondazione possono essere realizzati anche in forme più articolate, come quella troncopiramidale e possono essere interconnessi mediante l’uso di cordoli in cemento armato al fine di migliorare la coesione e la stabilità complessiva del sistema strutturale.

Forme di plinti di fondazione

Quando utilizzare le fondazioni su plinti?

Trattandosi di fondazioni superficiali e discontinue, è possibile ricorrere all’utilizzo dei plinti solamente in determinate circostanze:

  • il terreno deve presentare adeguate caratteristiche di resistenza e deformabilità: i plinti di fondazione possono essere impiegati quando il terreno ha una capacità portante sufficiente per sopportare il carico senza rischi di cedimenti o deformazioni significative. Se il terreno è stabile e abbastanza resistente, i plinti rappresentano una scelta appropriata per la fondazione, in quanto sono economici e relativamente semplici da realizzare;
  • i carichi applicati non devono essere eccessivi: i plinti sono progettati per distribuire carichi puntuali. È fondamentale assicurarsi che tali carichi non superino la capacità portante del terreno o la resistenza strutturale del plinto stesso, al fine di evitare danni o collassi della fondazione.

Per prevenire cedimenti differenziali o spostamenti relativi orizzontali, soprattutto in zone sismiche, è necessario collegare tra loro i plinti mediante un reticolo di travi o cordoli in cemento armato. Questa configurazione migliora la distribuzione dei carichi e aumenta la resistenza complessiva del sistema, riducendo il rischio di danni strutturali.

In caso di terreni con scarsa resistenza o in presenza di carichi elevati, potrebbe essere necessario considerare altre tipologie di fondazioni, come i pali o i micropali per raggiungere strati portanti più profondi o le fondazioni continue come le platee e le travi rovesce per distribuire le azioni su una superficie più ampia, riducendo così la pressione sul terreno.

Configurazioni di fondazioni su plinti

Caratteristiche dei plinti di fondazione

I plinti di fondazione sono elementi strutturali molto semplici che vengono realizzati al di sotto di ogni pilastro della sovrastruttura al fine di trasferire il carico al terreno in modo puntuale, mantenendo le tensioni all’interno dei limiti ammissibili per l’area di sedime.

Le principali caratteristiche di questi elementi sono di seguito schematizzate:

  • forma e dimensioni: i plinti di fondazione sono solitamente costituiti da un blocco in cemento armato di forma parallelepipeda o troncopiramidale, con base quadrata centrata rispetto al pilastro. Nel caso in cui il carico trasmesso da quest’ultimo sia fortemente eccentrico o il pilastro stesso risulti notevolmente allungato, si opta per l’adozione di una base di forma rettangolare di dimensioni BxL e spessore H. La sezione del plinto può essere rettangolare o a trapezio, a seconda delle sollecitazioni e delle esigenze strutturali. Le sue dimensioni sono legate a diversi fattori, come i carichi provenienti dalla sovrastruttura, le sollecitazioni agenti e le capacità portante del terreno;
  • spessore: a differenza delle dimensioni BxL della base, che sono influenzate dai fattori precedentemente elencati, lo spessore H del plinto è determinato dalle sollecitazioni di taglio o punzonamento previste. La scelta di uno spessore adeguato è fondamentale per garantire la resistenza strutturale dell’elemento e prevenire cedimenti o danni significativi;
  • armatura: i plinti di fondazione possono essere provvisti o meno di armatura metallica. Quelli non armati presentano una forma troncopiramidale con altezza elevata e facce laterali inclinate di circa 60°. Questa inclinazione aumenta la loro rigidità e li rende capaci di sopportare i carichi senza l’ausilio dell’armatura, semplificando così la loro esecuzione. I plinti armati sono realizzati, invece, impiegando mensole rovesce in cemento armato, che poggiano su un sottofondo di calcestruzzo non armato. Questo approccio consente di ridurre notevolmente lo scavo richiesto e il peso complessivo del plinto. Tuttavia, per compensare l’assenza di rigidità dell’elemento strutturale è necessario realizzare un’armatura complessa che sia in grado di assorbire gli sforzi di flessione, trazione e taglio. Tale armatura è costituita da barre di ferro disposte nella parte inferiore del plinto lungo le due direzioni e da staffoni perimetrali;
  • configurazioni speciali: in situazioni particolari, come quando si devono realizzare pilastri vicino a edifici già esistenti o sul confine di proprietà, si ricorre all’utilizzo dei cosiddetti “plinti zoppi”. Si tratta di plinti caratterizzati da una forma asimmetrica, simile a un plinto tradizionale sezionato a metà lungo la verticale. Questi elementi vengono impiegati quando non è possibile adottare plinti standard a causa di limitazioni spaziali o condizioni particolari del terreno, che non permettono di centrare l’elemento al di sotto del pilastro. Una progettazione attenta e una valutazione completa delle condizioni del terreno sono cruciali per garantire che i plinti zoppi siano in grado di sopportare i carichi agenti senza causare problemi strutturali o danni agli edifici circostanti.

Geometria plinti di fondazione

Tipologie di plinti di fondazione

La risposta strutturale di un plinto di fondazione può essere equiparata a quella di una mensola incastrata in corrispondenza del pilastro e soggetta alla reazione del terreno che agisce dal basso verso l’alto. Sulla base di questo schema, i plinti possono essere classificati in due categorie principali, in funzione del comportamento rigido o flessibile della base:

  • plinti tozzi: sono progettati per fornire una risposta strutturale rigida poiché il rapporto tra l’altezza del plinto e la dimensione dell’ala dal filo del pilastro è maggiore di due. Sono, quindi, caratterizzati da un’altezza elevata rispetto alla base e possono assumere una forma a gradoni o a tronco di piramide con pendenza delle facce laterali compresa tra 45° e 60°. Lo spessore della sezione di calcestruzzo è sufficiente per resistere alle sollecitazioni di flessione e taglio. Il plinto tozzo può essere, quindi, privo di armatura metallica, a meno di una semplice griglia posizionata sulla base;
  • plinti snelli: forniscono una risposta strutturale flessibile in quanto il rapporto tra l’altezza dell’elemento e la dimensione dell’ala è minore di due. Sono soggetti al carico verticale trasmesso dal pilastro e alla reazione del terreno agente sulla base del plinto. I plinti snelli presentano forma parallelepipeda o a tronco di piramide con inclinazione delle facce laterali inferiore a 45°. L’armatura è sempre presente e le barre di acciaio sono posizionate in prevalenza sulla parte inferiore della base.

Plinti di fondazione prefabbricati

Nel caso di edifici con struttura a telaio prefabbricata, è sempre più diffuso l’utilizzo dei cosiddetti “plinti a bicchiere”. Si tratta di elementi strutturali prefabbricati dotati di un apposito alloggiamento, chiamato appunto “bicchiere”, che consente di posizionare il pilastro in modo efficiente e sicuro. I plinti a bicchiere si suddividono in diverse tipologie, di seguito elencate:

  • plinti a bicchiere con piastra di base rettangolare, adatti per utilizzi standard;
  • plinti a bicchiere a pianta quadrata, ideali per zone sismiche;
  • plinti con bicchiere prefabbricato e piastra di base realizzata in opera, utilizzati nel caso di sollecitazioni significative o di terreni caratterizzati da una portanza ridotta.

I plinti prefabbricati offrono diversi vantaggi, tra cui facilità nella posa in opera dei pilastri e un maggiore grado di controllo sulla qualità e sulla certificazione del manufatto. Questa tipologia di soluzione può essere particolarmente vantaggiosa per progetti che richiedono rapidità di esecuzione, precisione e affidabilità strutturale.

Come progettare le fondazioni su plinti

La progettazione delle fondazioni su plinti inizia solitamente con la conduzione di indagini geotecniche per ottenere informazioni sulle proprietà del terreno, come la capacità portante, la coesione, l’angolo di attrito e la presenza di falde acquifere. Si determinano, quindi, i carichi verticali e orizzontali che la struttura trasmette alle fondazioni.

In base alle prescrizioni fornite dalla normativa tecnica (NTC 2018), si procede con una serie di passaggi che prevedono il dimensionamento dell’elemento strutturale, la verifica delle sollecitazioni e la valutazione dell’interazione plinto-terreno.

Per quanto riguarda i plinti tozzi, si assume che le sezioni inflesse della mensola non si mantengano piane e ortogonali. Pertanto, il dimensionamento strutturale viene eseguito considerando il sistema tirante-puntone. Questo approccio tiene conto delle deformazioni e delle sollecitazioni che si verificano nell’elemento strutturale. Nel caso dei plinti snelli, per i quali vale il principio di conservazione delle sezioni piane, è possibile effettuare una verifica a punzonamento per garantire che il plinto sia in grado di resistere alle sollecitazioni senza collassare o subire danni.

Per semplificare e rendere più affidabile il processo di progettazione delle fondazioni su plinti, puoi affidarti all’aiuto di un software di calcolo strutturale con cui puoi:

  • scegliere il tipo di plinto che devi modellare (plinti zoppi e/o di forma tronco-piramidale);
  • inserire il plinto di fondazione ed effettuarne il dimensionamento indicando le proprietà (materiale, tipologia di terreno, geometria, ecc) in relazione ai carichi che la struttura dovrà sopportare . Per approfondire guarda il video tutorial “Come inserire i plinti di fondazione” con EdiLus;
  • effettuare il dimensionamento delle armature. Le armature del plinto vengono progettate in base alle sollecitazioni e alle forze che il plinto dovrà sopportare, assicurando che la struttura sia in grado di resistere a carichi verticali, orizzontali e di flessione. Durante il dimensionamento delle armature del plinto, vengono considerati diversi fattori, tra cui la capacità portante del terreno, la geometria del plinto, i carichi applicati e le normative di progettazione strutturale. Le armature vengono posizionate in modo strategico all’interno del plinto per garantire una distribuzione uniforme delle forze e per prevenire il cedimento o il collasso della struttura;

Dimensionamento armature plinti di fondazione |EdiLus

  • effettuare la verifica del punzonamento. Questo processo assicura che il plinto sia in grado di sopportare i carichi applicati senza cedimenti eccessivi o danni strutturali.

Verifica del punzonamento plinto di fondazione | EdiLus

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Pubblicato da Redazione Tecnica

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