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STRUTTURE VERTICALI E ORIZZONTALI CONTROTERRA IN ASSENZA O IN PRESENZA D'ACQUA

architettura




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"STRUTTURE VERTICALI E ORIZZONTALI CONTROTERRA IN ASSENZA O IN PRESENZA D'ACQUA, IN FUNZIONE DELLA TIPOLOGIA, DELLA DESTINAZIONE D'USO E DELLE CARATTERISTICHE AMBIENTALI







Premessa



Le strutture verticali ed orizzontali controterra, come dice lo stesso nome, sono strutture poste direttamente a contatto con il terreno e svolgono un ruolo di fondamentale importanza per la stabilità e la sicurezza di qualsiasi fabbrica. Le prime, infatti, svolgono il duplice ruolo di strutture portanti dei carichi verticali trasmessi dalla sovrastante costruzione e di strutture di contenimento della spinta del terreno; le seconde, come le prime, rivestono la duplice funzione di contenimento del terreno e strutturale, che, in questo caso, consiste nel ricevere i carichi connessi con l'uso degli ambienti superiori e trasmetterli al terreno.

Queste strutture sono quindi in stretto rapporto con il terreno.  Infatti, "il tipo di terreno, le condizioni del sito, l'eventuale presenza d'acqua, nonché della destinazione d'uso ipotizzata determinano la forma ed il tipo di strutture verticali ed orizzontali da realizzare." Proprio perché si è compreso che il tipo di terreno determina scelte differenti di tipo strutturale a seconda della sua composizione già dal 1700 si è iniziato a portare avanti studi sistematici sul comportamento dei terreni. In tempi abbastanza recenti questi studi hanno dato origine ad una nuova disciplina, la "Meccanica dei terreni" , che si occupa dei terreni in rapporto al loro comportamento relativamente alla funzione statica di appoggio per qualsiasi tipo di costruzione. Questa disciplina mira allo studio approfondi 949d33j to del terreno su cui ci si accinge a costruire tramite analisi eseguite in loco al momento della fase progettuale, in modo che il progettista sia messo nella condizione di compiere scelte il più possibili adatte al sito e il più possibili sicure per il corpo di fabbrica. Le indagini sui terreni tendono a raccogliere tutti i dati sugli elementi che possono condizionare il comportamento delle strutture che vengono poste a diretto contatto con il suolo. Credo, quindi, che si possa affermare che le strutture verticali ed orizzontali controterra costituiscano dei veri e propri "vincoli" tra la struttura ed il terreno. Proprio per questa loro funzione di "vincoli" il dimensionamento delle strutture verticali controterra deve avvenire in modo tale che queste siano in grado di resistere alla pressione laterale del terreno e garantiscano resistenza e stabilità al ribaltamento e allo scorrimento oltre che al peso proprio; il dimensionamento delle strutture orizzontali controterra deve far sì che queste siano in grado di trasmettere al suolo le componenti delle reazioni vincolari determinate dai carichi e allo stesso tempo siano in grado di resistere alle reazioni del terreno.



Vista l'importanza che il terreno riveste in fase progettuale, ritengo opportuno soffermarmi sugli studi che si occupano del terreno.

La disciplina che si occupa di questo tipo di studi, come ho detto prima, è la "Meccanica dei terreni" o "geotecnica", disciplina che si è sviluppata in epoche recenti , ma che pone le sue basi nelle teorie settecentesche di Belidor, Coulomb, Rankine, Scheidig. Le indagini sul terreno vengono condotte da geologi e da geotecnici, che utilizzando trincee, pozzi, cunicoli, prelevano campioni di terreno a varie profondità. Questi campioni di terreno consentono di determinare la composizione fisica e stratigrafica del terreno, di determinare l'eventuale presenza d'acqua e la composizione granulometrica del terreno.

Le reazioni del terreno sono appunto studiate dalla "Meccanica dei terreni" e sono anche dette reazioni di sottosuolo. Queste reazioni possono essere lette e studiate su dei diagrammi sviluppati dopo opportuni studi sul terreno.  L'analisi di questi diagrammi ci permette di capire che le reazioni del sottosuolo non sono di un solo tipo, ma variano a seconda delle caratteristiche meccaniche e fisiche del terreno, dal materiale usato per la struttura, dalla forma e dalla dimensione della struttura , dai tipi di carico e dalla profondità del terreno a cui sono poste le strutture. L'analisi del terreno, inoltre ci rivela che le pressioni non si distribuiscono uniformemente sul terreno. E' quindi molto importante, secondo me, in fase progettuale non tralasciare i risultati egli studi effettuati sul terreno. Credo che questi studi vadano considerati parte integrante della progettazione di strutture che devono essere poste a diretto contatto con il suolo, perché questo ne condizione la forma e la scelta del materiale. Queste indagini sul terreno sono, però, molto onerose e non sempre vengono condotte prima di fare un progetto. Spesso ci si affida ad analisi più vecchie, effettuate su terreni vicini a quello interessato. Trovo che questo atteggiamento sia molto superficiale e poco sicuro, in quanto come si può notare già facendo delle riflessioni sommarie su quelle che sono le caratteristiche delle strutture verticali ed orizzontali controterra si può vedere come queste siano enormemente condizionate dalle caratteristiche del suolo su cui andranno ad appoggiarsi.

A questo proposito nel 1988 è stata introdotta una normativa (D.M.L.L.P.P. 11 marzo 1988), che regolamenta appunto le indagini da svolgere su un terreno in fase precedente alla progettazione. La norma prescrive l'obbligo di accompagnare il progetto con una relazione geotecnica fatta in seguito ad opportune analisi del terreno. Questa norma è molto importante perché impedisce che vengano fatti progetti superficiali che non tengano conto del territorio.

Inoltre, proprio per quanto concerne la progettazione di strutture poste direttamente controterra sono importantissimi gli studi fatti sul suolo prima della progettazione, perché consentono di rilevare la presenza d'acqua nel terreno, elemento che condiziona moltissimo la stabilità e la sicurezza di una struttura.

Ci si deve poi ricordare che quando si parla di strutture controterra si parla di strutture eseguite spesso a ridosso di uno scavo e quindi nella progettazione si deve tener conto del sito nel quale verranno eseguiti gli scavi. Uno scavo eseguito, senza aver fatto precedentemente delle analisi sul terreno, può infatti danneggiare eventuali opere esistenti o il paesaggio naturale stesso. Un'accurata indagine geotecnica fatta precedentemente allo scavo, mi permette invece di scegliere la tecnica di scavo più adatta al sito e di non danneggiare il paesaggio circostante allo scavo.

Il terreno, dunque, nella progettazione di strutture controterra deve essere considerato parte integrante del progetto per più fattori: la sicurezza dell'opera, l'influenza che può avere nella progettazione delle strutture, la conservazione del paesaggio esistente.


Svolgimento

Come abbiamo fin qui osservato, il terreno, il paesaggio, la funzione e la destinazione d'uso influenzano fortemente la progettazione di strutture verticali ed orizzontali controterra. Per questo motivo credo che adesso sia importante analizzare come si risponde in fase di progetto alle varie esigenze.

Sia le strutture verticali che quelle orizzontali controterra devono soddisfare principalmente tre fattori: resistere alla pressione del terreno (e all'eventuale spinta idrostatica dell'acqua se ci troviamo in presenza di terreni dove è ricca la presenza di questo elemento); difendere gli ambienti dall'umidità; rispondere alla destinazione d'uso.[7]

La parete verticale controterra deve sostenere masse spingenti di terreno in corrispondenza di dislivelli, talvolta si tratta di un'opera che fa parte del sistema di fondazione e attacco a terra di un edificio, con la formazione di scannafossi o di ambienti interrati, talvolta si tratta di opere di sistemazione del terreno (terrazzamenti, rilevati). In questo secondo caso il muro controterra, alla funzione statica rilevante, può dover associare una qualità estetica nel rispetto delle specificità delle preesistenze del paesaggio. A fronte di queste esigenze si ricorre ancora oggi alla soluzione di muri in pietrame, in mattoni di laterizio o in blocchi di calcestruzzo, al posto della efficiente soluzione in calcestruzzo armato. Poiché il muro controterra è sollecitato dal carico orizzontale del terreno, deve garantire resistenza al ribaltamento e allo scorrimento. A ciò si fa fronte fondamentalmente in due modi: riconducendo il carico orizzontale dovuto al terreno alla fondazione del muro, attraverso un peso rilevante del muro stesso e un allargamento della base fondale (muri a gravità e a scarpa); creando nel muro una capacità di resistenza a sollecitazioni di flessione, facendolo funzionare come una mensola verticale incastrata alla base o come una lastra nervata, vincolata alla base (murature armate o rinforzate).















Figura 1 Tipologie di muri controterra a-b) murature a scarpa a gravità; c) muratura armata



La prima soluzione appartiene alla tradizione: il muro a secco in pietrame, realizzato in buone pietre, ben ammorsate, in rilevante spessore; il muro di pietra con malta, con paramento ad opera incerta o quadrata; il muro con lesene e contrafforti.[8] In questo caso, "l'invito al ribaltamento al quale il muro è sollecitato è legato al costituirsi del momento ribaltante; al bilanciamento di tale momento può concorrere l'effetto del peso proprio della struttura di sostegno agente con un conveniente braccio di leva rispetto all'asse di rotazione, ovvero l'effetto incastro eventualmente presente alla base del muro, o ancora l'effetto di una sollecitazione ausiliaria, parallela in retta d'azione alla spinta, ed invitata ad agire ad una conveniente distanza rispetto all'asse di rotazione. Nel muro di gravità il parametro idoneo a soddisfare la stabilità dell'opera è rappresentato dall'effetto del peso proprio agente ad una opportuna distanza rispetto all'asse di ribaltamento, ovvero da un momento di primo ordine pari al prodotto del peso proprio P per una distanza p. Tale parametro si presenta tanto più vantaggioso, quanto meno importante risulta il fattore peso proprio: ciò porta automaticamente alla scelta di un profilo la cui caratterizzazione geometrica soddisfi da un lato l'esigenza di riduzione del peso e dall'altro consenta di operare con un braccio di leva più ampio: La soluzione del muro a scarpa risponde appunto a tutti questi requisiti.











Figura 2 Muro a scarpa (Schema dei momenti)


Un ulteriore alleggerimento si può ottenere localizzando i momenti stabilizzanti lungo lo sviluppo del muro in corrispondenza dei contrafforti. Questa soluzione si presenta particolarmente vantaggiosa, perché consente di sopportare, fra gli interassi dei contrafforti, una parte di massa muraria la quale, per essere molto prossima al ribaltamento, risulta certo essere mal sfruttata ai fini stabilizzanti per mancanza di braccio di leva. Per ridurre le flessioni a cui la parete di collegamento tra i successivi contrafforti è soggetta, si può conferire a questa una forma arcuata, il che consente di aumentare gli interassi."[9]












Figura 3: muro con contrafforti

"Il muro a mensola o nervato è generalmente una muratura armata in mattoni o blocchi, del tipo ad una armatura concentrata o del tipo ad una armatura diffusa e contrafforti esterni o speroni nel terreno.

Il muro a scarpa ha un'inclinazione che è funzione della sua altezza; per altezze fino a 5m assume generalmente un'inclinazione del parametro esterno del 20%, mentre il parametro interno conroterra è verticale; per altezze superiori anche il parametro interno viene inclinato (inclinazione del 10% circa continua o a riseghe), in ogni caso lo spessore del muro non è mai minore di 45-50 cm.

La muratura ordinaria in mattoni o blocchi è comunque preferibilmente utilizzata nelle murature controterra per muri di altezza non superiore a 1,5m; per altezze superiori fino a 5m, la soluzione più conveniente è quella della muratura armata: a cavità in cemento armato o ad armatura concentrata."




















Figura 4: Muro controterra armato: l'armatura è posta in tasche dello spessore di una testa realizzate nella muratura di interasse generalmente di 1m, ma che può essere portato anche a 2,5-3m, introducendo delle armature di rinforzo nei letti orizzontali della muratura ed interassi non superiori a 60cm.



"Per altezze intorno ai 3m le nervature in c.a. sono ispessite alla base del muro e per altezze ancora superiori si adottano murature contraffortate o speronate, o murature precompresse.

Quando ci troviamo in terreni dove vi è molta presenza di acqua, le strutture controterra devono essere progettate ed eseguite in modo da resistere alla spinta idrostatica dell'acqua oltre che a quella del terreno (una struttura immersa in 1m di acqua, per il principio di Archimede subisce una pressione di 1000 Kg per metro cubo). Per questo motivo la progettazione va eseguita seguendo precisi accorgimenti, quando ci troviamo in situazioni dove c'è abbondante presenza di acqua.

Generalmente quando la spinta è molto forte si ricorre al muro a gravità, che avendo un peso proprio elevato riesce a contrastare la forza esercitata dal terreno e dall'acqua. Questo muro ha, però, dimensioni molto grandi e quindi per metterlo in opera ha bisogno di molto spazio. Generalmente è eseguito in cemento armato, in quanto è il materiale che ha maggior resistenza. Quando la spinta dell'acqua è minore si preferisce utilizzare strutture più leggere come ad esempio il muro con setti o muri a gravità a sezione più piccola con alla base una specie di "piede" che serve appunto a contrastare la spinta dell'acqua e del terreno che provocherebbe una rotazione. Questi due tipi di muri hanno sezione più piccola e quindi permettono di sfruttare meglio lo spazio interrato. In tutti e tre i casi, però, all'esterno del muro viene posto uno strato drenante che serve per allontanare l'acqua dalla struttura, diminuendo, così, la pressione esercitata su quest'ultima, canalizzando appunto l'acqua sul fondo.

Per la messa in opera di queste strutture, durante gli scavi si ricorre all'utilizzo di strutture provvisorie, le ture, che servono a contenere la fuoriuscita dell'acqua durante la messa in opera delle murature (la tura è un sistema di contenimento impermeabile dell'acqua). Se il livello dell'acqua non supera i 2 m, si può ricorrere ad una tura semplice costituita da una parete di tavoloni di legno. Per altezze maggiori, ma inferiori a 4 m, la tura è formata da due paratie di legno poste ad una certa distanza e riempite di argilla, che rende il sistema assolutamente impermeabile. La paratia di legno è formata da tavoloni con la costola sagomata a coda di rondine od a V, chiamati palancole, con punta rinforzata da lamiera o da speciali puntazze, per facilitarne l'infissione nel terreno. Le ture vengono costruite a formare un perimetro chiuso che racchiude lo spazio della struttura; l'acqua che riaffiora dal basso deve essere eliminata con il continuo pompaggio, per avere la possibilità di lavorare in ambiente asciutto. L'impiego di legname per le ture risulta piuttosto costoso, anche per il notevole sfrido del materiale che in presenza d'acqua si deteriora. Sono state studiate palancole di acciaio di forma adatta a sostenere notevoli pressioni dell'acqua e di facile infissione. La larghezza della palancola di acciaio è di circa 40 cm, con lo spessore variabile da 8 a 20 mm e di lunghezza fino a 10 m. I bordi sono sagomati in modo da ottenere un facile incastro una con l'altra; l'infissione nel terreno avviene mediante un battipalo, con maglio molto pesante. La palancola metallica è molto pratica e permette una rapida esecuzione della recinzione della zona che deve essere scavata . Quando la spinta dell'acqua è molto forte, le paratie non vengono smontate, ma restano nel terreno quali opere definitive a costituire diaframmi di contenimento. Questo tipo di paratie è realizzato in calcestruzzo armato. Lo spessore della palancola in C.A. è notevole da 25 a 35 cm; la larghezza varia da 40 a 45 cm; ne esiste anche un tipo sottile e largo 1m. I bordi di questo tipo di palancole sono sagomati in modo da ottenere un buon incastro e la parte terminale è a punta allo scopo di facilitare l'infissione , che avviene per battitura. Questo tipo di rafforzamento della struttura non implica l'utilizzo di grandi aree, in quanto interessa solo l'area delle scavo in cui verrà posta la struttura e, quindi, è una tecnica molto utile per rafforzare un terreno acquoso in aree urbane.[10]



Quando anche questo tipo di rafforzamento della struttura non è sufficiente si interpone una membrana, fatta di materiali molto resistenti, tra il diaframma (le palancole in C.A.) e la struttura. Generalmente si ricorre a questo tipo di struttura quando siamo in presenza di scavi molto profondi. Per scavi a media profondità invece la membrana si inserisce tra una vasca, che è una sorta di intercapedine e la struttura; la muratura esterna dell'intercapedine serve per sorreggere i carichi del terreno e dell'acqua, mentre la struttura regge soltanto il proprio peso. Per scavi non molto profondi, invece, la membrana resistente poggia esternamente sulla struttura ed internamente sulla vasca.

Il muro controterra deve essere protetto dall'acqua del terreno con strati di impermeabilizzazione e di drenaggio; l'umidità, infatti, ne riduce la resistenza meccanica; è bene inoltre prevedere delle aperture sul fronte per lo smaltimento dell'acqua drenata."[11] Quando ci si trova in un terreno ricco di acqua per renderlo più compatto e meno pericoloso per le strutture che vi vengono poste a contatto si usano diverse tecniche: il drenaggio, la compattazione, il costipamento ed il congelamento. Ritengo opportuno, vista l'importanza che rivestono, soffermarmi su queste tecniche.

Si ricorre alla tecnica del drenaggio in terreni limosi, argillosi o sabbiosi con eccesso di acque di infiltrazione. Il drenaggio tende a ridurre la quantità di acqua nel terreno e può essere eseguito con vari metodi: la costruzione di pozzi drenanti, nei quali si raccoglie l'acqua in eccesso che viene poi estratta con pompe; la costruzione di pali di sabbia, adatti a terreni argillosi ed impermeabili: lo scavo del palo può essere effettuato con acqua ad alta pressione, mediante un tubo metallico fornito di ugello, non appena si raggiunge la profondità stabilita si riempie la cavità del palo con sabbia piuttosto grossa.











Figura 5:Pozzi drenanti


La compattazione si usa per ottenere il consolidamento del terreno in profondità e si può adottare o il metodo della vibroflottazione: nel terreno viene infilato un tubo sfruttando l'azione dell'acqua ad alta pressione che fuoriesce dall'ugello, il tubo nell'infilarsi nel terreno ha un movimento vibratorio che riduce gli spazi tra granulo e granulo; oppure si può usare il metodo del vibrointasamento che viene eseguito con la stessa apparecchiatura, ma in terreni più coerenti, e quindi il fenomeno di assestamento avviene in misura minore, per questo il tubo drenante tende a formare una cavità che poi viene riempita di ghiaia.














Figura 6: a)Metodo di vibroflottazione, b)compattazione mediante vibrointasamento


Il costipamento che attualmente consiste nell'esecuzione di una serie di piccoli pali, micropali, che possono essere utilizzati in vari modi (simili a palafitte).

Il congelamento è un trattamento che permette di eseguire lo scavo del terreno per preparare le strutture di fondazione senza opere provvisionali di sostegno e senza pompaggi dell'acqua di infiltrazione. Il procedimento è notevolmente costoso. E' una tecnica adatta a terreni costituiti essenzialmente da sabbie e limi e contenenti notevoli quantità d'acqua. In pratica si tratta di circondare il terreno che interessa la struttura con una serie di tubi, che costituiscono una lunghissima grande serpentina di raffreddamento, nella quale viene fatto circolare l'azoto liquido o un altro fluido refrigerante.[12]













Figura 7:Congelamento del terreno


Le opere di pompaggio che mirano a far abbassare il livello della falda freatica nella zona di interesse dell'edificio, vengono eseguite anche durante gli scavi (che sono parte integrante della messa in opera delle strutture controterra), quando la profondità a cui si opera è maggiore di quella della falda freatica. Gli scavi e la messa in opera delle strutture controterra deve difatti avvenire per lo più all'asciutto. L'abbassamento della falda freatica si ripercuote anche nelle zone adiacenti e può provocare, a seguito del prosciugamento dei terreni, cedimenti, per costipazione, negli edifici preesistenti.

"Lo scavo si esegue con macchine escavatrici di diverso tipo. Se il terreno è roccioso gli strati superficiali, disgregati o facilmente disgregabili, devono essere rimossi ricorrendo a perforatrici, martelli pneumatici e talvolta agli esplosivi. La terra rimossa deve essere spostata e se non è utilizzata sul posto per sistemazioni esterne, deve essere trasportata altrove. Tutto ciò ha dei costi, sui quali incide notevolmente il tempo del lavoro necessario, per cui tenuto conto delle condizioni geologiche del sito e dei vincoli imposti dalle condizioni al contorno del luogo di intervento(accessibilità dei mezzi di movimento terra, impatto sulle costruzioni vicine ecc..), la configurazione dello scavo viene definita in modo da semplificare la realizzazione dello scavo stesso, delle strutture di sostegno delle pareti scavate. Se l'area di scavo può essere più ampia di quella su cui insisterà l'edificio, le pareti dello scavo possono essere effettuate con un andamento inclinato o gradonato, tale da rispettare il naturale declivio delle terre in rapporto all'attrito, così che non si verifichino smottamenti. Ma se il terreno è particolarmente franoso, o lo spazio disponibile è circoscritto da proprietà vicine, lo scavo viene effettuato con pareti verticali e la terra deve essere sorretta con opere di sostegno che possono essere provvisorie o realizzate come strutture permanenti nell'edificio (diaframmi di cemento armato, paratie o palancolate)."[13] Nei casi in cui però, ci si trovi a scavare in zone che sorgono in prossimità di strade, o di altre costruzioni, le opere di scavo, sono più difficoltose, perché oltre a tener conto della composizione del terreno, devo considerare anche le costruzioni esistenti. La rimozione del terreno in entrambi i casi, quindi deve avvenire senza danneggiare il territorio (provocando il rischio di frane e smottamenti), e non deve intaccare il patrimonio edilizio esistente. Quando andiamo ad eseguire scavi nei centri storici, o in località densamente costruite, generalmente si inseriscono nel terreno dei cordoli guida, che hanno la profondità dello scavo; questi cordoli, sono strutture provvisorie che servono a guidare la macchina, che preleva terreno tra 2 cordoli, facendola lavorare nel miglior modo possibile. La macchina, quindi, scava fino all'altezza prestabilita in presenza di acqua miscelata a bentonite, che penetra nel terreno tappando i pori di quest'ultimo, rendendolo più stabile. La macchina che scava lavora per tratti che non superano i 2-2,5 m di profondità. Quando la cavità tra i due cordoli è realizzata vi vengono calate all'interno delle strutture in acciaio, dove poi si andrà a gettare il calcestruzzo, fino a completare la lamella. Il terreno viene scavato in sequenza per renderlo più stabile, e poi viene riempito con lamelle in sequenza. A questo punto, realizzata la parete perimetrale, inizia lo scavo vero e proprio. Le lame di calcestruzzo vengono forate obliquamente e vi vengono inseriti dei tiranti nei quali viene gettato del calcestruzzo. Questi tiranti, detti "passivi" esercitano un attrito sul terreno che serve per sostenere lo scavo. Arrivati alla profondità desiderata si è realizzato la buca nella quale andrò ad inserire la mia costruzione (parcheggi..), che sarà stabile per le operazioni fatte in precedenza e che non intaccherà il patrimonio edilizio esistente. Quando invece si va ad eseguire degli scavi in presenza di una strada in una zona aperta si eseguono degli sbancamenti, che dovranno essere eseguiti in maniera tale de non provocare danni alla struttura precedente. La tipologia di scavi più facile, si verifica quando ci si trova in una zona di aperta campagna, in lontananza di costruzioni ed infrastrutture di collegamento.

Sulla lunghezza del muro, date le condizioni di esposizione e di variazione igrometriche, vanno realizzati dei giunti in grado di assorbire i movimenti dovuti a dilatazioni e ritiri.[14]

Generalmente le pareti controterra ai piani interrati degli edifici sono realizzate in calcestruzzo armato; esse svolgono il duplice ruolo di strutture portanti dei carichi verticali trasmessi dalla costruzione sovrastante e di strutture di contenimento della spinta del terreno.[15]












Figura 8: Parete di fondazione in calcestruzzo armato


Quando è richiesta una migliore ventilazione dei locali interrati, viene realizzata la cosiddetta intercapedine mediante una parete situata all'esterno del filo di costruzione dell'edificio: tale parete esterna assume la funzione di contenimento della spinta del terreno, mentre la struttura portante dell'edificio ed il tamponamento dei piani interrati possono essere eseguiti con altre soluzioni costruttive.[16] Questa intercapedine, talvolta è praticabile, fa sì che l'aria circoli, e poiché manca ogni forma di contatto diretto con il terreno garantisce la massima protezione. Si preferisce però impermeabilizzare la parete verso lo scannafosso per aumentare la sicurezza da ogni possibile penetrazione di umidità che potrebbe determinarsi per effetto di condensazioni e infiltrazioni di acqua. Come per i migliori drenaggi tutti gli scannafossi hanno in basso, al raccordo orizzontale fra le due pareti che può costituire il percorso di ispezione, una cunetta per la raccolta ed il convogliamento delle eventuali acque che potessero penetrare filtrando attraverso la parete retta. Queste acque, con apposita pendenza vengono condotte in pozzetti di raccolta che, a loro volta, collegati con un sistema fognante, le trasferiscono alla fognatura principale. Talvolta in caso di notevole profondità di tali pozzetti, lo smaltimento delle acque raccolte avviene per pompaggio con pompe automatiche con scatto a galleggiante, per far sì che sia comunque mantenuta l'acqua al di sotto del livello della cunetta. In altri casi, quando il terreno sottostante presenti buona impermeabilità, l'acqua dello scannafosso può essere convogliata in pozzetti di smaltimento situati ad opportuna distanza da ogni genere di costruzione.















Figura 9: Intercapedine per la ventilazione dei locali interrati




Più comunemente le membrature murarie vengono protetti con interventi di impermeabilizzazione diretta. Questa soluzione si utilizza quando si vuole ottenere una soluzione di continuità fra le fondazioni e la muratura sovrastante. Si risolve il problema con uno strato di impermeabilizzazione che può essere tipo cartonfeltro bitumato, asfalto, resingomma. Un'altra soluzione per arginare i problemi di umidità è quella del drenaggio, che una soluzione migliore della precedente in quanto al trattamento della parete si aggiunge un'ulteriore protezione con l'interposizione tra la parete ed il terreno di un materiale pietroso per far sì che l'acqua che può venire a trovarsi nel terreno, arrivata allo strato sassoso, dove circola l'aria non arrivi a contatto con la parete muraria, in parte disperdendosi per ventilazione ed in parte calando tra le pietre verso il basso.[18]



Per quanto riguarda le strutture orizzontali controterra i problemi da considerare sono gli stessi delle strutture verticali. La forma, il materiale usato, la funzione, il terreno su cui poggiano quindi anche in questo caso determinano la progettazione della struttura.

Le strutture orizzontali controterra, quindi, come quelle verticali devono resistere alla pressione del terreno e all'eventuale spinta idrostatica dell'acqua in terreni ricchi di questo elemento e difendere gli ambienti dall'umidità.

Quando si deve operare in presenza di acque permanenti e si risulta troppo costoso o impossibile eseguire le paratie di contenimento ed il relativo prosciugamento, si può ricorrere ai cassoni. I cassoni a cielo aperto sono costituiti da grandi parallelepipedi con le pareti in C.A. senza fondo e senza coperchio, costruiti fuori opera o direttamente sul posto.  I bordi inferiori del cassone sono a punta protetta da lamiera per facilitare l'affondamento nel terreno; lo scavo viene fatto a benna mordente all'interno del cassone impermeabile e man mano che il materiale viene estratto, il cassone affonda da solo per il suo grande peso proprio. Raggiunta la profondità stabilita si pompa l'acqua e viene effettuato il getto del calcestruzzo. Con questo sistema si può arrivare facilmente a profondità di 15-20m. I cassoni galleggianti, sono invece chiusi alla base; vengono costruiti fuori opera e poi varati in acqua nel punto stabilito, riempiti di pietrisco e di ghiaia ed appoggiati su un letto di ghiaia preparato in precedenza.

Come abbiamo visto parlando del terreno, nel sottosuolo i vari strati di sedimento impermeabile, molte volte sono alternati con altri permeabili; in questi ultimi si depositano e scorrono le acque meteoriche di penetrazione che formano le cosiddette falde freatiche. Queste falde acquifere possono trovarsi a varie profondità e a seconda della giacitura degli strati che le contengono, talvolta arrivano ad affiorare fino al piano di campagna. Per questo motivo, nei periodi piovosi si arriva alla saturazione della capienza degli strati permeabili e l'acqua va ad inserirsi tra gli strati impermeabili creando una vera e propria pressione idrostatica nel terreno circostante la falda. Sotto questa spinta, e per fenomeni di capillarità l'acqua si propaga e risalendo nel terreno può arrivare in contatto con le membrature che vi affondano. Essendo le membrature a contatto diretto col terreno sempre più o meno porose, ancora per un fenomeno di capillarità, l'acqua risale in esse prima nella parte interrata e poi anche nelle parti fuori terra fino alle zone di evaporazione. Così, comincia un fenomeno irreversibile che condiziona la presenza di umidità nella membratura aggredita con tendenza a continua e lenta espansione e successiva degenerazione. Da questo nasce la necessità di provvedere già in fase di progetto una serie di opere atte ad impedire l'insorgenza di così grande fenomeno mediante appropriate protezioni contro l'umidità. La soluzione ottimale si ottiene quando si impedisce il contatto diretto con l'acqua, anche sotto forma di vapore, con le opere da proteggere. Ciò si ottiene con la costituzione fra il terreno e le stesse di una intercapedine d'aria o con adeguate superfici impermeabili. La condizione diventa ottimale, se l'aria può circolare con moti convettivi naturali e ciò si può realizzare mediante l'esecuzione di bocchette di areazione. I sistemi più comunemente usati per la protezione degli orizzontamenti sono: l'impiego di solai, quando il supporto non ha contatti con il terreno; l'impiego di gattaiolati, quando l'appoggio sul terreno è discontinuo; l'impiego di vespai, quando la membratura poggia direttamente sul terreno. La prima soluzione permette la ventilazione. Il gattaiolato è costituito da tante piccole porzioni di solaio poggiati su setti murari intervallati tra loro da un interasse pari alla dimensione di un tavellone o, come usato anticamente dalla possibilità di fare piccole volticciole fra i muretti. La barriera impermeabile in questo caso, si ottiene creando una barriera alla sommità o alla base dei muretti con controfeltro bitumato, asfalto colato, resingomma, materia plastica o simile. Il vespaio è ottenuto dall'accostamento di pezzi di pietrame messi per costola uno accanto all'altro direttamente appoggiati sul terreno oppure con l'uso di grossi ciottoli di fiume anche se meno adatti. Queste pietre vengono sistemate non come massicciata ma facendo sì che si formi una continuità di spazi vuoti fra i pezzi; vuoti, che collegandosi con appositi fognoli fatti rudimentalmente con le stesse pietre sistemati lungo le murature e raccordati, nel senso della circolazione determinata dalle bocchette sulle pareti esterne, con fognoli principali che consentiranno all'aria una libera circolazione.[20]















Figura 10:                                                                Figura 11:

Soluzione del gattaiolato                                                                                                                     Soluzione del vespaio


Generalmente sono conglomerati cementizi poggiato su uno strato di pietrame di cava di grossa e media pezzatura che ha funzione drenante.[21]













Figura 12: Struttura di contenimento orizzontale


A volte lo strato drenante di pietrisco non è sufficiente ad arginare l'umidità è quindi tra il terreno e la struttura orizzontale si inserisce una camera d'aria che serve appunto per far respirare la struttura. Se non si prendessero questi accorgimenti il solaio si inumidirebbe e perderebbe di resistenza. A volte si evita di interporre la camera d'aria tra terreno e struttura coprendo il solaio con un telo impermeabile, ma in questo modo il solaio vive in una sorta di camera separata che impedisce l'evaporazione dell'umidità e crea un "ristagno di vapore acqueo".[22]















Figura 13: Struttura di contenimento orizzontale controterra costituita da massetto in cls armato posto su supporto aerato mediante cunicoli e prese d'aria esterne.




Conclusioni


Posso quindi concludere che progettare strutture controterra non è una cosa molto veloce e semplice, se non vogliamo farlo superficialmente e mettendo a repentaglio la sicurezza di coloro che usufruiranno della struttura e la salubrità dell'ambiente che andremo a progettare, in quanto i fattori da considerare sono molteplici. Primo tra tutti, come ho già detto prima è da considerare il rapporto tra le strutture e il terreno, il quale influenza moltissimo sia la progettazione, sia la durata dell'opera. Come abbiamo, infatti, fin qui visto, la scelta di un tipo di struttura piuttosto che un'altra, il tipo di materiale usato dipendono dal terreno in cui andiamo ad operare. Inoltre conoscere la composizione del terreno, ci permette di prevedere eventuali problemi di cedimento della struttura dovuti ad una spinta troppo forte dell'acqua ed eventuali problemi legati all'umidità, e quindi di risolverli in fase progettuale. La presenza di acqua in un terreno, infatti influenza notevolmente le strutture. Queste infatti, vengono dimensionate e scelte in modo da resistere ad una pressione idrostatica molto grande, ed inoltre vengono trattate in modo da non insorgere in problemi legati all'umidità.

Il problema dell'umidità, è, infatti un problema molto grande, in quanto, può causare un degrado delle strutture con il passare del tempo, ed in tempi molto più brevi, può dare origine a luoghi insalubri. Un altro elemento importante in fase progettuale è la funzione che dovrà avere l'edificio non appena portato a compimento. La funzione anche in questo caso può determinare delle scelte progettuali differenti (ad esempio il problema dell'umidità sarà risolto diversamente in una struttura abitabile o in un parcheggio).

Ritengo quindi che non si debbano fare progetti avventati e superficiali, per impiegare meno tempo e spendere meno soldi, in quanto una progettazione avventata può portare a danni irreversibili per la struttura, e a pericoli per i fruitori di tali strutture in tempi relativamente "lunghi", mentre in tempi meno lunghi può portare alla nascita di luoghi insalubri, e poco vivibili.











































Bibliografia



M.C. Torricelli, R. Del Nord, F. Pelli "Materiali e tecnologie dell'architettura", Ed. Laterza, 2001


G.K. Koenig, B. Furiozzi "Corso di tecnologia delle costruzioni. Volume II. Strutture di fabbrica", Ed. Lemmonier, 1995


Chiostri, Furiozzi, Pilati, Sestini "Tecnologia dell'architettura", Ed. Alinea


U. Alaisa "Corso di costruzioni", Ed. Sei


C. Amerio, G. Canavesio "Tecniche ed elementi costruttivi, volume IV", Ed. Sei


"Costruire a regola d'arte_ Strutture", Ed. BE-MA


Pizzetti, Trisciuolo "Principi statici e forme strutturali" Ed. UTET


A. Casolini "Doradus 3_ Muratura", Ed. Dario Flaccovio, 1997


G.B. Ormea "Teoria e pratica nelle costruzioni" Vol. II, Tomo II



Cfr. riferimento bibliografico n°8

Cfr. riferimento bibliografico n°3

Cfr. riferimento bibliogarfico n°8

Cfr. riferimento bibliografico n°3

Cfr. riferimento bibliografico n°3

Cfr. riferimento bibliografico n°4

Cfr. riferimento bibliografico n°9

Cfr. riferimento bibliografico n°1

Cfr. riferimento bibliografico n°7

Cfr. riferimento bibliografico n°2

Cfr. riferimento bibliografico n°1

Cfr. riferimento bibliografico n°2

Cfr. riferimento bibliografico n°1

Cfr. riferimento bibliografico n°1

Cfr. riferimento bibliografico n° 5

Cfr. riferimento bibliografico n° 5

Cfr. riferimento bibliografico n°1

Cfr. riferimento bibliografico n°2

Cfr. riferimento bibliografico n°2

Cfr. riferimento bibliografico n°2

Cfr. riferimento bibliografico n°6

Cfr. riferimento bibliografico n°2







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