Fondazioni indirette - Fondazioni a pozzi, fondazioni a pali e fondazioni a diaframma

Si tratta di un tipo di fondazione ormai in disuso. Consisteva nello scavo di un pozzo a profondità tali da trovare terreno adeguatamente resistente. Successivamente si procedeva al riempimento del pozzo, con gettata di calcestruzzo o con murature, ottenendo dei piloni sopra i quali poggiare (all'opportuna quota) la base della struttura portante. A loro volta i piloni potevano essere collegati tra di loro mediante travi o archi che rendevano più rigido  e solidale il sistema.

La fondazione a pali permette di raggiungere profondità del terreno adatte ad ottenere resistenze ai carichi sufficientemente resistenti, attraversando quegli starti del terreno di consistenza insufficiente.

A tale scopo è molto importante quella che viene definita "indagine geotecnica", che è un indagine volta allo stabilire il tipo di terreno e le sue caratteristiche fisico-meccaniche. L'indagine viene svolta fino alle profondità in cui si possa verosimilmente ritenere che i carichi produrranno effetti. Durante queste indagini vengono svolte delle prove penetrometiche che definiscono i valori di resistenza alla penetrazione e dell'attrito laterale. Queste prove sono eseguite attraverso l'infissione, a percussione o con opportuna pressione statica, di aste a punta conica.

I pali, come illustrato nell'immagine, possono essere di due tipi:

- pali appoggiati, in questo caso la capacità statica è conferita dal poggiarli su strati di terreno di consistenza adeguata al compito;

- pali sospesi, in questo caso la stabilità è data dall'attrito tra la superficie laterale del palo e il terreno.

Di conseguenza, come già detto, è proprio l'indagine geotecnica, e nello specifico la prova penetrometica, ad indicarci quale delle due tipologie di pali sia il caso di impiegare.

Le fondazioni a pali usualmente sono costituite da una serie di pali, distanziati tra di loro in base alla loro lunghezza e diametro, che vengono definiti palificata. 

La trasmissione dei carichi alla sommità dei pali da parte della struttura portante viene eseguita per mezzo di elementi di collegamento di forme simili ai plinti o alle travi rovesce (per approfondire i plinti andare qui, per approfondire le travi rovesce andare qui), dotati di irrigidimenti orizzontali.

Possono essere utilizzati diverse tipologie di pali in base alla differente tecnica di posa nel terreno.

Si tratta di fondazioni realizzate con pali i legno, calcestruzzo o acciaio. Questi pali vengono conficcati profondamente nel terreno per mezzo di una tecnica chiamata battitura. La battitura consiste nel fare cadere da una determinata altezza un pesante maglio (cioè un martello a due teste) in maniera tale che colpisca un certo determinato numero di vole (solitamente 10) in rapida successione, quest'azione viene denominata volata ed è eseguita con un battipalo (o berta). Successivamente a ciascuna volata viene misurata l'effettiva penetrazione del palo di fondazione nel terreno, che ovviamente via via che si susseguiranno le volate penetrerà sempre meno. Questa "battitura" ha fine quando si raggiunge un valore di penetrazione prefissato, chiamato rifiuto. Una volta giunti al punto di rifiuto i pali vengono tagliati ad un determinata altezza per formare il collegamento delle testate attraverso una gettata di calcestruzzo armato, realizzando in tal modo una struttura capace di ricevere i carichi che vengono trasmessi dall'edificio ripartendoli sui vari pali.

Tuttavia, risultano essere ormai in disuso a causa delle forti vibrazioni prodotte dalla battitura dei pali nel terreno, che essendo molto potenti possono raggiungere elevate profondità ed arrivare ad interessare la stabilità di edifici circostanti.

Erano usati nel passato ed in special modo in terreno paludoso o comunque instabili. Generalmente hanno un diametro che varia tra i 20/25 cm e lunghezza media di 6/8 m (ma mai oltre i 15 m). Sono preferiti legno di tipo pino e larice che poi vengono trattati per aumentarne la conservazione. Infatti, la testa del palo viene rinforzata da un elemento metallico, chiamato ghiera o corona, per aumentare la resistenza alla sfibratura causata dalla battitura, mentre la punta viene potenziata con l'installazione di un ulteriore elemento metallico, detto puntazza, che ne aumenta la capacità di penetrazione nel terreno.

I pali di calcestruzzo armato vengono prefabbricati già in stabilimento e possono arrivare ad una lunghezza massima di circa 30 metri. Inoltre, possono avere differenti sezioni, come:

- poligonale (palo Considère);

- circolare cava (palo SCAC);

- tronco conica, per aumentare l'attrito laterale con il terreno.

Possiedono un'armatura realizzata con ferri longitudinali e staffatura continua elicoidale, permettendo al palo di resistere alle sollecitazioni di trasporto e infissione. Per realizzare è necessario impiegare un calcestruzzo altamente resistente, costipato con vibrazione o centrifugazione.

Si tratta dei pali più comuni e più usati per il loro vantaggio nel poter essere costruiti con differenti forme e dimensioni in base all'esigenza e per la loro alta capacità di conservazione nel tempo anche in presenza di acque sotterranee.

I pali Franki sono realizzati adoperando dei tubi-forma alla cui estremità inferiore è applicato un tappo in calcestruzzo a consistenza umida, che deve essere ben aderente alla parete del tubo. Questo tappo, durante l'infissione, impedisce al terreno di entrare all'interno del tubo, e una volta giunti al punto di rifiuto o viene fatto uscire o costituirà la base del palo di calcestruzzo. Infatti, durante il sollevamento del tubo-forma viene eseguito il getto del calcestruzzo ed il suo costipamento. In questo caso il calcestruzzo riesce a penetrare per un piccolo tratto nel terreno circostante, e anche in quale fessurazione laterale, creando rigonfiamenti laterali, che aumentano l'attrito con il terreno, ed un aumento del diametro del palo.

I pali trivellati vengono realizzati attraverso l'asportazione del terreno. Questa tecnica permette di raggiungere elevate profondità, superando gli eventuali strati più resistenti (con l'ausilio di attrezzatura adeguata) che altrimenti non avrebbero permesso di avere un valido supporto alla fondazione. Un altro importante vantaggio derivante dalla sua adozione è quello di poter analizzare la natura del terreno degli strati attraversati, insieme al poter essere posto in opera senza produrre scuotimenti e vibrazioni del terreno.

L'asportazione del terreno viene effettuato con l'impiego di sonde, benne mordenti o altre attrezzature speciali a forma eliocodale, con il preciso scopo di penetrare nel terreno contemporaneamente al tubo-forma, impedendo in questo modo il franamento delle pareti del foro.

I pali trivellati possono essere di due tipi: pali benoto e pali radice.

I pali alla betoniche sfruttano le proprietà del fango betonico che è una poltiglia più o meno densa, costituita da un particolare tipo di argilla (la bentonite) impregnata d'acqua. La particolarità di questo fango è la sua capacità di assorbire notevoli quantità d'acqua.

Vengono usati sopratutto per terreni incoerenti che presentano falde acquifere superficiali.

La sua esecuzione prevede lo scavo della sezione del palo, che gradualmente viene reso sempre più profondo nel terreno mediante l'estrazione del materiale con l'ausilio di sonde o benne, e subito riempito con il fango betonico che riempirà ogni interstizio del terreno, prevenendo il franamento dello scavo per merito della pressione esercitata e a formare un importante barriera con l'acqua che potrebbe entrare dall'esterno. Di conseguenza il tubo-forma non è più necessario. Una volta giunti al punto di rifiuto si procede al getto del calcestruzzo mediante un imbuto che lo depone a partire dal fondo del palo, comportando lo sbordamento del fango che in questo modo potrà essere riutilizzato.

Nei casi in cui sia necessaria un armatura metallica, quest'ultima potrà essere calata direttamente nel fango fino alla base del palo e solo successivamente procedere al getto del calcestruzzo. 

Questa tecnica può giungere perfino a 60 metri di profondità e diametri fino a 250 cm.

I diaframmi costituiscono un tipo di fondazione utilizzata sopratutto in caso di necessità di opere di contenimento per sbancamenti adiacenti a edifici esistenti. Sono realizzati con tecniche simili a quelle dei pali alla betonite, ma vengono impiegate delle benne mordenti speciali che realizzano scavi larghi tra i 40 e 120 cm e con lunghezza da 150 a 300 cm. Anche qui viene utilizzato il fango betonico che permette di prevenire il franamento e rende possibile l'inserimento dell'armatura metallica ed il getto del calcestruzzo in modo da ottenere il diaframma.

Successivamente vengono scavati e gettati gli elementi contigui fino al completamento di una parete interna (paratia), che svolge il compito di contenimento del terreno via via che lo scavo va più in profondità. Vengono, inoltre, inseriti dei tiranti di ancoraggio per contrastare la spinta del terreno.