I cedimenti possono essere stimati ma non calcolati esattamente, a differenza della capacità portante delle fondazioni le cui formule danno risultati abbastanza attendibili (da un’esperienza oramai consolidata) e ci mettono al riparo dal punto di vista della sicurezza.
Tuttavia questo fatto non deve spaventare, infatti le costruzioni riescono a sopportare dei cedimenti, senza per questo subire delle conseguenze circa la sicurezza o la funzionalità. Innanzi tutto distinguiamo tra: cedimenti assoluti e cedimenti differenziali.
Cedimenti differenziali: come tenerli sotto controllo?
Essendo i secondi causati da valori del cedimento variabili sotto al piano della fondazione. Infatti, se una fondazione cedesse rigidamente e costantemente in ogni punto, potrebbe aversi un affondamento di tutta la struttura fondale che non pregiudicherebbe la funzionalità della struttura stessa, a meno che il cedimento ΔH (fig.1a) non assuma valori notevoli tali da mettere in crisi, ad esempio, gli apparati impiantistici.
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Nel caso di figura 1b si hanno cedimenti diversi, che producono una rotazione rigida dell’opera, come nel caso della famosa torre di Pisa, che, pur se non fa nascere delle fessure o delle coazioni negli elementi portanti o secondari, può comunque pregiudicare la funzionalità del manufatto. La situazione peggiore si ha quando, come indicato in figura 2, si hanno cedimenti differenziali che fanno insorgere deformazioni nella struttura e che possono creare pericoli per le strutture secondarie (tamponature e tramezzature), fino ad interessare, per elevati valori, le strutture portanti.
Al fine di tenere sotto controllo i cedimenti differenziali si considera il rapporto Δh/L, dove con Δh si indica la differenza di cedimento tra due punti distinti della fondazione e L rappresenta la distanza tra i due punti considerati. Molti Autori hanno fornito dei valori limiti per evitare problemi con le sovrastrutture, ad esempio alcuni di loro per le strutture in muratura forniscono i seguenti valori da non superare per non fare innescare fessurazioni:
2 ∙ 10−4 per B/H = 1
4 ∙ 10−4 per B/H = 5
avendo indicato con B il lato più corto e con H l’altezza dell’edificio. In generale possono essere considerati i seguenti valori indicativi come limiti da non superare:
A volte il cedimento differenziale viene stimato sulla base del cedimento massimo, infatti, se il cedimento fosse nullo, anche quello differenziale sarebbe tale. Maggiore è il cedimento massimo, maggiore è la probabilità di averne uno differenziale, pertanto a volte si pone, detto w il cedimento differenziale e ΔHmax quello massimo verticale:
w = kΔHmax
In via del tutto indicativa può porsi k = 3/4.
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Classificazione cedimenti in base al tipo di terreno
Tornando ai cedimenti, abbiamo detto che non siamo capaci di valutarne il valore con esattezza ma di farne una stima con una certa precisione. Per quanto possa sembrare poco razionale questa cosa, possiamo comunque stare tranquilli, in quanto, abbiamo visto che le costruzioni, per loro natura, possono sopportare dei cedimenti sia assoluti che differenziali quindi, il compito non sarà tanto quello di essere precisi nel loro calcolo ma di capire se il cedimento sarà di 20 mm o di 200 mm. Infatti, l’incertezza nella determinazione possiamo riassorbirla nella capacità delle strutture di non perdere la loro funzionalità sotto determinati valori del cedimento.
In definitiva, gli strumenti che abbiamo a disposizione non riusciranno mai ad essere rigorosi, sia per le caratteristiche di disomogeneità del terreno, sia per i modelli approssimativi dei carichi e del terreno stesso; tuttavia, sono abbastanza precisi per darci dei valori che consentiranno di dire se quella fondazione è adatta o no per il tipo di struttura in esame.
A questo punto dobbiamo ancora dire che i cedimenti si distinguono in tre diverse aliquote:
- cedimenti immediati;
- cedimenti di consolidazione;
- cedimenti viscosi.
I primi sono quelli che si manifestano immediatamente dopo l’applicazione del carico e che hanno una forte componente elastica. Se esaminiamo, ad esempio, un camion carico che cammina su un terreno, spesso si nota come al passaggio della gomma il terreno si abbassi e appena la gomma è passata il terreno si rialzi mostrando un comportamento elastico. Nei terreni granulari i cedimenti sono quasi sempre immediati, in quanto dotati di elevata permeabilità.
I cedimenti per consolidazione riguardano, invece, i terreni a grana fine (argille e limi) che, essendo dotati di bassa permeabilità, impiegano del tempo a far estinguere le sovrappressioni interstiziali.Tali cedimenti avvengono nel tempo, generalmente si estinguono nell’arco di 1-7 anni, tuttavia, nel caso della torre di Pisa, ad esempio, sono durati più di 700 anni.
Infine, i cedimenti viscosi hanno inizio alla fine della consolidazione, continuano per tempi molto lunghi e riguardano il comportamento viscoso dei materiali granulari.
Articolo originariamente pubblicato su Ingegneri.cc. è estratto dal volume Progettazione strutturale e normativa tecnica: Eurocodici e NTC 2018.
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