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Siccità e cedimento del terreno di fondazione

I cedimenti del terreno di fondazione manifestano un comportamento stagionale molto carattistico, con un massimo nei mesi estivi e un minimo in autunno e inverno.
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Il cedimento del terreno di fondazione, un dissesto assai comune


Il cedimento del terreno di fondazione rappresenta una delle principali cause di dissesto strutturale negli edifici con pareti portanti e fondazioni continue in calcestruzzo non armato o murature di mattoni e/o pietrame.

Grave lesione strutturale dovuta al cedimento del terrenoGrave lesione strutturale dovuta al cedimento del terreno, by Uretek



A differenza infatti delle strutture a telaio con travi e pilastri di acciaio o cemento armato, gli edifici in muratura presentano una limitata capacità di deformazione e una scarsa tolleranza agli assestamenti differenziali.

Ciò implica la comparsa di un quadro fessurativo facilmente riconoscibile, in quanto tendenzialmente simmetrico e formato da lesioni a taglio diagonale e/o archi di scarico naturali; normalmente accompagnato da altri segni caratteristici come lesioni e avvallamenti nei pavimenti del piano terra, la deformazione dei vani delle aperture e la perdita dell’orizzontalità di cornicioni e marcapiani.

Lesioni per il cedimento del terreno al centro della facciata di un edificio storicoLesioni per il cedimento del terreno al centro della facciata di un edificio storico - Immagine arch. Matteuzzi



Un’altra caratteristica peculiare di questi dissesti è il loro ciclo stagionale, con un massimo nei mesi caldi e un minimo in autunno e inverno: questo comportamento non è però causale, ma è correlato direttamente alle cause e all’evoluzione di tali dissesti.


Principali cause del cedimento del terreno di fondazione


In generale, i cedimenti del terreno si manifestano quando la portanza del suolo (cioè la sua capacità portante) risulta inferiore ai carichi verticali trasmessi dalle strutture sovrastanti, oppure quando avvengono modifiche significative nella distribuzione delle tensioni o nella composizione del terreno: questi casi sono anzi più frequenti.

Il cedimento viene però innescato anche da episodi contingenti, spesso concomitanti.


Variazioni del contenuto d’acqua nel terreno


Una delle cause principali, nonché maggior responsabile dei cambiamenti stagionali dei cedimenti del terreno, è la variazione del suo contenuto d’acqua per eccesso o per difetto.

Lesioni a taglio diagonale per un grave cedimento del terrenoLesioni a taglio diagonale per un grave cedimento del terreno - Foto arch. Matteuzzi



Il prosciugamento dei terreni coesivi come le argille, particolarmente significativa soprattutto nei mesi estivi, comporta infatti una riduzione del volume del suolo, con conseguente abbassamento dello stesso, creazione di tensioni a taglio diagonale nelle fondazioni e nelle murature portanti, comparsa di nuove lesioni e allargamento di quelle preesistenti.


Cause antropiche dei cedimenti del terreno


La riduzione del volume d’acqua nel terreno può avere anche cause artificiali, correlate soprattutto al prelievo di acqua da pozzi artesiani per l'irrigazione dei terreni coltivati e l'approvigionamento degli acquedotti.

Il prelievo di gas naturale favorisce invece la subsidenza, cioè un abbassamento costante, progressivo e irreversibile del suolo, anch’esso responsabile nel lungo periodo dei cedimenti del terreno. Il fenomeno riguarda però interi comprensori (ad esempio il ravennate) con terreni alluvionali spesso bonificati di recente.

La siccità favorisce i cedimenti del terrenoLa siccità favorisce i cedimenti del terreno - Foto Pixabay



Un’altra causa antropica indiretta è il cambiamento climatico che, in seguito all’aumento delle temperature, favorisce le estati asciutte e siccitose, con conseguente riduzione nel volume del terreno.


Episodi contingenti e fondazioni inadeguate


Gli assestamenti del terreno sono però spesso dovuti a episodi contingenti, come scavi nelle immediate vicinanze dell’edificio, la realizzazione di sottoservizi o perdite da reti idriche o fognarie.

L'esecuzione di scavi favorisce i cedimenti del terrenoL'esecuzione di scavi favorisce i cedimenti del terreno - Foto Pixabay



Un’altra causa rilevante sono le vibrazioni prolungate prodotte dal traffico veicolare pesante, da lavorazioni edili o industriali e dal passaggio della metropolitana.

Tali cedimenti, dovuti alla compattazione progressiva del terreno (soprattutto di consistenza granulare) appaiono lenti ma cumulativi, e si manifestano in modo differenziale nelle varie porzioni dell’edificio.

Naturalmente anche le fondazioni insufficienti o troppo superficiali favoriscono i cedimenti differenziali, soprattutto perché non ripartiscono correttamente i carichi al terreno sottostante, che risulta sovraccaricato.

Il problema riguarda soprattutto gli edifici storici nelle zone pianeggianti, spesso dotati di fondazioni molto superficiali (anche solo 50-70 cm) larghe come la parete o poco più.


I suoli più vulnerabili ai cedimenti differenziali


Naturalmente non tutti i terreni reagiscono allo stesso modo a tali sollecitazioni: alcuni risultano infatti intrinsecamente più instabili e soggetti a cedimenti, mentre altri sono più compatti e resistenti.

I terreni argillosi sono vulnerabili ai cedimenti differenzialiI terreni argillosi sono vulnerabili ai cedimenti differenziali - Foto Pixabay

Le argille ad esempio risentono particolarmente delle variazioni del contenuto idrico: tendono infatti a ritirarsi in estate per disseccamento e a rigonfiarsi in inverno, con movimenti ciclici e differenziali.

Nel lungo periodo, quest’alternanza regolare provoca la comparsa di lesioni nelle murature e deformazioni permanenti nei pavimenti del piano terra, negli elementi orizzontali e nei vani delle bucature.

I terreni limosi, tipici delle zone alluvionali e bonificate, si caratterizzano invece per una scarsa coesione, la bassa resistenza meccanica e una significativa deformabilità.

Lo stesso comportamento riguarda anche le sabbie sciolte, che possono subire cedimenti per compattazione indotta, soprattutto dalle vibrazioni: il problema riguarda soprattutto gli edifici di mattoni di inizio ‘900, costruiti in espansioni urbane su vecchie aree agricole o zone di bonifica.

La torba e i terreni organici risentono dei cedimenti differenzialiLa torba e i terreni organici risentono dei cedimenti differenziali - Foto Pixabay



Le torbe e i suoli con molto materiale organico presentano una bassa resistenza meccanica e una scarsa compattezza; vanno inoltre soggetti a una progressiva decomposizione della componente organica (soprattutto foglie e residui vegetali), determinando un abbassamento lento ma costante.

I cedimenti riguardano infine anche i terreni di riporto, spesso costituiti da un insieme casuale di suoli eterogenei, macerie, calcinacci e rifiuti vari: tali strati, non compatti e disomogenei, presentano una capacità portante ridotta, una risposta meccanica imprevedibile e una distribuzione piuttosto irregolare.


Comportamento stagionale dei cedimenti del terreno


Come già accennato, una peculiarità del cedimento nei terreni coesivi è il comportamento stagionale, fondamentale per la corretta diagnosi e progettazione degli interventi.


Estate: il picco del cedimento


In estate la piovosità ridotta e le alte temperature provocano infatti una significativa diminuzione nell’umidità dei terreni superficiali; che, soprattutto nelle argille, causa un certo ritiro volumetrico, con abbassamenti del piano di appoggio delle fondazioni superficiali.

Le lesioni da cedimenti del terreno si aprono in estateLe lesioni da cedimenti del terreno si aprono in estate - by Uretek



Negli edifici con murature portanti, questo favorisce la comparsa delle tipiche lesioni a taglio diagonale, l’allungamento e l’allargamento delle lesioni già esistenti, la deformazione dei vani di porte e finestra, la formazione di avvallamenti nei pavimenti del piano terra e la perdita di orizzontalità di cornicioni e marcapiani.


Inverno: rigonfiamento e stabilizzazione


La situazione si inverte però nei mesi freddi, perché con l’arrivo delle piogge autunnali e l’abbassamento delle temperature, l’umidità del terreno ritorna ad aumentare.

Di conseguenza, le argille assorbono acqua e tendono a rigonfiarsi, esercitando spinte orizzontali e verticali sulle fondazioni.

Si verifica dunque una parziale chiusura delle lesioni preesistenti, che però non dev’essere interpretata come un miglioramento permanente della situazione.


Variazioni annuali e pluriennali


Il ciclo ritiro-rigonfiamento si ripete ogni anno e, nel lungo termine, indebolisce la muratura portante, soprattutto se realizzata con materiali eterogenei o con malta scadente.

I movimenti sono cumulativi e portano a una perdita progressiva della monoliticità dell’edificio.

Distacco di un solaio per il cedimento del terreno di fondazioneDistacco di un solaio per il cedimento del terreno di fondazione - by Uretek



Oltre alle fluttuazioni stagionali, si osservano però anche tendenze pluriennali legate a cicli di siccità o variazioni climatiche di lungo periodo.

In particolare, le siccità prolungate (sempre più frequenti con i cambiamenti climatici in atto) accentuano i cedimenti nei terreni coesivi e i conseguenti danni agli edifici storici.

Si tratta però quasi sempre di dissesti poco gravi e risolvibili con opportune contromisure.


Diagnosi e monitoraggio strutturale


Naturalmente, una diagnosi tempestiva risulta fondamentale per minimizzare i cedimenti, e dunque ridurre i costi per le riparazioni.

Studio delle planimetrie dell'edificio durante il monitoraggioStudio delle planimetrie dell'edificio durante il monitoraggio - by Uretek



La diagnosi richiede un approccio integrato, basato sul rilievo del quadro fessurativo, la ricognizione dell’edificio e del suo contesto ambientale, indagini geotecniche mirate e naturalmente il monitoraggio strutturale ed eventuali indagini diagnostiche strumentali: risulta perciò fondamentale rivolgersi ad aziende specializzate come Uretek Italia Spa.

La prima operazione riguarda l’esecuzione uno o più sopralluoghi preliminari per esaminare la conformazione planimetrica dell’edificio, le sue caratteristiche costruttive (con particolare attenzione ai materiali utilizzati, al tipo di struttura portante e al numero e posizione delle aperture) e naturalmente la forma ed estensione del quadro fessurativo.

Indagini diagnostiche strumentali in una chiesa monumentaleIndagini diagnostiche strumentali in una chiesa monumentale - by Uretek



Vengono anche analizzati il contesto ambientale circostante e l’eventuale verificarsi di eventi contingenti come scavi o perdite d’acqua.

Si passa quindi al monitoraggio vero e proprio, prolungato per almeno un anno per tenere conto del comportamento stagionale dei cedimenti del terreno: a tale scopo si usano semplici fessurimetri analogici o strumenti digitali come estensimetri a filo e distanziometri meccanici, che misurano la distanza tra due capisaldi permanenti fissati sui lati opposti di una lesione.

I tecnici di Uretek possono inoltre compiere prove geotecniche e indagini diagnostiche strumentali, perché la progettazione accurata di un consolidamento richiede la conoscenza della portanza del terreno e della sua stratigrafia, cioè la successione degli strati che lo compongono.

Esame di un campione di terreno estratto con un carotaggioEsame di un campione di terreno estratto con un carotaggio - by Uretek



Questo dato viene spesso rilevato mediante carotaggi con il prelievo di campioni, che poi vengono esaminati da un tecnico specializzato; mentre la portanza può essere determinata con prove penetrometriche, che misurano la resistenza del terreno alla penetrazione di un apposito strumento detto penetrometro.

Gli eventuali abbassamenti di pavimenti e piani di campagna, difficilmente percepibili a occhio nudo se di piccola entità, sono invece rilevati con inclinometri e livelli laser.

Tutti questi dati sono funzionali alla progettazione del consolidamento, che può essere condotto ad esempio con iniezioni a pressione controllata di resina espandente Uretek Geoplus® direttamente nel terreno: questo metodo risulta poco invasivo ma efficace, perché la resina, riempiendo le cavità del suolo, riesce a costiparlo adeguatamente, aumentando la sua capacità portante.


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Cedimento delle fondazioni per siccità
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