Unioni pilastro-fondazione

Generalmente gli elementi di fondazione sono gettati in opera, perché, dovendosi adattare alle caratteristiche geotecniche in sito variabili di zona in zona, non si prestano bene ad una prefabbricazione, anche se una prefabbricazione parziale rende più comoda e precisa la loro esecuzione.

In relazione al grado d’incastro che è possibile realizzare, le unioni pilastro-fondazione possono essere suddivise in articolate, semiarticolate e rigide: a ciascuna delle tre classi è possibile assegnare un dato valore del grado di incastro, considerando articolate quelle unioni cui compete un valore di w prossimo a 0, rigide, invece, le unioni che garantiscono un w circa pari a 100 e limitando a considerare semiarticolate quelle unioni in cui il grado di incastro assume un valore intermedio, tuttavia entro un intervallo non troppo ampio.

a) unioni articolate

Unioni tra pilastro e fondazione di tipo cerniera si presentano molto raramente ed in genere solo con i telai a due o tre cerniere. La figura 77 mostra un

esempio di unione ad umido in cui la cerniera è realizzata con l’incrocio delle barre di armatura; tale soluzione consente di trasmettere azioni orizzontali anche molto elevate, ma richiede un considerevole quantitativo di armatura metallica.

Figura 77

Nella figura 78 e nella figura 79 vi sono altri due esempi di unioni ad umido che presentano disposizioni più semplici ma che richiedono l’impiego di puntelli provvisori durante il montaggio. Nel caso in cui tali cerniere si possono considerare come cerniere ad attrito, la forza orizzontale H ammissibile è data dalla relazione H=cV*/, dove V* è la corrispondente azione verticale (di calcolo), c è il coefficiente di attrito e  un adeguato coefficiente di sicurezza (risultante da attente valutazioni sperimentali).

Figura 78

Per l’unione di figura 2 si deve anche verificare che l’appendice in cemento armato che esce dal pilastro per formare la cerniera sia capace di sopportare la risultante R delle azioni verticali scaricata al piede del pilastro.

Figura 79

In effetti il valore di H potrebbe assumersi anche maggiore, dato che il pilastro riceve comunque un piccolo grado di incastro nella scanalatura di fondazione, ma, per effetto del ritiro del calcestruzzo usato per il getto e per i movimenti della struttura, questo piccolo effetto incastro si perde del tutto ed il

vincolo risulta formato quasi esclusivamente dall’attrito. Infatti, nella figura 79, il buon funzionamento della cerniera è assicurato dal distacco del getto di riempimento dalla superficie del pilastro, al punto che spesso si interpone un foglio di cartonfeltro bitumato per agevolare questo distacco.

Figura 80

In figura 80 è riportato, invece, un esempio di unione a secco: il collare di ebanite interposto tra pilastro e fondazione consente di ottenere il funzionamento della cerniera, mentre il perno passante serve a trasmettere le azioni orizzontali.

Anche in figura 81 è rappresentata una unione a secco, ma in questo caso la cerniera è del tipo ad attrito, dato che il perno serve esclusivamente per il centraggio e la messa a piombo del pilastro; le piastre metalliche saldate tra loro danno luogo ad un’unione in grado di assorbire anche modeste quote di momento flettente. L’unione di figura 82 si utilizza quando i piedritti alla base non sono particolarmente grandi; la spinta orizzontale viene assorbita dagli angolari di acciaio profilato, direttamente bullonati al piedritto.

Figura 82

Quest’unione non è però da ritenersi del tutto corretta, sia nei riguardi del funzionamento, sia per l’incertezza della posizione della reazione esplicata dal vincolo.

b) unioni semiarticolate

Gli esempi di questa tipologia di unione sono riportati secondo un ordine di incastro crescente; per quelle ad umido in figure 83 e 84, con cui si riesce ad ottenere una notevole semplicità di esecuzione introducendo le armature sporgenti dal pilastro nella scanalatura della fondazione e sigillandole poi con calcestruzzo, il grado di incastro che si riesce ad ottenere è decisamente molto modesto.

Figura 83

Figura 85

Figura 86

Nelle figure 85 e 86, che rappresentano alcuni esempi di unioni a secco, è invece assicurato un maggiore grado di incastro.

Le disposizioni costruttive di queste ultime sono simili a quelle tipiche delle costruzioni in acciaio e consentono una rapida esecuzione e la portanza immediata; la fondazione è di tipo tradizionale, senza scanalature che ne complicherebbero l’esecuzione, ma richiede il posizionamento preciso dei ferri di ripresa, cosa che si può fare, ad esempio, mediante una piastra metallica di registro.

In figura 85 l’unione tra i ferri di ripresa del plinto e i ferri dell’armatura del pilastro viene eseguita mediante saldatura con un angolare di ferro. In figura 86, invece, i ferri di ripresa uscenti dalla fondazione sono saldati o bullonati sul colletto di base del pilastro attraverso una piastra d’acciaio, ma parte della trazione a cui sono soggetti è trasmessa dalla aderenza con la malta di riempimento dei fori del colletto; per questo motivo le pareti interne dei fori devono essere scabre, ad esempio, lasciando nel getto del colletto spezzoni di tubi a spirale da estrarre dopo la sformatura: l’unione diventa allora di tipo ad umido e raggiunge la portanza finale solo quando la malta di riempimento ottiene la completa maturazione.

Se al posto della malta cementizia si fa uso di malta di resina epossidica e sabbia per il riempimento dei fori, la presenza dei bulloni diventa praticamente superflua ed è possibile fare affidamento esclusivamente sull’aderenza tra ferri di ripresa e malta di resina.

Un ancoraggio simile si ottiene, come mostra la figura 87, se il colletto di base del pilastro è sostituito da una piastra d’acciaio: l’armatura del pilastro é saldata alla piastra angolare che é a sua volta saldata o bullonata ai perni sporgenti dalla fondazione, soluzione, questa illustrata, che ricorda quelle molto spesso adottate per le strutture in acciaio.

c) unioni rigide

I plinti a pozzetto consentono di ottenere un incastro praticamente perfetto, ma perché ciò si realizzi è necessario che la profondità del pozzetto sia almeno dello stesso ordine di grandezza della dimensione maggiore della sezione trasversale del pilastro. Tra la base del pilastro ed il fondo del pozzetto si dispone un elemento metallico per il centraggio e la messa a piombo del pilastro (dispositivo di centraggio). In genere lo schema di unione è quello rappresentato in figura 88, ma se è richiesta una portanza più rapida prima che il getto di riempimento abbia raggiunto un’adeguata maturazione e quindi la giusta resistenza, è preferita la soluzione illustrata in figura 89.

Figura 89

Lo schema statico che in tale caso deve essere studiato è quello riportato in figura 90: un meccanismo a telaio nei piani orizzontali, per cui il diagramma dei momenti flettenti ha l’andamento descritto in figura, e nel piano verticale si considera un piedritto con sezione a cassone sollecitato da forze di taglio.

Figura 90

L’unione di figura 91, formata con piastre di base in acciaio e tirafondi, ha le stesse caratteristiche dei piedi delle colonne in acciaio incastrate in blocchi di fondazione ed è caratterizzata da una notevole semplicità di montaggio.

Irrigidendo con fazzoletti in acciaio le piastre di base è possibile ottenere un incastro quasi perfetto.

Figura 91

Un’ultima possibile soluzione è quella di figura 92 che, però, richiede particolare cura nell’esecuzione, ed in particolare durante la fase di saldatura perché è necessario eseguirla in modo tale da non produrre deformazioni permanenti a causa di un riscaldamento non uniforme. Quest’ultima soluzione descritta è preferita qualora, in presenza di momenti flettenti molto elevati, l’incastro nel plinto di fondazione risulterebbe troppo lungo

Si deve sottolineare che, in tutti i tipi di unione esaminati, il contatto tra le superfici degli elementi prefabbricati non è mai diretto, poiché si vuole evitare una disuniforme trasmissione delle sollecitazione di compressione e possibili lesioni superficiali del calcestruzzo; tra le superfici degli elementi da collegare possono essere interposte una o due piastre metalliche annegate nel calcestruzzo degli elementi prefabbricati (con superfici di contatto da ritenersi perfettamente rettificate), oppure un cuscinetto realizzato con malta cementizia o con altri materiali.