Miglioramento del terreno nell’ingegneria delle fondazioni speciali

I metodi di miglioramento del terreno mirano ad aumentare la capacità portante del sottosuolo e a prevenire il cedimento per assestamento delle future strutture. Essi possono inoltre ridurre la liquefazione dei terreni (ad esempio in caso di terremoti). I metodi di vibrazione profonda rappresentano spesso un’opzione rapida ed economica per il miglioramento delle caratteristiche tecniche dei terreni da costruzione. Oltre alla vibrocompattazione e alla vibrosostituzione, a tale scopo si utilizzano anche colonne in vibrocemento.

Vibrocompattazione (VC)

Questo metodo viene utilizzato per l’autocompattazione dei terreni con una densità apparente insufficiente, ad esempio terreni naturali intatti non coesivi o sabbie e ghiaie versate artificialmente. Tramite le vibrazioni prodotte dal vibratore, alle particelle del suolo viene conferita una distribuzione più compatta. Una volta raggiunta la profondità finale con l’ausilio di un lavaggio, la rimozione graduale del vibratore per silo crea una zona addensata con un diametro di 2 - 4 m. La riduzione del volume dei pori è visibile in superficie tramite la formazione di un imbuto di cedimento per assestamento che deve essere riempito.

Vibrosostituzione

Questo metodo viene utilizzato sui suoli con oltre il 10% di particelle coesive. Nella vibrosostituzione (VR) con “alimentazione dal basso”, tuttavia, il vibratore guidato di alimentazione dal basso viene portato alla profondità finale utilizzando aria di lavaggio e una forza di penetrazione attiva. Il materiale di installazione viene trasportato direttamente sull’uscita della punta del vibratore utilizzando un’unità di alimentazione e un tubo di carica, quindi spostato in direzione radiale e compattato nelle fasi di costipamento. Lo schema di costipamento (quantità e pressione) viene definito e monitorato caso per caso.

I suoli con più del 10% di particelle coesive non possono più essere spostati e compattati mediante vibrazioni. Il miglioramento del terreno che è possibile conseguire deriva in questo caso dalla costruzione di colonne di ghiaia con capacità portante. Nella VR con “alimentazione dall’alto”, il vibratore viene portato alla profondità finale con l’ausilio di acqua o acqua/aria. Il materiale di installazione aggiunto in superficie raggiunge la punta del vibratore tramite lo spazio anulare che viene a crearsi. Grazie a movimenti di costipamento continui, il materiale viene spostato radialmente e compattato fino a quando non viene raggiunto un fattore di arresto predefinito (pressione idraulica e volume di ghiaia).

È possibile utilizzare il metodo Vipac per realizzare colonne di sabbia e ghiaia in modo relativamente agevole ed economicamente vantaggioso. Il metodo si basa su un’alternanza di movimenti di abbassamento e sollevamento del tubo. Il materiale di riempimento può essere introdotto con un caricatore telescopico anche durante la vibrazione.

Colonne in vibrocemento (VCC, Vibro Concrete Columns)

Le colonne in vibrocemento vengono utilizzate quando i terreni a grana fine non sono in grado di formare un legame portante con le colonne di sostituzione o quando le forze di supporto laterali sono insufficienti. Il suolo circostante non viene compattato. Vengono utilizzati elementi di supporto rigidi per collegare gli strati non portanti del terreno. Una volta raggiunto un livello di fondazione portante, il vibratore viene ritratto e la cavità creatasi viene riempita di calcestruzzo con una pressione costante. Nei calcoli, i pali VCC vengono considerati pali non rinforzati.

Compattazione dinamica del suolo (BDC)

La compattazione dinamica del suolo (BDC, Bauer Dynamic Compaction) è particolarmente indicata per aumentare la densità apparente dei suoli friabili non coesivi e dei suoli misti sciolti con un basso contenuto di aggregati fini. Con questo metodo, un peso di caduta con una massa elevata vene fatto cadere ripetutamente sul terreno da una grande altezza. L’energia cinetica trasferita al momento dell’impatto penetra negli strati più profondi del terreno, dando luogo a una compattazione tramite il ricompattamento forzato dei granuli. Il grado di compattazione dipende dalla massa del peso di caduta, dall’altezza di caduta e dalla distanza fra i punti. Il metodo viene di solito impiegato su rinterri, materiali di demolizione, scorie di costruzione e strati di terreno con grandi cavità (carsici).