Come consolidare il nodo terreno fondazione mediante l’iniezione di resine espandenti a densità differenziata

Il consolidamento dei terreni di fondazione con iniezione di resine a lenta espansione è oggi uno dei metodi per il recupero di edifici interessati da cedimenti e conseguenti lesioni e crepe nelle murature; è una tecnologia relativamente giovane (proposta da poco più di 20 anni in Italia) e, sebbene abbastanza diffusa, povera di letteratura scientifica.

Il sistema di cui parliamo rientra tra le tecniche di compattazione o costipamento ovvero che producono artificialmente un addensamento del terreno per mezzo di un’azione meccanica.

Uno degli studi a nostro avviso più autorevole sui meccanismi e sugli effetti indotti dal consolidamento con resine a lenta espansione è basato su due approcci:

• uno empirico con indagini geognostiche pre e post iniezione ed elaborazioni statistiche dei risultati ottenuti

• uno teorico con l’implementazione di un modello matematico di analisi geomeccanica del continuo di una porzione di terreno reale in cui viene simulata l’iniezione delle schiume espandenti

• con il confronto finale tra i risultati ottenuti con i due criteri.

Metodologia

L’iniezione avviene mediante la messa in posto di cannule in alluminio, attraverso fori di circa 25 mm eseguiti attraverso la fondazione. Il materiale iniettato è un bi-componente liquido, la cui reazione esotermica determina una forte espansività del prodotto con relativa generazione di sovrapressioni (mediamente comprese tra 400 e 600 kpa) nel terreno e la formazione rapida di un composto finale solido completamente inerte. Il processo determina:

• riempimento di cavità e vuoti (anche microscopici)in genere

• riattivazione della fondazione con il ripristino dell’appoggio di eventuali tratti delle fondamenta lavoranti a mensola

• compattazione del terreno nel bulbo delle tensioni significative.

Il raggio d’azione dell’effetto “consolidante” della resina è di circa 1,5 metri dal punto di inoculazione; ovviamente la presenza di orizzonti compatti o litoidi influisce sulla distribuzione del materiale che comunque assume nel terreno l’aspetto di un reticolo con spaziatura e persistenza decrescente man mano che ci si allontana dalla zona di inoculazione.

Meccanismi di azione

Riassumiamo di seguito il meccanismo e gli effetti indotti nei substrati di fondazione con l’iniezione di resine a lenta espansione:

• il rigonfiamento delle resine determina una sovrapressione che comporta un incremento delle pressioni orizzontali e verticali in regime non lineare elasto-plastico al di sotto dell’impronta di carico della struttura;

• l’elevato valore incrementale di pressione comporta la rottura del materiale terreno, con la generazione di un reticolo di superfici di taglio lungo le quali avviene, almeno parzialmente, dissipazione delle pressioni neutre;

• il terreno subisce così una diminuzione dell’indice dei vuoti, un incremento dei valori di resistenza al taglio (le superfici di taglio vengono riempite di resina solidificata) ed un aumento dei parametri elastici e conseguente diminuzione della compressibilità;

• nell’interfaccia fondazione-terreno i punti scaricati della fondazione vengono riattivati dalla resina solidificata ed i vuoti e le cavità riempite;

• avviene un’omogeneizzazione del substrato fondale in termini di resistenza geomeccanica e ciò minimizza le problematiche di cedimento differenziale dovute a variazioni di facies litologica o geomeccanica.

L’analisi statistica dei risultati, che dipendono in larga parte dall’uniformità che l’intervento di consolidazione raggiunge, mostra:

• incremento dei carichi di sicurezza compreso tra 35 e 68%

• diminuzione dei cedimenti compresa tra 30 e 75%.

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