V2: Tipologie di fondazione a vite

Anteponendo la conformazione della vite rispetto alla destinazione di utilizzo, per individuare diverse di tipologie di viti di fondazione si ricorre a due criteri di classificazione in base:

-          alle eliche (unica o molteplici, singole o in serie, a diametro fisso o variabile);

-          al fusto o corpo vite (continuo o discontinuo, con accessori o senza).

Il primo criterio ha portato nel tempo alla definizione di metodi di calcolo specifici per i carichi verticali mentre il secondo ha allargato il numero dei campi d’impiego, come dimostrato dai primi utilizzi per ponti, passerelle e case con faro agli utilizzi attuali come in semplici recinzioni, pali della luce e consolidamenti di edifici esistenti.

Tante o poche, separate o unite, uguali o diverse: apparentemente una vasta casistica, che sembra allargarsi ulteriormente combinando tra loro i tre sotto criteri. A dire il vero la quasi totalità delle viti di fondazione appartiene a queste quattro tipologie, come riassunto in questo schema:

La prima tipologia è una vite monoelica (la stessa del filmato) ed è la più semplice. Le altre tre tipologie prevedono più di una elica, per cui si hanno la tipologia con spirale continua (più eliche unite in uno sviluppo senza interruzioni), la tipologia con eliche separate dello stesso diametro e l’ultima con diametro variabile.

Passiamo ad alcune domande:

1)    quali sono le principali differenze?

A parità di lunghezza della vite, eliche disposte diversamente sopportano carichi differenti: i modelli multielica offriranno performance maggiori rispetto ai modelli monoelica. Per contro, vi saranno costi maggiori per ogni elica aggiuntiva;

2)   quali sono criteri di scelta per valutare l’uso di una specifica conformazione di eliche anziché un’altra?

Il primo parametro può essere la stratigrafia del terreno: la spirale continua è consigliata per le terre coesive (argille), mentre le eliche separate è più indicata per le terre incoerenti (sabbie).

Il secondo può essere la modalità di installazione: viti piccole con spirale continua sono installabili anche manualmente o per mezzo di avvitatori manuali appositi, mentre viti a singole eliche principalmente con mezzi meccanici;

Un terzo motivo la destinazione d’uso: viti con spirale continua possono andar bene per opere di fai da tè in giardino, come viti importanti multielica per opere ingegneristiche. E’ possibile anche l’inverso, perciò è sempre bene chiedere consigli ad esperti che potranno indicare la miglior opzione per ogni esigenza.

Eliche a parte, la discriminante più importante al momento della scelta risulta essere la conformazione del fusto o corpo vite: prima occorre rispondere alle esigenze funzionali, in seconda battuta alle sollecitazioni di progetto.

Un modello costruito in una certa maniera troverà più applicazioni rispetto ad un altro più semplice, così come i costi saranno differenti. Flange piene o forate, dadi di bulloni saldati internamente o esternamente ed altro ancora sono tutti accessori che portano ad una offerta molto vasta di viti di fondazioni funzionale ad ogni destinazione d’uso. Tutto ciò rappresenta un’aggiunta al corpo vite, non una vera e propria configurazione del fusto: analogamente gli optional (clima, autoradio, cerchi in lega) che troviamo in più in un automobile rispetto al modello base sono delle aggiunte ma non trasformeranno mai una berlina in una station wagon. 

La classificazione in base alla struttura è determinata dalla continuità o discontinuità del fusto: emergono così tre nuove tipologie, così come dimostrato nello schema.

La prima è la vite di fondazione classica che, abbinata ad eliche progettate in base alle sollecitazioni e alla natura del terreno, è adatta a sopportare esigenze che implicano in prevalenza carichi verticali. La sua installazione è facile in quanto può avvenire direttamente senza l’ausilio di prefori con punte d'acciaio per trivelle.

La seconda vite prevede l’accostamento di fusti a diametro diverso uniti da una flangia di grandezza pari al fusto maggiore: la configurazione permette di poter alloggiare qualcosa dentro al cilindro superiore, bloccandolo o sigillandolo attraverso impasti cementizi diventando così la perfetta nemesi del classico plinto prefabbricato in calcestruzzo. L’installazione è semplice e può avvenire in due fasi, ovvero un preforo con punte per trivelle almeno pari a diametro e altezza del cilindro superiore e in seconda battuta l’installazione effettiva della vite.

La terza tipologia unisce il vantaggio dell’installazione diretta senza preforo della vite standard a fusto continuo con il pregio della possibilità di alloggiamento interno a favore della vite con box, aggiungendo inoltre anche una maggior resistenza ai carichi laterali rispetto ai primi due modelli.

Effettivamente da ora si può cominciare a parlare di utilizzi ed impieghi, avendo chiara una panoramica sulle caratteristiche che determinano le tipologie generiche e che quindi danno origine a tutta l’offerta presente sul mercato.

 

V1: "Un’immagine vale più di mille parole"

Ground screw, helical piles, screw piles, fondazione a vite. Termini diversi che indicano lo stesso elemento metallico che una volta avvitato al suolo funge da ancoraggio per la struttura soprastante. Fondazione del tipo indiretto o profonda e prevalentemente infissa senza asportazione del terreno, trova la sua prima applicazione nel 1838 in una lighthouse (casa con faro) sulla foce del Tamigi ad opera dell’ingegnere irlandese Alexander Mithchell. Il primo utilizzo in Italia fu nel 1866⁽¹⁾, per merito dell’ingegnere inglese Alfred Enrico Neville nel Ponte Garibaldi a Verona. Conservando la parte storica dell’argomento per futuri post, si osservi la figura della vite concepita da Mitchell (a sinistra) con la generica ed attuale rappresentazione simile a quella tipo che possiamo trovare su Wikipedia (a destra).

La prima figura è estratta da google patents al seguente link, inventor: A. Mitchell, patents no. US3986. 

In primis si notino i tre elementi base che costituiscono entrambe le riproduzioni: il fusto - palo, un’elica e il puntale. Gli oltre 150 anni passati non hanno portato alcuna modifica consistente rispetto all’idea originale, tanto che alcune ditte produttrici implementano ancora il puntale conico o similare anzichè il semplice taglio inclinato sulla parte finale del palo. Mettendo per ora da parte le disquisizioni tecniche sul puntale, la sostanza dalla fondazione a vite deriva dall’abbinamento fusto-elica.

Ora si passa a definire i due elementi che la compongono:

-          il fusto, o palo o tubolare, che può essere a sezione quadrata o circolare, cava o piena, è l’elemento che trasmette i carichi verticali alle eliche, anch’esso ha funzione portante soprattutto nel caso di carichi laterali e funge da collegamento con la struttura soprastante da sorreggere;

-          elica, che può essere una sola o molteplici, singole o multiple in serie tipo a spirale, assolve funzioni di portata dei carichi e ne permette l’infissione al terreno attraverso l’avvitamento, analogamente alle vite da fai da te sul legno.

Utilizzi o impieghi, tipologie, capacità portante e ricerche attinenti, resistenza alla corrosione, modalità di installazione, mercato e soggetti interessati e confronto con il tradizionale calcestruzzo, saranno i prossimi argomenti trattati rivelandovi una tecnologia valida ed alternativa: per oggi e rimanendo il linea con il proverbio classico citato nel titolo vi consiglio di vedere questo breve filmato esplicativo e significativo che non ha alcuna pretesa di essere prova scientifica e sperimentale ma soltanto di dare una pragmatica e concreta idea delle potenzialità delle fondazioni a vite.

Video 1 (versione italiana)

Video 1 (english version)

Stay tuned e buona visione!

(1) Lutenegger Alan J., Historical Development of Iron Screw-Pile Foundations: 1836–1900, gennaio 2011, int. j. for the history of eng. & tech., Vol. 81 No. 1, 108-28, www.helicalfoundations.org