Cedimento strutturale: cause, effetti e soluzioni

Capire le cause dei cedimenti strutturali è il primo passo per risolvere il problema: ecco una breve guida per sapere come fare

Il cedimento strutturale è una problematica diffusa, soprattutto quando ci approcciamo ad edifici esistenti risalenti ai secoli scorsi e a strutture in muratura con fondazioni superficiali, su terreni poco stabili. Come operare in questi casi così delicati? Individuare le cause dei cedimenti è sicuramente il modo migliore per stabilire gli interventi e le strategie di mitigazione del fenomeno. Inoltre, dopo un accurato rilievo e monitoraggio dello stato dei luoghi, può essere molto d’aiuto utilizzare un software di calcolo strutturale, per definire nel dettaglio gli interventi di consolidamento e di ripristino delle struttura portante (fondazioni, murature, sistemi a telaio, ecc.) a partire dalle caratteristiche del terreno e dei materiali da costruzioni. Tutto nel pieno rispetto della normativa tecnica vigente in materia.

Questo articolo offre un’analisi generale su questo tema, al fine di comprendere appieno il cedimento strutturale e le modalità per affrontarlo in maniera efficace.

Definizione

Il cedimento strutturale rappresenta la perdita di capacità di una struttura o di una componente di essa nel sostenere o trasmettere carichi. Questo fenomeno si verifica quando il materiale o il sistema strutturale viene sollecitato al punto limite della sua resistenza, provocando fessurazioni e deformazioni più o meno visibili in base alla gravità del fenomeno. Riuscire ad interpretare il quadro fessurativo che presenta il fabbricato, può essere molto d’aiuto per individuare l’origine del fenomeno e i cinematismi in atto.

Il cedimento strutturale può essere innescato da diverse cause, tra cui le condizioni geologiche del terreno, i cambiamenti di umidità del terreno, la presenza di alberi o la perdita di prestazioni delle componenti dell’edificio. La comprensione approfondita di queste cause è fondamentale per affrontare il problema in modo efficace.

Preservare la salute e l’integrità di edifici, ponti, strade e altre strutture è essenziale per la sicurezza pubblica. Sapere esattamente quando è necessaria una riparazione o una manutenzione preventiva dovuta ad un cedimento può essere difficile senza gli strumenti giusti. Può essere davvero fondamentale monitorare la costruzione per studiare al meglio il fenomeno. A tal riguardo, ci sono appositi structural heatth monitoring software che ti consentono di gestire al meglio l’intero processo.

Cedimento strutturale e quadro fessurativo

Cause del cedimento strutturale

Il cedimento strutturale interessa, il più delle volte, le fondazioni dell’edificio, anche se i suoi effetti si manifestano visibilmente anche sugli altri elementi strutturali.

Le cause sono molteplici e non sempre individuabili in modo chiaro e univoco. Anche i cambiamenti climatici in atto, che alternano lunghi periodi piovosi a stagioni sempre più siccitose, mettono a dura prova persino le fondazioni delle costruzioni più solide.

Questi cambiamenti climatici esercitano notevoli pressioni sul comportamento volumetrico del terreno, portando a variazioni nelle sue proprietà geotecniche.

Da un punto di vista geotecnico, qualsiasi terreno può essere descritto come un sistema multifase, composto da una fase liquida, una fase solida e una fase gassosa. L’acqua, in particolare, può provocare rapide variazioni in queste fasi, influenzando il volume del terreno in risposta alle condizioni climatiche stagionali e alle temperature. Periodi di calore e siccità causano il restringimento del terreno, mentre periodi di pioggia ne aumentano il volume, creando un effetto simile a una spugna nel terreno su cui poggiano le fondazioni.

Questa ciclicità di cambiamenti influisce sulle sollecitazioni meccaniche trasmesse alle strutture sovrastanti e interviene nell’equilibrio tra il terreno e l’edificio, potenzialmente compromettendo l’integrità strutturale dell’edificio stesso.

Oltre ai fattori naturali, è fondamentale considerare anche le cause antropiche dei cedimenti delle fondazioni. Espansioni strutturali, sviluppi verticali dell’edificio, scavi in prossimità delle fondazioni, vibrazioni causate da attività industriali o la vicinanza a strade ad alto traffico veicolare possono provocare una redistribuzione dei carichi, potenzialmente portando al cedimento strutturale.

Indipendentemente dall’origine dei problemi, è di vitale importanza intervenire tempestivamente con misure di risanamento delle fondamenta per garantire la stabilità e la sicurezza a lungo termine dell’edificio.

Abbiamo detto che per comprendere appieno il cedimento strutturale, è necessario esaminarne le cause. Vediamo quali sono le principali:

caratteristiche del terreno: la natura del terreno su cui è costruita una struttura è un fattore cruciale. Terreni argillosi, sabbiosi o rocciosi generano comportamenti differenti sotto carico;
stratificazione geologica: i terreni mostrano una stratificazione variegata dovuta alle differenti conformazioni geologiche. Questa stratificazione può influenzare la stabilità e la capacità portante del terreno generando cedimenti di tipo puntuali, differenziali o costanti/uniformi;
presenza di acqua: la presenza di falde acquifere nel sottosuolo può causare variazioni nella portanza del terreno nel tempo. Queste variazioni possono essere dovute a innalzamenti o abbassamenti del livello dell’acqua;
caratteristiche del materiale da costruzione: il tipo di materiale utilizzato per costruire l’edificio influisce sulla sua capacità di sopportare carichi. Materiali come il cemento armato o l’acciaio possono avere una maggiore resistenza rispetto ad altri materiali e tecniche costruttive;
carichi applicati: i carichi strutturali, come quelli dovuti alla neve, al peso degli elementi strutturali o al vento, possono influenzare il cedimento. La corretta valutazione e il dimensionamento delle strutture per resistere a questi carichi sono essenziali.

Effetti sulle strutture

I cedimenti delle fondamenta rappresentano una sfida significativa per la stabilità e l’integrità delle strutture edilizie, poiché possono innescare una serie di effetti dannosi che richiedono un’attenta analisi e interventi di risanamento adeguati. Di seguito, esploreremo in dettaglio gli effetti che i cedimenti delle fondamenta possono avere sulle strutture:

Deformazioni strutturali: Uno degli effetti più evidenti dei cedimenti delle fondazioni è la deformazione delle strutture sovrastanti. Questo si manifesta attraverso fessurazioni sugli involucri verticali, soprattutto nelle zone di connessione tra le pareti e i pavimenti, nonché attraverso lesioni e deformazioni dei solai. Tali deformazioni possono compromettere la funzionalità dell’edificio e la sicurezza degli occupanti.
Distorsioni nelle aperture: I cedimenti possono causare distorsioni di porte e delle finestre, rendendone difficile l’apertura e la chiusura e compromettendo la tenuta all’aria e all’acqua.
Danni alle finiture interne ed esterne: I cedimenti possono danneggiare le finiture interne ed esterne dell’edificio. Ciò può includere crepe nei rivestimenti murali, nei pavimenti, nelle cornici e negli intonaci esterni. Questi danni possono comportare costi significativi per le riparazioni e il restauro.
Squilibri strutturali: I cedimenti delle fondazioni possono causare squilibri nelle strutture, mettendo sotto pressione le travi, le colonne e altri elementi portanti. Ciò può portare a un deterioramento progressivo delle componenti strutturali e aumentare il rischio di collasso strutturale.
Problemi con gli impianti: Gli effetti dei cedimenti possono estendersi agli impianti meccanici, elettrici e idraulici dell’edificio. Le tubazioni e le condutture possono subire deformazioni e rotture, causando perdite d’acqua o malfunzionamenti dei sistemi.
Problemi di sicurezza: La sicurezza degli occupanti dell’edificio è una preoccupazione fondamentale. I cedimenti possono aumentare il rischio di lesioni a causa delle deformazioni strutturali, delle cadute dovute ai pavimenti irregolari e delle infiltrazioni d’acqua che possono causare muffa e problemi di salute degli occupanti, legati alla salubrità dell’ambiente.
Deterioramento dei materiali: L’instabilità causata dai cedimenti delle fondamenta può accelerare il deterioramento dei materiali da costruzione. Ad esempio, la presenza di umidità e infiltrazioni può causare la corrosione delle armature metalliche nelle strutture in cemento armato.
Disfunzione dei sistemi: I cedimenti strutturali possono compromettere la funzionalità del sistema di distribuzione degli impianti di riscaldamento, raffreddamento e ventilazione, causando dispersioni energetiche e compromettendo il comfort interno.

Per affrontare efficacemente gli effetti dei cedimenti strutturali, è essenziale condurre una valutazione geotecnica accurata, identificare le cause e pianificare interventi di risanamento mirati. Questi interventi possono includere la riparazione o il rinforzo delle fondazioni esistenti, l’inserimento di pali di fondazione o la realizzazione di opere di consolidamento strutturale o interventi di consolidamento del terreno. L’obiettivo finale è ripristinare la stabilità strutturale e garantire la sicurezza a lungo termine dell’edificio.

Strategie di mitigazione del cedimento strutturale

Una volta identificato il cedimento strutturale, è essenziale attuare strategie di mitigazione appropriate.

Per mitigare gli effetti dei cedimenti strutturali causati da problemi nelle fondamenta, è necessario intraprendere una serie di interventi mirati che possono variare in base alla gravità del problema e alle condizioni specifiche dell’edificio. Per valutare al meglio gli interventi strutturali da eseguire è sempre opportuno eseguire dei calcoli strutturali con il supporto di un software per il calcolo strutturale.

Progettazione delle fondamenta di una casa con EdiLus

Progettazione delle fondazioni

Ecco alcuni interventi comuni per mitigare gli effetti dei cedimenti strutturali:

Valutazione geotecnica: La prima fase cruciale è una valutazione approfondita delle condizioni del terreno e delle cause dei cedimenti delle fondamenta. Questa valutazione consente di comprendere appieno il problema e pianificare gli interventi correttivi necessari.
Rinforzo delle fondamenta: In molti casi, è possibile rinforzare le fondamenta esistenti mediante l’aggiunta di elementi strutturali, come pali di fondazione, micropali o tiranti, che aumentano la capacità portante delle fondamenta e riducono il rischio di ulteriori cedimenti.
Iniezioni di consolidamento: L’iniezione di materiali consolidanti, come il calcestruzzo o la resina epossidica, nel terreno circostante le fondamenta può contribuire a stabilizzare il terreno e prevenire ulteriori cedimenti.
Riallineamento strutturale: In alcuni casi, è possibile correggere le deformazioni strutturali riallineando le pareti, i pavimenti e le aperture delle finestre e delle porte. Questo può essere fatto utilizzando tecniche di sollevamento o con l’aggiunta di elementi di supporto strutturale.
Isolamento sismico: In aree sismiche, l’installazione di sistemi di isolamento sismico può ridurre notevolmente il rischio di danni strutturali durante un terremoto, permettendo all’edificio di oscillare in modo controllato senza subire danni significativi.
Drenaggio e gestione delle acque: Il controllo delle acque sotterranee è fondamentale per prevenire cedimenti delle fondamenta causati da cambiamenti nella saturazione del terreno. I sistemi di drenaggio adeguati possono aiutare a mantenere il terreno stabile intorno alle fondamenta.
Monitoraggio continuo: L’installazione di sistemi di monitoraggio strutturale può aiutare a rilevare tempestivamente eventuali cedimenti o deformazioni, consentendo interventi preventivi prima che si verifichino danni significativi.
Ricostruzione delle fondamenta: In casi estremi in cui le fondamenta sono gravemente compromesse, potrebbe essere necessario rimuovere completamente le fondamenta esistenti e costruirne di nuove. Questo è un intervento costoso e complesso ma può essere l’unico modo per ripristinare la stabilità strutturale.

È importante notare che gli interventi specifici da adottare dipendono dalle circostanze uniche di ciascun edificio e del terreno circostante.