Comportamento dei pali a vite sottoposti a carico assiale

Viti a elica continua: modelli numerici e parametri di progetto per pali a filettatura estesa

Una recente indagine pubblicata su Geotechnics (Vol. 6, Pag. 60) ha analizzato il comportamento di una configurazione innovativa di pali elicoidali, denominata screw pile o vite a elica continua. Lo studio, firmato da Ahmed Mneina, Mohamed Hesham El Naggar e Osama Drbe, si concentra sulla capacità portante a compressione e sulle modalità di rottura del terreno circostante, proponendo parametri pratici per la valutazione della resistenza di alberi filettati in terreni stratificati.

Configurazione geometrica e modellazione numerica

La vite a elica continua si distingue per la presenza di un’elica che si avvolge per più passi attorno a un fusto liscio, generando di fatto un albero filettato. Per valutarne le prestazioni, i ricercatori hanno sviluppato modelli numerici tridimensionali, calibrati e validati su prove di carico eseguite in piena scala. I risultati sono stati confrontati con le ipotesi teoriche standard per verificare l’accuratezza delle formule di capacità ultima.

Le analisi parametriche hanno considerato diverse variabili di progetto: diametro del fusto, passo dell’elica, diametro dell’elica stessa e resistenza del terreno. I dati mostrano che la resistenza laterale del fusto può arrivare fino all’89% della capacità totale del palo, un valore che incide direttamente sulle scelte progettuali in fase di dimensionamento.

Fattori di capacità portante e modalità di rottura

Il fattore di capacità portante Nc per i pali elicoidali è stato ricavato dai risultati numerici e confrontato con le assunzioni teoriche tradizionali. Dallo studio emerge che le ipotesi classiche non sempre rappresentano correttamente il comportamento reale, soprattutto in presenza di terreni con resistenza variabile. L’analisi della distribuzione dei carichi, dei contorni di taglio e degli spostamenti a rottura ha permesso di identificare tre distinte modalità di collasso del terreno adiacente al fusto filettato:

• Modalità di rottura per appoggio singolo (Individual Bearing Mode, IBM), in cui ogni spira dell’elica si comporta come una fondazione indipendente.
• Modalità di rottura a cilindro di taglio (Cylindrical Shear Mode, CSM), nella quale il terreno si mobilita lungo un cilindro continuo attorno al palo.
• Modalità combinata, che integra entrambi i meccanismi precedenti a seconda delle condizioni geometriche e geotecniche.

Soglie parametriche e comportamento in argilla e sabbia

Lo studio ha individuato soglie parametriche specifiche per l’attivazione di ciascuna modalità, sia in terreni sabbiosi sia in strati argillosi. In particolare, la resistenza dell’argilla modifica lo sviluppo della superficie di taglio: si passa da una rottura localizzata per appoggio a una rottura continua lungo tutto l’albero filettato al crescere della coesione. Questa transizione ha implicazioni dirette sul calcolo della capacità portante nei depositi argillosi stratificati.

Parametri pratici per la progettazione

Per agevolare il lavoro dei progettisti, i fattori di resistenza laterale apparenti alpha e beta sono stati retrocalcolati dai modelli numerici. Questi coefficienti forniscono uno strumento immediato per valutare la resistenza di alberi filettati in terreni eterogenei, colmando un vuoto normativo nei metodi di calcolo tradizionali. I valori proposti possono essere integrati nei software di progetto geotecnico per migliorare l’affidabilità delle verifiche di capacità portante.

La ricerca conferma che la geometria del passo e del diametro dell’elica, insieme alla resistenza del terreno, determinano non solo il carico ultimo ma anche la modalità di collasso. Per il professionista che opera nel settore delle fondazioni profonde, queste indicazioni rappresentano un aggiornamento significativo rispetto ai metodi empirici ancora diffusi nella pratica corrente.