Fondazioni a basculamento: incertezza nel comportamento in esercizio e ruolo delle iniezioni di jet-grouting
Le fondazioni a basculamento (rocking foundations) sono una soluzione tecnica che consente di ridurre la domanda sismica attraverso un sollevamento e una rotazione controllati della struttura. Tuttavia, l’adozione di questo sistema è frenata da incertezze riguardanti i cedimenti residui e la capacità di rientro in posizione (recentring). Per mitigare questi problemi di esercizio, si ricorre spesso a iniezioni di consolidamento (jet-grouting), ma la geometria del miglioramento e la variabilità della domanda sismica generano ulteriori incognite.
Un recente studio pubblicato su Geotechnics (Vol. 6, pagine 67) ha analizzato se le risposte in termini di resistenza e di esercizio di fondazioni a basculamento consolidate con jet-grouting presentino un’incertezza epistemica confrontabile al variare dell’ampiezza del moto e della configurazione del miglioramento. Il lavoro è firmato da Ali Ghaffarnezhad Parto, Arya Assadi-Langroudi, Emad Maleki Tabrizi, Arash Esmatkhah Irani, Masoud Hajialilue-Bonab e Meghdad Bagheri.
Modellazione numerica e parametri di input
I ricercatori hanno generato un database di risposte deterministiche mediante modellazione tridimensionale alle differenze finite, considerando tre configurazioni di colonne e pareti sotto una fondazione di 3 x 3 m² che sostiene una struttura assimilabile a un pile di ponte. Le tipologie analizzate sono: colonne isolate, pareti orientate nella direzione di eccitazione e pareti intersecanti. Il layout delle iniezioni è stato rappresentato attraverso un indice di isotropia direzionale della rigidezza, mentre la domanda sismica è stata parametrizzata con intervalli di picco di accelerazione al suolo (PGA) definiti come limiti inferiori e superiori.
L’approccio adottato per la propagazione dell’incertezza è basato sugli insiemi casuali (Random Set theory), che consente di rappresentare l’incertezza epistemica attraverso intervalli limitati.
Risultati: prestazioni differenziali tra pareti e colonne
I risultati deterministici mostrano che le pareti allineate con la direzione di eccitazione offrono una maggiore riduzione dei cedimenti e una dissipazione di energia superiore rispetto alle colonne isolate o alle pareti perpendicolari. La variazione della profondità delle pareti intersecanti evidenzia un compromesso tra la riduzione del cedimento e la capacità di rientro: all’aumentare della profondità migliora il contenimento dei cedimenti, ma si riduce la capacità di recentring.
Incertezza epistemica nelle grandezze di progetto
La propagazione degli insiemi casuali ha permesso di costruire bande di incertezza per il momento massimo, il cedimento residuo e il rapporto di recentring. I risultati indicano che la domanda di momento è relativamente ben vincolata, mentre gli indicatori di esercizio (cedimento residuo e recentring) presentano un’incertezza epistemica più ampia. Ciò implica che, per le verifiche di esercizio, il progettista deve considerare un intervallo di valori più esteso, con possibili ricadute sulla scelta dei fattori di sicurezza e sulla definizione dei criteri di accettabilità.
Implicazioni per la pratica professionale
Lo studio fornisce un quadro metodologico per quantificare l’incertezza nelle fondazioni a basculamento consolidate con jet-grouting, sottolineando come la geometria del miglioramento (orientamento e profondità delle pareti) influenzi in modo differenziato la risposta strutturale e le prestazioni in esercizio. Per i tecnici chiamati a progettare interventi su strutture esistenti o nuove in zona sismica, la ricerca offre elementi utili per definire criteri di progetto basati sul controllo della funzionalità (serviceability) piuttosto che sul solo collasso. La necessità di incorporare l’incertezza epistemica nei calcoli geotecnici emerge con chiarezza, specialmente quando si adottano soluzioni non convenzionali come le fondazioni a basculamento.
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