Guida alla corretta progettazione della impermeabilizzazione delle strutture interrate

L’impermeabilizzazione delle strutture interrate: cause dei dissesti, prescrizioni, protezione

I rischi e i danni derivanti da una impermeabilizzazione non eseguita correttamente, (in figura 1 si riporta il caso di un inefficace impermeabilizzazione di una copertura di un parcheggio interrato, e il caso del passaggio di tubazioni non adeguatamente sigillate), possono portare ad un degrado delle strutture portanti e la conseguente necessità di pianificare interventi di manutenzione straordinaria di rilevante entità economica.

 

 

La chiave di accesso per una corretta impermeabilizzazione, sia essa in membrane che a base di malte cementizie, è l’impiego di materiali compatibili, sia tra di loro che con le strutture da proteggere, possibilmente forniti da un unico produttore, e prevedere l’impiego di applicatori specializzati e qualificati per le opere da eseguire.

La progettazione preliminare ed esecutiva delle impermeabilizzazioni è fondamentale per la stesura dei dettagli costruttivi e deve prendere in conto le azioni a cui è sottoposta la struttura e il suo comportamento statico nel tempo.

Le variabili che condizionano la progettazione di strutture sotto quota possono essere esogene (ubicazione del cantiere, ambito di realizzazione, opere provvisionali, analisi di carichi aggiuntivi (sismici, dinamici, ecc.), portanza e natura del terreno (stabilità, permeabilità, cedimenti differenziati), qualità dell’acqua (soluto trasportato) e livello di falda) ed endogene (destinazione d’uso (parcheggi, spazi tecnici per impianti), durabilità delle opere, tecnologia costruttiva (opere provvisionali, condizioni al contorno).

Le strutture interrate sono sollecitate oltre che dai propri carichi, anche da forze quali la spinta del terreno e quella idrostatica. Quest’ultima viene spesso valutata preventivamente, talvolta trascurando o sottovalutando il fatto che la falda può alzarsi significativamente e rapidamente in occasione di forti piogge sino a raggiungere il livello della quota di campagna. 

 

 

Le principali problematiche delle strutture interrate

Le problematiche principali, per le strutture sotto-quota, che possono presentarsi durante l’esecuzione dei lavori e che devono essere analizzate con la massima attenzione e quindi risolte per evitare l’inefficacia del sistema di impermeabilizzazione progettata, sono le lesioni strutturali (in platea), le fessurazioni (anche diffuse nelle zone più deboli o più sollecitate), le riprese di getto, i giunti operativi (che sono soggetti a ripetuti movimenti provocati da carichi variabili e/o da dilatazioni termiche), le tubazioni passanti o i ferri distanziatori, la manutenzione (accessibilità per l’ispezione e il ripristino).

 

Anamnesi generale fattibilità e geosito

Per prima cosa risulta necessario recepire le richieste della committenza verificandone la completezza e comprensione. Spesso riformulando il contesto e i dettagli delle esigenze del cliente si possono eliminare quelle storture iniziali nei “desiderata” che portano alla realizzazione di progetti ottenuti per approssimazioni successive. Tutto questo è anche estremamente utile ai fini della parcella potendo documentare elementi di partenza e varianti richieste successivamente causa ripensamenti e migliorie.

Sulla base delle richieste recepite e verificando il contesto disponibile in quanto a lotto edificabile si possono stendere i primi elementi utili ad indagare il territorio su cui operare. E’ ben diverso infatti dover operare in pieno centro storico rispetto all’aperta campagna, sia per l’organizzazione del cantiere che per le opere provvisionali necessarie.

La conoscenza del terreno risulta importante sia per la portanza e stabilità degli edifici che ai fini realizzativi del cantiere stesso.

Dopo aver individuato gli elementi da indagare sul campo ed aver affidato le analisi necessarie agli specialisti di settore si può procedere con la disamina dei risultati valutandone l’impatto sul progetto: siamo al progetto di fattibilità vero e proprio. E’ in questa fase che si devono riesaminare tutti i dati di partenza e quelli indagati cercandone la totale congruenza e riformulando la proposta progettuale alla committenza con relative valutazioni tecnico-economiche di opportunità.

L’analisi dell’impostazione del cantiere può risultare strategica soprattutto laddove le dimensioni del cantiere sono notevoli e si hanno carenze di spazi nel territorio. Le dimensioni dell’opera comportano l’opportunità di valutare attentamente la sequenzialità delle lavorazioni che giocano un ruolo importante per il mantenimento delle tempistiche contrattuali e per il livello qualitativo raggiungibile in fase realizzativa.

La necessità di ricorrere ad opere provvisionali che hanno costi spesso importanti comporta anche scelte tipologiche che impattano grandemente con le scelte strutturali successive. Non si deve mai perdere di vista la congruenza tra costi-benefici delle tecnologie e congruenza-fattibilità in rapporto al territorio (spazi, edificato, terreno, acquiferi…).

La congruenza con il territorio e le sue esigenze sociali come il ripristino della viabilità superficiale in tempi brevi può comportare ad esempio la scelta di realizzare l’interrato con sistemi top-down invece dei classici bottom-up .

Costruire bi-direzionalmente ovvero poter costruire dal piano campagna scendendo e, contemporaneamente, da questo a salire o sistemandone l’urbanistica, può rendere fattibile un’opera altrimenti estremamente difficile da inserire nel tessuto urbano.

Bottom-Up: prima si realizza lo scavo protetto da opere provvisionali e drenato con emungimenti per gli acquiferi, si realizza poi la costruzione partendo dal basso e procedendo in elevazione in contiguità o distacco (secondo le esigenze) dalle opere esterne. In presenza di acquiferi i sistemi di emungimento devono rimanere attivi fino al completamento della struttura dell’edificio ed alla maturazione dei getti.
Top-Down: dopo aver realizzato le opere provvisionali si procede al getto della prima soletta a piano campagna non prima di aver interposto un idoneo manto impermeabile di protezione tra i due, si procede poi agli scavi accedendo dall’area della rampa di accesso e lavorando per l’altezza dell’interpiano con la posa del manto impermeabile a scendere e successivo getto di soletta e muri, il processo si reitera fino all’ultimo piano interrato che vedrà la chiusura dell’edificio con la realizzazione delle fosse di ascensore e dei cavedi dei sottoservizi. In presenza di acquiferi i sistemi di emungimento devono rimanere attivi fino al completamento della struttura dell’edificio ed alla maturazione dei getti.

La scelta di sistemi di impermeabilizzazione forabili (a tenuta idraulica) e compatibili con le opere provvisionali scelte e con l’affidabilità e la durabilità richieste possono fare la differenza.

  

Scelte tecnologiche ed economie di scala

Avendo inquadrato la fattibilità dell’opera con eventuali rinvii ad approfondimenti ed indagini ulteriori che si rendessero necessarie si può procedere al progetto architettonico generale ed a quello strutturale disponendo dei carichi in gioco.

In questa fase è molto importante il coinvolgimento dei vari specialisti per fornire tutti i dati utili allo strutturista che deve percepire tutte le problematiche sottese dal contesto in cui si opera e dal tipo di edificio richiesto. Spesso la carenza nella comunicazione di informazioni ritenute inutili o superflue porta a dover rivedere ampiamente il progetto in fase cantieristica.

Sempre in questa fase la conoscenza di tecnologie e prodotti innovativi può portare a grosse economie di scala e risultati di qualità.

Qualsiasi variante ed aggiustamento si debba effettuare in fase cantieristica ha un impatto economico molto alto e spesso può innescare incompatibilità tra lavorazioni e tecnologie con la necessità di rettifiche in cascata.

Il maggior onere economico al giorno d’oggi è la mano d’opera, non il costo dei materiali; ed i veri raffronti tecnico/economici devono essere fatti in merito ai costi diretti ed indiretti (cosa comporta una determinata scelta sulle altre lavorazioni…) delle varie scelte progettuali.

Sfruttare il know-how delle aziende specializzate in grado di fornire supporto tecnico può risultare strategico ai fini progettuali e realizzativi.

La realizzazione di strutture continue quali le platee possono risultare convenienti dal punto di vista della portanza e della velocità delle lavorazioni oltre che rendersi indispensabili in caso di presenza di acquiferi (falde temporanee o permanenti) considerandone la probabilità di incidenza per la vita utile dell’opera.

  

Impermeabilizzare significa isolare e proteggere l’involucro edilizio

Impermeabilizzare è proteggere anche la struttura oltre che gli ambiti interrati e quanto in esso contenuto.

Il grado di esposizione delle strutture è un concetto finalmente normato a livello europeo (EN206) e cogente anche per l’Italia. Mettere un tegumento protettivo all’opera edile significa preservarla dal degrado e garantirne la fruibilità nel tempo (ovvero realizzare parcheggi per avere posti auto e non “posti barca” !).

Opere di grandi dimensioni (in pianta e sezione) comportano poi la necessità di prevederne gradi di libertà sia per gli assestamenti che per ragioni sismiche secondo la nuova normativa.

Realizzare semplicemente e velocemente giunti di costruzione, assestamento e strutturali con particolare riguardo anche alla loro sigillabilità può richiedere una progettazione integrata delle varie tecnologie concorrenti.

Anche le tempistiche realizzative sono importanti: quante betoniere/giorno si possono prevedere? con quanti conci indipendenti si dovrà fare i conti? come si potranno coordinare le varie lavorazioni acciocché non si intralcino con perdite di tempo ed aggravio dei costi? …

Tecnologie modulari e ben integrabili fanno senz’altro la differenza nella realizzazione di opere complesse per dimensioni o difficoltà (talvolta piccole opere possono risultare più difficili di grosse “scatole” edili).

La progettazione degli impianti tecnologici comporta anche predisporne spazi e forometrie di passaggio che, se pensate per tempo, consentono agevoli realizzazioni senza vincolare scelte architettoniche o strutturali in fase esecutiva.

La sigillatura dei corpi passanti in interrati interessati da percolamenti o falde acquifere è poi una tematica specialistica che deve essere sviluppata con la progettazione strutturale a cui si affianca anche per ferri di ancoraggio a pali e setti di sottofondazione armati per il miglioramento della portanza.

  

Fase esecutiva e pianificazione opere

Arrivati alla fase esecutiva si devono predisporre piani di posa protetti dai cedimenti dei terreni, opportunamente drenati per evitarne allagamenti con la realizzazione del cosiddetto “magrone” di fondo consentendo così l’inizio vero e proprio del classico cantiere interrato.

In caso ci siano scarsi spazi limitrofi all’opera da realizzare si devono prevedere anche le installazioni sequenziali di gru, baracche e stoccaggio materiali in funzione delle lavorazioni da eseguirsi secondo un Gantt di attività da prevedere a priori sulla base del progetto esecutivo.

Normalmente la prima lavorazione da eseguirsi partendo con sistemi classici bottom-up è la fossa d’ascensore quale punto di minima quota dell’opera stessa. Trattasi di un piccolo ambito tecnico fortemente depresso rispetto al piano campagna e con l’esigenza di totale assenza si acqua dovendo alloggiare gli impianti elettrotecnici e meccanici con valenza di sicurezza per la fruizione dei montacarichi/ascensori.

  

Progetto esecutivo: l’impermeabilizzazione - Considerazioni generali

Come sempre la parte basilare della diagnosi è l’anamnesi ovvero per sviluppare progetti risolutivi si devono conoscere i problemi quindi l’analisi del contesto in cui si opera.

Dai rilievi idrogeologici effettuati o reperiti si possono ricavare informazioni utili per analizzare la presenza dell’eventuale acquifero onde valutarne la quota rispetto al piano campagna ed in riferimento all’opera che si deve realizzare.

In merito a questo dato basilare si deve inoltre porre estrema attenzione ai fini di riuscire a valutare la quota di falda di progetto che influenzerà le scelte dell’impermeabilizzazione e la definizione dei carichi idraulici da trasmettere allo strutturista.

Con la specializzazione del settore si assiste spesso anche alla parcellizzazione delle informazioni con il conseguente rischio che non tutti i dati di partenza siano forniti ad ogni specialista che lavorerà su un sottoinsieme di informazioni incomplete e, talvolta, fuorvianti ai fini delle sollecitazioni.

Se il geologo deve ricevere chiare indicazioni per esaminare e fornire dati conformi all’opera da realizzare e che spesso non conosce in tutte le sue esigenze, così anche lo strutturista deve poter disporre di tutti i dati rilevanti per il suo operato.

Non bastano quindi volumetrie dell’opera e portanze del terreno, ma deve conoscere anche eventualità di presenza di carichi idraulici permanenti o temporanei. Tali carichi permeano le opere provvisionali, già affidate a specialista esterno in grado di considerare i terreni sia in fase drenata che satura, interessando “il loro contenuto” ovvero il costruendo edificio.

La variabilità dell’acquifero e le quote di falda sono dati importanti per la definizione dei carichi di sottospinta idraulica per la struttura fondazionale ed anche ai fini delle spinte orizzontali residue sui muri perimetrali. Tali strutture riceveranno sollecitazioni da direzioni diametralmente opposte a quelle usuali : dall’alto al basso (classici pesi propri) e dall’interno verso l’esterno (spinte dei solai).

Tutta questa importanza deriva da una semplicissima considerazione: la spinta idraulica è un carico molto elevato.

Una “spanna” d’acqua (25 cm) corrisponde ad un carico di 250 Kg/mq che gravano dal basso verso l’alto sulla platea di base della struttura. Un solo metro di altezza d’acqua genera ben 1000 Kg/mq e con luci libere di inflessione di almeno 5-6 metri si sviluppano momenti flettenti decisamente importanti che devono essere noti a chi sta progettando la struttura.

Altro aspetto rilevante è l’importanza di progettare una struttura chiusa in presenza di falda o di ristagni d’acqua (dovuti a terreni a bassa permeabilità) che possano creare sifonamenti sotto il perimetro dell’edificio ripresentandosi come flusso dal basso verso l’alto in zone centrali.

In queste condizioni la presenza di una platea, ovvero di un solaio rovescio, a chiusura della base dell’edificio è l’unica scelta percorribile qualsivoglia sistema impermeabilizzante si voglia poi scegliere.

Da sfatare poi un altro luogo comune in merito all’uso di fondazioni a plinti o continue in ambiti interrati: i vespai/drenaggi sottostanti i pavimenti non risolvono da soli problemi d’acqua e possono funzionare ma devono essere nelle condizioni di veicolare velocemente l’acqua, anche semplicemente quella di pioggia, verso l’esterno ed il “basso”.

Questo risulta percorribile in strutture poste a mezza costa in montagna/collina oppure in vicinanza di grossi avvallamenti in pianura oppure se il terreno sottostante è di tipo ghiaioso per molti metri di spessore ed in assenza di falda.

Anche eventi meteorici di lunga durata con terreno poco permeabile possono individuare falde temporanee di notevoli entità, da trattare, per il tempo di permanenza dell’acqua, con le stesse considerazioni viste per la falda permanente. In aree agricole con irrigazioni di grossa entità e periodiche nell’anno si possono creare falde sospese che creano frequentemente fastidi ai primi interrati di edifici residenziali ed industriali.

A consuntivo di tutte queste considerazioni sugli acquiferi e sull’idrologia locale risulta evidente l’importanza di definire in sede progettuale un livello massimo della falda per la vita utile dell’opera ovvero il massimo livello che l’acqua potrebbe raggiungere per un periodo di anni a venire paragonabile alla fruibilità del bene.

Questo è in linea con la deontologia professionale in merito ai rapporti del progettista con la committenza e la società e senz’altro rispecchia quella serietà professionale che dovrebbe portarci a progettare per il futuro prevedendo, da tecnici competenti, “il meglio” per le esigenze del nostro committente.

Definita la quota della falda di progetto conosciamo il livello massimo raggiungibile dall’acqua in pressione, rimane ora da considerare anche l’influsso dell’acqua meteorica nella fase di percolazione lungo i verticali dell’interrato ed ammesso che riesca poi a disperdersi nel terreno.

Per definire la quota del manto impermeabilizzante si devono considerare entrambi gli aspetti: falda e percolazione.

Infatti, l’impermeabilizzazione è ovviamente una barriera che evita l’ingresso di tutta l’acqua esterna.

Spesso, dopo aver risolto i problemi dell’acqua in pressione, ci si accontenta del concetto di allontanamento delle acque derivante dalla comune percezione che abbiamo per tetti e coperture.

Stante il fatto che anche per questi casi, come vedremo nei numeri a venire di questo articolo tecnico, si devono curare pendenze e scarichi in aggiunta alla tenuta della copertura; dobbiamo sottolineare come l’ambito interrato sia, per definizione, un sistema confinato, con tempi di allontanamento e resistenza al passaggio dell’acqua dipendenti da molti fattori, spesso difficilmente controllabili.

Queste considerazioni ci portano a dover considerare il manto impermeabile per gli interrati come una sorta di pelle protettiva che deve evitare non solo la permeazione dell’acqua verso gli interrati ma anche il suo contatto con il cemento armato.

L’acqua è il miglior solvente in natura e trasporta ormai frequentemente aggressivi chimici sia negli eventi meteorici (piogge acide…) che nei suoi flussi nel terreno (sostanze chimiche derivanti da impianti industriali, uso agricolo…) con conseguente possibilità di degrado della parte esterna delle strutture.

Le strutture interrate soffrono anch’esse di questi problemi pur risultando meno visibili rispetto a quelle in elevazione e conseguentemente non essendo facilmente percepite come deteriorabili/deteriorate.

 

L’impermeabilizzazione protettiva non più ispezionabile

Il manto impermeabile deve ovviamente isolare la struttura dall’esterno e deve posizionarsi quindi pima dei getti orizzontali e tra quelli verticali e il terreno o l’opera provvisionale.

 

  

Nella realizzazione di impermeabilizzazioni interrate, per definizione non più ispezionabili, il manto protettivo deve essere affidabile congruentemente con la vita utile dell’opera e deve avere caratteristiche che ne massimizzino l’affidabilità.

L’impermeabilizzazione deve infatti essere posata in un’ambito certamente difficile con presenza di fango, acque meteoriche, ferri d’armatura, chiodi…

In cantiere le migliori soluzioni teoriche possono risultare fallimenti globali mentre funzionano sistemi nati dal cantiere ed ingegnerizzati in molti anni di applicazioni reali con il quotidiano confronto con gli aspetti pratici, a volte triviali, che ne evidenziano gli aspetti funzionali e di risultato.

 

  

Un manto impermeabile pre-getto deve essere calpestabile, deve avere caratteristiche meccaniche di resistenza a trazione e urto congrui con le operazioni che normalmente e quotidianamente vengono effettuate sopra di esso da tutte le maestranze ivi preposte.

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L'articolo continua con i seguenti argomenti

• Sigillatura dei giunti
  
• Sottofondazioni
  
• Pozzi e well-point interni alla struttura
  
• Ribassi fondazionali, platee nervate…
  
• Connettori ed opere provvisionali
  
• Murature con/senza opere provvisionali e relativa impermeabilizzazione
  
• Impiantistica e infiltrazioni
  
• Raccolta acque di scolo, piovane e scarichi interni