La fondazione a trave rovescia è una tipologia di fondazione prefabbricata superficiale utilizzata per garantire la stabilità degli edifici su terreni con scarsa capacità portante. Questa soluzione distribuisce i carichi delle strutture in modo uniforme, riducendo il rischio di cedimenti differenziali. È particolarmente utile in contesti geotecnici complessi, come terreni argillosi o sabbiosi.

Nel seguente articolo, esploreremo le caratteristiche, i vantaggi, il processo di progettazione e le normative di riferimento legate a questa tipologia di fondazione.

Cos’è la fondazione a trave rovescia?

La fondazione a trave rovescia è una tipologia di fondazione superficiale che si distingue per la sua capacità di distribuire i carichi verticali provenienti dalle strutture sovrastanti su un’area più ampia del terreno sottostante. Questa soluzione è particolarmente vantaggiosa in contesti in cui il suolo presenta caratteristiche geotecniche variabili o non omogenee, come terreni argillosi, sabbiosi o misti, dove il rischio di cedimenti differenziali è elevato.

La struttura della fondazione a trave rovescia consiste in una trave orizzontale, di solito in calcestruzzo armato, che si estende sotto l’intera superficie della costruzione, formando una sorta di “piano” rigido. Questa trave è progettata per assorbire e distribuire i carichi verticali e orizzontali, riducendo così le sollecitazioni sui singoli punti del terreno. L’utilizzo di questa tipologia di fondazione è particolarmente indicato in presenza di carichi concentrati, come quelli derivanti da colonne portanti o pareti, poiché la trave consente di evitare concentrazioni di stress in grado di compromettere la stabilità strutturale.

Il processo di progettazione di una fondazione a trave rovescia richiede un’attenta analisi geotecnica del sito, che include la valutazione della portanza del terreno, la profondità della falda acquifera e la presenza di eventuali strati di terreno problematici. In base a queste informazioni, gli ingegneri possono determinare le dimensioni e la geometria ottimali della trave, garantendo che la fondazione soddisfi i requisiti di sicurezza e stabilità.

Come è strutturata la fondazione a trave rovescia?

Per ottenere una distribuzione più uniforme dei carichi sul terreno di fondazione e assicurare una maggiore rigidezza della struttura di fondazione, le travi rovesce si collegano ai pilastri nei due sensi ortogonali, formando maglie chiuse che riproducono la pianta dello scheletro del fabbricato.

Supponendo che la reazione del terreno sia uniformemente distribuita sulle zattere, le travi vengono calcolate come travi continue. Le armature metalliche sono disposte per assorbire le sollecitazioni di trazione e taglio, che si sviluppano a seguito della flessione elastica delle travi, e che il calcestruzzo da solo non potrebbe sostenere.

Quando, invece, ci sono più pilastri allineati, caricati e distanziati in modo diverso, e si vuole uniformare il carico unitario trasmesso dalla fondazione al terreno, conviene progettare una zattera di fondazione (platea di fondazione) a larghezza variabile. Questo permette che le risultanti delle reazioni del terreno sulle superfici di appoggio abbiano la stessa linea d’azione delle risultanti dei carichi che gravano su di esse.

Quando si usa la fondazione a trave rovescia?

La fondazione a trave rovescia è utilizzata principalmente in strutture a scheletro indipendente, come quelle in calcestruzzo armato o acciaio, per garantire una maggiore superficie di contatto con il terreno rispetto ai plinti. Questa tipologia di fondazione è vantaggiosa in diverse situazioni, tra cui:

  1. Terreni con bassa capacità portante: quando il terreno ha una bassa capacità portante o presenta variazioni significative nelle sue proprietà meccaniche, la fondazione a trave rovescia è preferita perché distribuisce i carichi in modo uniforme, riducendo il rischio di cedimenti differenziali;
  2. Strutture a telaio: ideale per edifici in c.a. o acciaio;
  3. Terreni soggetti a movimenti differenziali: offre stabilità e resistenza ai sollevamenti del terreno in terreni argillosi che variano con il contenuto d’acqua;
  4. Zone sismiche: migliora la resistenza alle forze orizzontali durante i terremoti, riducendo il rischio di ribaltamento;
  5. Carichi concentrati elevati: distribuisce carichi pesanti su un’area più ampia, prevenendo pressioni eccessive e migliorando la dissipazione delle energie sismiche;
  6. Terreni eterogenei: uniforma la risposta del terreno ai carichi strutturali, riducendo deformazioni irregolari.

Vantaggi e svantaggi della fondazione a trave rovescia

Ogni tipologia di fondazione ha i suoi punti di forza e limitazioni, che vanno valutati in base alle caratteristiche del terreno, al tipo di edificio e al budget a disposizione. La fondazione a trave rovescia, in particolare, è una soluzione molto efficace in situazioni di terreni poco omogenei o con capacità portante limitata. Tra gli ulteriori vantaggi:

  • Distribuzione uniforme dei carichi: la trave rovescia distribuisce i pesi su un’area più ampia, riducendo il rischio di cedimenti;
  • Adattabilità a terreni problematici: efficace in situazioni dove il terreno è poco omogeneo o ha una capacità portante limitata;
  • Riduzione del cedimento differenziale: migliora la stabilità della struttura, prevenendo problemi di deformazione.

Tuttavia, anche la fondazione a trave rovescia presenta alcuni svantaggi legati soprattutto ai costi e alla complessità di costruzione:

  • Costi elevati: richiede maggiori materiali e manodopera, risultando più costosa rispetto ad altre soluzioni;
  • Complesso da costruire: la progettazione e l’esecuzione richiedono competenze specializzate e attrezzature adeguate;
  • Spessore e peso: la necessità di una struttura robusta può aumentare il peso totale dell’edificio, influenzando il progetto complessivo.

Oltre alla trave rovescia, esistono diverse altre opzioni di fondazione, ognuna con vantaggi specifici a seconda delle condizioni del sito:

  • Fondazioni a plinto: utilizzate per carichi leggeri, queste fondazioni sono semplici da costruire e meno costose, ma non offrono la stessa stabilità in terreni problematici;
  • Fondazioni a pali: indicate per terreni con scarsa capacità portante, i pali trasferiscono i carichi in profondità. Tuttavia, possono essere più costosi e complessi da installare rispetto a una trave rovescia;
  • Fondazioni superficiali: adatte per edifici leggeri su terreni stabili, sono semplici e rapide da realizzare, ma meno efficaci in situazioni di cedimento potenziale.

Materiali e tecniche costruttive

La realizzazione di una fondazione a trave rovescia richiede l’uso di materiali resistenti e duraturi per garantire la stabilità e la sicurezza dell’edificio. I principali materiali utilizzati per le fondazioni a trave rovescia sono:

  • Calcestruzzo: il calcestruzzo è il materiale principale per la costruzione della trave rovescia. Viene scelto per la sua resistenza alla compressione e la capacità di adattarsi a diverse sollecitazioni. Esistono vari tipi di calcestruzzo, tra cui il calcestruzzo ordinario e il calcestruzzo ad alta resistenza, che possono essere selezionati in base alle necessità del progetto e alle condizioni del terreno. Il calcestruzzo è inoltre impermeabile e resistente agli agenti atmosferici;
  • Acciaio: l’acciaio viene utilizzato per la realizzazione dell’armatura, che è essenziale per conferire resistenza alla trazione alla fondazione. Vengono impiegati barre di acciaio, come le barre di acciaio B450C, che sono saldate o intrecciate in rete per garantire la distribuzione uniforme delle sollecitazioni. L’acciaio fornisce maggiore flessibilità alla struttura e ne aumenta la durabilità, prevenendo eventuali fessurazioni;
  • Additivi e materiali speciali: in alcune situazioni, per migliorare le performance del calcestruzzo, si possono aggiungere additivi chimici che ne aumentano la resistenza, riducono la permeabilità o velocizzano i tempi di indurimento. Inoltre, in zone con terreni particolarmente problematici, si possono utilizzare materiali come il calcestruzzo con fibre per incrementare la resistenza alla trazione.

Per quanto riguarda le tecniche costruttive, la realizzazione di una fondazione a trave rovescia prevede la realizzazione di uno scavo profondo, il posizionamento dell’armatura e successivamente il getto del calcestruzzo. La tecnica di getto deve essere eseguita con attenzione, per evitare la formazione di bolle d’aria e garantire una compattazione uniforme del materiale.

Normative di riferimento

La progettazione e l’esecuzione delle fondazioni a trave rovescia devono rispettare specifiche normative tecniche per garantire sicurezza, efficienza e conformità alle leggi vigenti. In Italia, le Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2018) rappresentano il principale riferimento normativo per la progettazione e la realizzazione delle opere strutturali, incluse le fondazioni. Queste norme forniscono indicazioni riguardo al calcolo delle forze che agiscono sulla fondazione, ai requisiti di resistenza dei materiali e alle modalità di verifica della stabilità, in base al tipo di terreno e alla tipologia dell’edificio.

Inoltre, gli Eurocodici (in particolare l’Eurocodice 7 per la geotecnica) sono norme europee che definiscono i criteri di progettazione e verifica delle strutture di fondazione, con l’obiettivo di unificarne le pratiche a livello internazionale. Entrambe le normative, le NTC 2018 e gli Eurocodici, devono essere applicate con attenzione, per garantire che le fondazioni a trave rovescia siano progettate e costruite in modo sicuro, tenendo conto delle specifiche condizioni del sito e delle caratteristiche del progetto.

Calcolo della fondazione

Il calcolo di una fondazione a trave rovescia è un processo fondamentale per garantire che la struttura possa sopportare i carichi senza rischi di cedimenti. In un esempio semplificato, supponiamo che il carico totale dell’edificio sia di 1000 kN. Per determinare se la fondazione è sufficiente, si calcola la capacità portante del terreno, che dipende dall’area della base della fondazione.

Se la capacità del terreno è di 200 kN per metro quadrato e la fondazione ha una base di 20 metri quadrati, la fondazione può sopportare un carico totale di 4000 kN, che è ben al di sopra dei 1000 kN che l’edificio esercita. Questo significa che la fondazione è adeguata e non rischia di cedere. Inoltre, si calcola anche il momento di flessione nella trave rovescia, ossia la sollecitazione che si genera sulla trave a causa del carico. Se il momento calcolato è entro i limiti di resistenza della trave, la fondazione risulterà sicura.