Dispersori di fondazione – Dispersore di tipo B

Nella norma tedesca DIN 18014 sono indicate dettagliatamente le modalità di collegamento dei ferri di armatura per i dispersori di fondazione negli edifici di nuova costruzione. Molte norme nazionali e internazionali specificano il dispersore di fondazione come dispersore preferito, perché con un’installazione a regola d’arte viene immerso nel calcestruzzo ed è così resistente alla corrosione. Le caratteristiche igroscopiche del calcestruzzo determinano generalmente una resistenza di terra sufficientemente bassa. Il dispersore di fondazione deve essere posato come un anello chiuso nella piastra o nastro di fondazione (Figura 5.5.2.1) realizzando così in primo luogo anche la funzione di equipotenzialità. Devono essere considerate la divisione in maglie ≤ 20 m x 20 m e i necessari conduttori uscenti per il collegamento alle calate della protezione contro i fulmini esterna e verso l’interno per il collegamento equipotenziale (Figura 5.5.2.2). Secondo la norma DIN 18014, l’installazione del dispersore di fondazione è una misura elettrotecnica, e deve essere eseguita o supervisionata da uno specialista qualificato in impianti di protezione contro i fulmini o da un elettricista. Il modo in cui deve essere posato il dispersore di fondazione deve essere deciso in base alle misure necessarie a garantire che il dispersore di fondazione risulti uniformemente inglobato nel calcestruzzo.

Posa in calcestruzzo non armato

Nelle fondazioni non armate, ad esempio fondazioni a nastro di abitazioni (Figura 5.5.2.3), devono essere utilizzati dei distanziatori. Solo l’utilizzo di distanziatori con passo di circa 2 m assicura che il dispersore di fondazione risulti “sollevato” e possa così essere inglobato nel calcestruzzo (almeno 5 cm) e il suo materiale (Fe/tZn) sia protetto contro la corrosione.

Posa in calcestruzzo armato

In caso di fondazioni chiuse con armatura, il dispersore di terra viene installato sull’armatura più bassa. Quando è installato correttamente, un dispersore di fondazione costituito da un tondo o un nastro d’acciaio (zincato) è coperto da almeno 5 cm di cemento su tutti i lati e quindi è resistente alla corrosione. Le caratteristiche igroscopiche del calcestruzzo determinano generalmente una resistenza di terra sufficientemente bassa.

Se vengono utilizzati reti di acciaio elettrosaldate, gabbie o ferri di armatura nelle fondazioni, il dispersore di fondazione va collegato con questi componenti naturali di ferro ad intervalli di 2 metri per mezzo di graffe o saldature, per migliorare la funzione di dispersione. I metodi moderni di inserimento del calcestruzzo con susseguente vibrazione/compattazione fanno in modo che il calcestruzzo “scorra” anche sotto al dispersore circondandolo su tutti i lati, se il nastro viene posato in orizzontale, assicurando così la resistenza alla corrosione. Di conseguenza, l’installazione verticale del nastro piatto non è richiesta quando il calcestruzzo viene compattato meccanicamente. La Figura 5.5.2.4 mostra un esempio di utilizzo per la posa orizzontale di una bandella piatta come dispersore di fondazione. I punti di incrocio del dispersore di fondazione devono essere collegati in modo da poter condurre la corrente elettrica. Come materiale per il dispersore di fondazione è sufficiente l’acciaio zincato.

Le bandiere di collegamento verso l’esterno del terreno vanno protette ulteriormente dalla corrosione nel punto di uscita. Sono adatti ad esempio filo di acciaio con rivestimento in materiale plastico (a causa del pericolo di rottura del rivestimento in materiale plastico alle basse temperature è necessaria una particolare cautela durante il montaggio), acciaio inossidabile altolegato, ad esempio AISI/ASTM 316 Ti, o dispersori di terra fissi (Figura 5.5.2.5).

Per l’esecuzione di un dispersore di fondazione devono essere realizzate delle maglie grandi non più di 20 m x 20 m. Questa larghezza di maglie non dipende dalla classe di protezione LPS (Figura 5.5.2.6).

Nella moderna pratica costruttiva, i vari tipi di fondazioni vengono realizzati in forme diverse e con diverse varianti di isolamento.

Anche nelle esecuzioni di fondazioni a piastra e a nastro devono essere tenute in considerazione le prescrizioni sull’isola- mento termico. Per quanto riguarda i dispersori di fondazione di costruzioni nuove rispondenti alla norma DIN 18014, l’isolamento termico/impermeabilizzazione modifica il loro inserimento e la loro disposizione.

Capicorda di collegamento per rinforzi

I dispersori per fondazioni devono essere collegati all’armatura della lastra di fondazione ad intervalli di 2 m. Per farlo ci sono varie possibilità. L’uso di capicorda è risultata la soluzione più conveniente, poiché tale collegamento può essere realizzato facilmente e rapidamente sul posto. Inoltre, secondo le più recenti norme in materia di protezione contro i fulmini, può essere utilizzato ad esempio l’acciaio del cemento armato come componente naturale del sistema di calate. Dato che i componenti del sistema di dispersori deve essere collegato in modo tale da essere permanentemente conduttivo e meccanicamente stabile, questi collegamenti sono efficacemente realizzabili per mezzo di viti, secondo la norma IEC 62561-1 (EN 62561-1) (Componenti per impianti di protezione contro i fulmini – Parte 1: Requisiti per i componenti di connessione). Informazioni più dettagliate su questo argomento si trovano nel capitolo 5.8.

La Figura 5.5.2.7 e Tabella 5.5.2.1 offre una panoramica del diametro nominale ed esterno, nonché delle sezioni delle barre di rinforzo in acciaio. Il diametro esterno delle barre di rinforzo in acciaio per cemento armato è determinante per la selezione dei capicorda di collegamento.

Giunti di dilatazione

I dispersori di fondazione non possono essere fatti passare attraverso i giunti di espansione. In questi punti possono essere fatti uscire in prossimità dei muri e collegati per mezzo di terminali fissi di messa a terra e trecce di collegamento, in caso per esempio di muri di calcestruzzo (Figura 5.5.2.8).

Tuttavia, in caso di lastre di fondazione di grandi dimensioni, le maglie dei dispersori di fondazione devono passare attraverso i giunti di dilatazione (sezioni o giunti) senza uscire dalla parete. In questo caso si possono usare dei nastri di espansione speciali in grado di creare cavità nel calcestruzzo per mezzo di un blocco di polistirolo e di un collegamento integrato e flessibile.

Il nastro di espansione viene incorporato nella lastra di fondazione in modo che il blocco di polistirolo espanso vada a trovarsi in una sezione mentre l’altra estremità passi libera nella sezione adiacente (Figura 5.5.2.9).

Membrane in caso di lastre di fondazione

Le membrane in polietilene con uno spessore di circa 0,3 mm sono spesso posate sul sottofondo come strato di isolamento (Figura 5.5.2.10). Queste membrane si sovrappongono solo leggermente e non sono idrorepellenti. Esse hanno scarso impatto sulla resistenza di terra e si possono quindi trascurare. Per questo motivo si possono installare i dispersori di fondazione nel calcestruzzo delle lastre di fondazione.

Membrane bugnate

Le membrane bugnate sostituiscono spesso il sottofondo delle lastre di fondazione e spesso racchiudono tutta la parte interrata (Figura 5.5.2.11).

Le membrane bugnate sono realizzate in polietilene ad alta densità con uno spessore di circa 0,6 mm (altezza delle bugne circa 8 mm) (Figura 5.5.2.12). Le singole membrane hanno una larghezza che va da 2 a 4 metri circa e si sovrappongono (per circa 20 – 25 cm) come protezione contro l’acqua. I dispersori di fondazione non possono quindi essere efficacemente installati nella lastra di fondazione.

Per questo motivo si interra sotto la membrana bugnata, all’esterno della fondazione, un dispersore ad anello in acciaio inossidabile (V4A), ad esempio AISI/ASTM 316 Ti, con un’adeguata dimensione di maglia.

Fondazioni con una maggiore resistenza di contatto verso massa

“Vasca bianca” in calcestruzzo resistente all’acqua

Il calcestruzzo impermeabile ha un elevata resistenza alla penetrazione di acqua. In Germania, fondazioni chiuse in calcestruzzo resistente all’acqua sono dette anche “vasche bianche”.

Le costruzioni in cemento armato con elevata resistenza alla penetrazione dell’acqua sono realizzate senza un’ulteriore grande tenuta esterna e prevengono l’ingresso di acqua solo grazie al calcestruzzo e alle misure di carattere strutturale, come la sigillatura dei giunti e la limitazione della larghezza delle fessure. Particolare cura è necessaria quando nella costruzione di questi edifici impermeabili, in quanto tutti i componenti, come le guarnizioni, gli ingressi di acqua, gas, elettricità e linee telefoniche (sotto forma di ingressi multipli nell’edificio), tubi fognari, altri cavi o linee, elementi di collegamento per i dispersori di fondazione o per la linea equipotenziale, devono essere permanentemente impermeabili o stagni. L’installatore è responsabile dell’impermeabilizzazione dell’edificio.

Il termine calcestruzzo resistente all’acqua non è definito nella recente normativa sul calcestruzzo. In pratica si usa calcestruzzo con una qualità ad es. C20/25 (resistenza alla compressione su provino cilindrico o cubico in N/mm²). La tenuta delle miscele di calcestruzzo dipende dal contenuto di cemento. 1 m³ di calcestruzzo resistente all’acqua ha un contenuto di cemento pari ad almeno 320 kg cemento (a basso calore di idratazione). Sono pure importanti un basso ritiro, una resistenza a compressione non inferiore a C25/30 e un rapporto acqua/cemento non inferiore a 0,6.

Rispetto agli anni precedenti, l’umidità non penetra più per alcuni centimetri nella “vasca bianca”. I moderni calcestruzzi con una elevata resistenza alla penetrazione di acqua assorbono solo 1,5 cm di acqua. Poiché il dispersore deve essere coperto da uno strato di calcestruzzo di almeno 5 cm (contro la corrosione), il calcestruzzo può essere considerato come un isolante elettrico a valle della zona di penetrazione dell’acqua. Così il dispersore non è più in contatto con il suolo. Per questo motivo nel sottofondo della lastra di fondazione degli edifici con “vasca bianca” va installato un dispersore ad anello con maglia ≤ 20 m x 20 m. Se occorre un sistema di protezione contro i fulmini, la dimensione delle maglie si riduce a ≤ 10 m x 10 m. La ridotta dimensione delle maglie serve a evitare possibili scariche disruptive tra il conduttore equipotenziale funzionale/armatura e la tenuta (in cemento) per il dispersore ad anello installato sotto il cemento, in caso di fulmine. In aggiunta, un collegamento equipotenziale funzionale con una dimensione di maglia ≤ 20 m x 20 m va installato nella lastra di fondazione, secondo la norma tedesca DIN 18014. La procedura è identica a quella del caso di un dispersore di fondazione.

Il dispersore ad anello va collegato al conduttore equipotenziale funzionale integrato nel calcestruzzo ad intervalli di 20 m (il perimetro dell’edificio) o, se è installato un sistema di protezione contro i fulmini, a ogni calata del sistema di protezione contro i fulmini, per agire come un sistema di collegamento equipotenziale secondo la norma IEC 60364-4-44 (HD 60364-4-44). Questi collegamenti possono essere realizzati al di sopra del livello dell’acqua sotterranea, oppure al di sotto di esso mediante boccole a tenuta stagna.

Le Figura 5.5.2.13 e Figura 5.5.2.14 mostrano la disposizione di un dispersore ad anello e un collegamento equipotenziale funzionale in una “vasca bianca”.

Boccole passanti a tenuta d’acqua

Il collegamento elettrico al dispersore ad anello deve essere impermeabile. I requisiti, per esempio, delle “vasche bianche”, sono stati presi in considerazione anche nello sviluppo delle boccole a tenuta. Durante il processo di sviluppo del prodotto, particolare attenzione è stata posta su come integrare i componenti nel modo più realistico possibile. I campioni sono stati incorporati nel calcestruzzo (Figura 5.5.2.15) e quindi sottoposti a collaudo con acqua in pressione. Poiché le installazioni fino a una profondità di 10 m sono una pratica comune nel settore dell’edilizia (ad esempio nei parcheggi sotterranei), questa situazione di montaggio è stata trasferita ai modelli, sottoponendoli ad una pressione dell’acqua pari a 1 bar dopo l’indurimento del calcestruzzo (Figura 5.5.2.16). In una prova di lunga durata, la tenuta dei campioni è stata collaudata per 65 ore. L’azione capillare è un problema per le boccole a muro. Ciò significa che i liquidi (es. acqua) si disperdono in modo diverso nelle fessure strette o nei condotti stretti nel calcestruzzo e vengono quindi praticamente risucchiati all’interno dell’edificio. Questi spazi o condotti stretti possono formarsi durante il processo di indurimento e il conseguente ritiro del calcestruzzo. Pertanto, la professionalità e la corretta installazione della boccola a muro nel cassero è fondamentale. Questo è descritto in dettaglio nelle relative istruzioni di installazione. Boccole murali a tenuta per “vasca bianca”, per es. serbatoi Rif. 478 550 (Figura 5.5.2.17):

• Versione per l’installazione nel cassero con barriera ad acqua e doppio filetto M10/12 su entrambe le estremità, collegata ad esempio ad dispersore ad anello o barra di collegamento equipotenziale.
• Regolabile a seconda dello spessore della parete mediante filettatura M10 e dado di bloccaggio. Il filetto della bussola può essere accorciato, se necessario.
• Collaudate con aria compressa 5 bar secondo la norma IEC 62561-5 (EN 62561-5)

Dispersore per strutture con vasca nera

Il nome “vasca nera” deriva dai vari strati di membrana in bitume applicati al suolo sull’edificio per isolarlo. Il corpo della struttura viene ricoperto di bitume, sul quale poi vengono in genere applicati fino a tre strati di membrana bituminosa (Figura 5.5.2.18). Oggi si utilizzano anche rivestimenti bituminoso modificati con polimeri.

A causa degli elevati valori di isolamento dei materiali utilizzati, non è possibile assicurare che un dispersore sia in contatto con il terreno. Anche in questo caso è richiesta l’installazione di un dispersore ad anello, nonché di un conduttore equipotenziale (come per le “vasche bianche”).

Il collegamento del dispersore esterno al sistema equipotenziale nell’edificio dovrebbe avvenire se possibile sopra l’impermeabilizzazione dell’edificio (Figura 5.5.2.19), per garantire anche a lungo termine l’impermeabilità dell’edificio. L’attraversamento stagno della vasca nera richiede componenti speciali.

Isolamento perimetrale

Nella moderna pratica costruttiva, i vari tipi di fondazioni vengono realizzate in forme diverse e con diverse varianti di isolamento.

Anche nelle esecuzioni di fondazioni a piastra e a nastro devono essere tenute in considerazione le prescrizioni sull’isolamento termico. Per quanto riguarda i dispersori di fondazione di costruzioni nuove rispondenti alla norma DIN 18014, l’isolamento termico/impermeabilizzazione influenza il loro inserimento e la loro disposizione. Il perimetro è l’area della parete e del pavimento di un edificio che si trova a contatto con il suolo. L’isolamento perimetrale è l’isolamento termico attorno all’edificio. L’isolamento perimetrale esterno allo strato a tenuta racchiude la struttura dell’edificio senza formare ponti termici e inoltre protegge la tenuta dai danni meccanici (Figura 5.5.2.20 e Figura 5.5.2.21).

La resistività delle tavole di isolamento perimetrali è un fattore determinante per valutare gli effetti dell’isolamento perimetrale sulla resistenza dei dispersori di fondazione normalmente installati nella fondazione. Una resistenza di 5,4⋅10¹² Ωm è caratteristica per esempio del poliuretano espanso con una densità di 30 kg/m³. La resistività del calcestruzzo, al contrario, è compresa tra 150 e 500 Ωm. Ciò significa che, in caso di completo isolamento perimetrale, un dispersore nella fondazione non ha praticamente alcun effetto. Di conseguenza l’isolamento perimetrale agisce da isolante elettrico.

Se la lastra di fondazione e le pareti esterne sono completamente isolate (completo isolamento del perimetro), deve essere installato un dispersore ad anello con un’adeguata dimensione delle maglie sotto la lastra di fondazione, nello strato di sottofondo o nel terreno. Il dispersore deve essere realizzata in acciaio inossidabile resistente alla corrosione (V4A), ad esempio AISI/ASTM 316 Ti (Figura 5.5.2.22). Come per il caso della “vasca bianca”, è necessario un conduttore equipotenziale funzionale.

Pavimento realizzato ad esempio con strati di materiale riciclato, scarsamente conduttivo, costituenti barriera capillare.

Oggi, in alternativa all’isolamento perimetrale completo, vengono utilizzati materiali riciclati, come graniglia di schiuma di vetro o altri materiali in grado di costituire una barriera capillare (Figura 5.5.2.23). Questi materiali sono un’alternativa economica alle comuni lastre in poliuretano espanso derivate dal petrolio e allo stesso tempo fungono da sottofondo. Questo tipo di isolamento perimetrale è comunemente usato sotto la soletta e sui lati della parte interrata. A parte la sua capacità di isolamento termico, la graniglia di schiuma di vetro presenta altri vantaggi: drenaggio, barriera capillare, portanza e, rispetto alla ghiaia, facilità di trasporto. Prima di riempire lo scavo con graniglia di schiuma di vetro, lo scavo viene ricoperto con, per esempio, geotessuti.

Per poter installare un impianto di messa a terra conforme alla normativa per questo tipo di isolamento perimetrale, il dispersore ad anello deve essere installato in contatto con il terreno sottostante la graniglia di schiuma di vetro e il geotessuto. Così, rispetto ai metodi tradizionali, il dispersore viene installato in una fase precedente. L’azienda responsabile deve essere consapevole del fatto che l’installazione del dispersore deve essere eseguita in una prima fase di progettazione, cioè direttamente dopo i lavori di scavo. Deve essere utilizzato acciaio inossidabile (V4A), ad esempio AISI/ASTM 316 Ti, per il conduttore piatto o rotondo, nonché per i morsetti e i connettori che sono installati direttamente nel terreno. Anche in questo caso, il collegamento equipotenziale funzionale deve essere installato nella fondazione (vedi “vasca bianca” ).

Fondazioni a plinti

Le fondazioni a plinti sono impiegate spesso per la realizzazione di edifici industriali. Questo tipo di fondazioni serve come appoggio, ad esempio, per i supporti di acciaio o calcestruzzo di grandi ambienti. Il piano di fondazione non è chiuso. Dato che queste strutture richiedono anche un sistema di dispersori funzionante, le fondazioni richiedono dei sistemi di messa a terra.

I dispersori di fondazione realizzati in tondi o piatti di acciaio (zincato) devono avere una lunghezza di almeno 2,5 m per le fondazioni a plinti e devono essere coperti da uno strato di calcestruzzo di almeno 5 cm (Figura 5.5.2.24).

Questi “dispersori singoli” devono essere collegati tra loro per evitare differenze di potenziale all’interno del sistema dei dispersori. Questo collegamento va eseguito sul livello più basso, preferibilmente a contatto con il terreno. Le linee e i componenti di collegamento della fondazione a plinti devono essere in acciaio inossidabile resistente alla corrosione (V4A). Se le fondazioni a plinto sono realizzate ad esempio in calcestruzzo con un’elevata resistenza alla penetrazione dell’acqua (calcestruzzo resistente all’acqua), deve essere installato nel terreno un dispersore ad anello in acciaio inossidabile (V4A) con una dimensione delle maglie ≤ 20 m x 20 m.

Fondazioni a nastro non armate

Nelle fondazioni non armate, ad esempio fondazioni a nastro di abitazioni devono essere utilizzati dei distanziatori. Solo grazie a questi distanziatori, posti ad intervalli di circa 2 m, si assicura che il dispersore di fondazione sia “sollevato” e coperto da uno strato di calcestruzzo di almeno 5 cm su tutti i lati (Figura 5.5.2.25 e Figura 5.5.2.26). Non vanno utilizzati connettori a cuneo durante la fase di compattazione (vibrazione) meccanica del calcestruzzo. Se non è possibile utilizzare un distanziatore a causa dell’alta densità del sottofondo (miscela umida con rocce o simili), il dispersore di fondazione deve essere posizionato direttamente sul sottofondo e deve essere realizzato in acciaio inossidabile (V4A).

Fondazioni a nastro armate

Nel caso fondazioni a nastro con armatura, il dispersore di fondazione viene annegato nel calcestruzzo sotto forma di anello chiuso. Anche l’armatura viene integrata nel sistema di dispersione e collegata in modo da essere permanentemente conduttiva. A causa del rischio di corrosione, si deve osservare che il dispersore di fondazione elettrodo di terra viene ricoperto da uno strato di calcestruzzo di 5 cm. I terminali o capicorda di collegamento devono essere in acciaio inossidabile (V4A).

Calcestruzzo rinforzato con fibre di acciaio

Si tratta di un tipo di calcestruzzo che viene formato con l’aggiunta di fibre d’acciaio al calcestruzzo liquido. In confronto al calcestruzzo senza fibre di rinforzo, questo tipo di calcestruzzo può essere sottoposto a limitati sforzi di trazione (presenta cioè una certa resistenza a trazione), tanto da sostituire completamente in certi casi il più comunemente utilizzato calcestruzzo armato. Il calcestruzzo rinforzato con fibre di acciaio viene gettato (o pompato) sul posto allo stato liquido. In Germania viene ad esempio utilizzato per le piastre di fondazione in calcestruzzo di capannoni industriali ed edifici residenziali. Le fibre di acciaio hanno tipicamente una lunghezza di 50-60 mm e un diametro compreso tra 0,75 e 1,00 mm. Sono più comunemente utilizzate le fibre dritte di acciaio con estremità a gancio o fibre di acciaio aggraffate (Figura 5.5.2.27). Il contenuto di fibre di acciaio dipende dal carico sulla soletta e dall’efficienza delle fibre in acciaio utilizzate. È necessario effettuare un calcolo statico per selezionare il tipo e la quantità di fibre di acciaio. Le fibre di acciaio non influenzano in modo significativo la conducibilità elettrica, pertanto come messa a terra per lastre calcestruzzo fibrorinforzato deve essere installato un dispersore a maglie ≤ 20×20. Il conduttore di terra può essere inserito nel calcestruzzo e deve essere circondato su tutti i lati con uno strato di 5 cm di calcestruzzo come protezione contro la corrosione, se è realizzato in materiale zincato. Questo sarà difficilmente realizzabile sul posto. Si raccomanda perciò di installare sotto la successiva piastra di calcestruzzo, dell’acciaio inossidabile altolegato e resistente alla corrosione (V4A) per esempio AISI/ASTM 316 Ti. Devono essere previsti i relativi capicorda per il collegamento.