Articolo pubblicato su Housing Magazine dall’Ingegnere Cristian Diez

Definizione

I micropali o minipali sono pali trivellati di diametro molto piccolo, generalmente inferiore a 30 cm, in cui il carico è assunto interamente dall’armatura e trasferito al suolo principalmente per attrito lungo il pozzo. Se la sua applicazione è strettamente a trazione, viene solitamente chiamata bullone di ancoraggio, chiodo o terra.

I suoi componenti principali sono:

Le applicazioni più tipiche in cui vengono utilizzati i micropali sono:

• alla base delle basi esistenti
• ancoraggio muri di sostegno
• ancoraggio di solai in sottopressione
• stabilizzazione del pendio
• fondazione indiretta

Come metodo di fondazione indiretta, i micropali possono sostituire i pali convenzionali, infissi o trivellati, trasferendo i carichi agli strati competenti (SPT N ₃₀ > 10), e la loro scelta è generalmente dovuta a due fattori: economia o restrizione di spazio.

I principali vantaggi sono riassunti in:

• Capacità di carico simile in trazione e compressione
• Le lunghezze sono facilmente variabili al variare delle stratigrafie, quindi la capacità portante può essere ben regolata.
• Riduzione sostanziale delle dimensioni della testa o semplici collegamenti a strutture esistenti
• Può essere eseguito con qualsiasi angolo di inclinazione 
• Diverse tecnologie possono essere applicate per la perforazione di tutti i tipi di riempimenti, terreni e rocce, potendo perforare strati alternativi di terreni soffici e compatti
• Impianti di perforazione molto compatti, che consentono di lavorare con limitazioni di spazio severe
• L’attrezzatura utilizzata produce livelli di vibrazione e suono molto bassi

Sono ideali anche per fondazioni di strutture soggette a sovraccarichi molto variabili come torri di trasmissione e piloni.

Caratteristiche

I micropali trasmettono i carichi al suolo principalmente per attrito del pozzo, motivo per cui il metodo di iniezione è determinante nella capacità di carico finale. In compressione si considera anche la portanza della punta, verificando che la falda portante non risenta del punzonamento.

Data la loro snellezza, possono sopportare solo carichi prevalentemente assiali, ma le modalità costruttive consentono l’esecuzione di pali delle più svariate inclinazioni. Ciò consente di progettare teste che ammettono forze orizzontali.

In genere non è necessario verificare un micropalo per instabilità, tranne nel caso in cui gli strati superiori siano di bassissima resistenza e di grande spessore.

Classificazione

A causa della diversità delle tecnologie utilizzate, molte appartenenti a diversi paesi e/o aziende specializzate, è necessario classificare i micropali secondo diversi aspetti: dal tipo di iniezione, dal metodo di perforazione, dal tipo di rinforzo e dalla sua campo di applicazione.

Classificazione per tipo di iniezione: (secondo FHWA)

Tipo A:	colata a pressione atmosferica, senza iniezione secondaria
Tipo B:	colata ad alta pressione, nessuna iniezione secondaria
Tipo C:	colata a bassa pressione, con iniezione secondaria globale e singola
Tipo D:	colata a bassa pressione, con iniezione

Classificazione secondaria ripetitiva e selettiva per la sua applicazione:

• fondazione indiretta
• ancoraggi passivi
• “Chiodatura del suolo”
• sottolineare le fondamenta esistenti
• miglioramento della pendenza

Classificazione per metodo di perforazione:

• senza rivestimento e senza supporto idrostatico
• senza giacca con supporto idrostatico
• con giacca intera o parziale

Classificazione per tipo di armatura:

• armatura convenzionale
• barre filettate in acciaio
• tubi d’acciaio
• barre cave autoforanti

Taglie

Per il dimensionamento dei micropali vengono verificati i seguenti aspetti.

• Adesione tra armatura e malta
• Sezione del traliccio in acciaio 
• Attrito tra malta e terreno 
• Effetto di gruppo.
• Stabilità complessiva del sistema
• Deformazione del micropalo
• Punzonatura del terreno con carico di punta

Capacità di carico dell’albero

I metodi di calcolo della capacità portante sono strettamente empirici e dipendono fondamentalmente dai metodi di costruzione. I metodi di calcolo più diffusi in genere si basano su quanto proposto da: Bustamante – Doix, DIN 4128, Ostermeyer o

Littlejohn (ancore).

Questi metodi utilizzano l’abaco o dettano valori per la determinazione della sollecitazione di attrito a rottura e dei corrispondenti coefficienti di sicurezza in funzione del tipo di micropalo e delle caratteristiche del terreno, per cui è consigliabile effettuare delle prove per verificarne la capacità di carico. (generalmente prove di trazione).

DIN 4128 – Limite di attrito per micropali iniettati

Tipo di terreno	Compressione MN / m2	Trazione MN / m2
Ghiaie da medie a grossolane	0.20	0.10
Sabbie e sabbie ghiaiose	0.15	0.08
Suoli coesivi	0.10	0.05

Dimensionamento dell’armatura

A differenza dei pali, nel caso dei micropali il carico è trasmesso interamente dall’armatura, quindi l’armatura deve essere dimensionata per sopportare l’intero carico con gli opportuni coefficienti di sicurezza.

L’effetto della corrosione deve essere preso in considerazione in funzione dell’aggressività chimica del terreno, del tipo di sollecitazione e della vita utile dell’elemento.

Vita utile	Permanente	Temporaneo
Sollecitazione	Comp.	Trazione	Comp.	Trazione
Corto	ηs = 1,75 r ≥ 3 cm DBH: no	ηs = 2,2 r ≥ 3 cm DBH: no	ηs = 1,75 r ≥ 3 cm DBH: no	ηs = 1,75 r ≥ 3 cm DBH: no
Metà	ηs = 1,75 r ≥ 3 cm DBH: no	ηs = 1,75 r ≥ 5 cm DBH: sì	ηs = 1,75 r ≥ 3 cm DBH: no	ηs = 2,2 r ≥ 5 cm DBH: no
alto	ηs = 2.0 r ≥ 5 cm DBH: no	ηs = 1,75 r ≥ 5 cm DBH: sì	ηs = 1,75 r ≥ 5 cm DBH: no	ηs = 1,75 r ≥ 5 cm DBH: sì

ηs: coefficiente di sicurezza dell’acciaio r: rivestimento minimo della fuga DPA: doppia protezione anticorrosiva

Esecuzione

I micropali sono elementi strutturali che richiedono l’utilizzo di tecnologie avanzate, motivo per cui è necessario un controllo più rigoroso della qualità di esecuzione. Alcune sequenze di lavoro tipiche sono:

foratura	foratura
armato	cementato
cementato	armato
Iniezione	Iniezione

Foratura

Il metodo di perforazione scelto deve essere adatto a tutti gli strati di terreno da perforare e al metodo di iniezione adottato.

Le tipiche tolleranze di scostamento rispetto all’asse del micropalo nelle diverse normative sono comprese tra l’1% e il 2,5% per i micropali verticali e tra il 2% e il 3,5% per i pali inclinati.

Armatura

Deve essere dotato di centraline a meno che la modalità di installazione non garantisca la copertura minima consigliata. La distanza minima tra le barre deve essere di 5 mm.

Nel caso di un micropalo di tipo C o D, i tubi flessibili oi tubi per l’iniezione secondaria verranno montati accanto all’armatura.

Stucco

Poiché la malta cementizia pura è instabile, si consiglia l’uso di miscelatori colloidali per la miscelazione della malta e l’uso di additivi per la riduzione dell’acqua. Questi miscelatori ottengono una miscelazione più intima rispetto ai tradizionali miscelatori a pale, essendo importante il rispetto dei tempi minimi di miscelazione.

Se si deve preparare un grande volume di liquame, è consigliabile utilizzare un serbatoio agitatore per mantenere la miscela in sospensione.

Cementazione primaria (cast)

Il metodo di riempimento deve garantire la continuità del pozzo e la qualità della malta, quindi è essenziale la rimozione di tutti i detriti rimanenti e dell’acqua o del fango di perforazione. Ciò si ottiene utilizzando il metodo del flusso inverso, cioè riempiendo il foro dal basso verso la superficie, che viene fatto riempiendo all’interno del tubo di perforazione o tramite un tubo disposto accanto all’armatura per questo scopo.

Nel caso di micropali di Tipo B, cioè cementati in pressione, durante l’estrazione dei tubi o punte di perforazione deve essere garantita una pressione di iniezione continua minima di 5 bar, per cui la tenuta di detti strumenti è essenziale.

Cementazione secondaria

Dopo un certo tempo si ha un leggero assestamento della colonna di cemento per decantazione e “sanguinamento”.

Per mantenere la qualità del materiale dell’albero è quindi necessario adottare due accorgimenti:

1. Forare sempre da almeno 50 cm sopra il livello inferiore della testa, sezione che verrà successivamente rifilata.
2. completare la parte superiore del pozzo introducendo il tubo di riempimento per spostare l’acqua risultante dallo “spurgo” con liquame fresco.

Iniezione secondaria (post-iniezione)

Questa tecnica è fondamentale nell’esecuzione dei micropali in quanto è quella che permette lo sviluppo di elevate sollecitazioni di attrito e consiste nell’iniettare ulteriore malta cementizia una volta che la malta cementizia primaria si è presa e/o indurita. A tale scopo, i tubi o i tubi flessibili sono dotati di un sistema di valvole di non ritorno, la cui progettazione dipende dalle particolari tecnologie di ciascuna azienda.

Essendo i metodi di calcolo della capacità di carico empirici e basati su prove effettuate con particolari tecnologie, è molto importante che quanto realizzato sia coerente con il metodo di calcolo utilizzato nella progettazione. Le pressioni ei volumi di iniezione devono essere registrati per verificare la conformità alle ipotesi di dimensionamento.