Prove di Carico su Pali per Agrivoltaico

Prove di Carico su Pali per Agrivoltaico: il Vento Governa il Dimensionamento

Cosa verifichiamo in campo prima che i tracker vengano montati

Cosa succede se non si considera la forza che il vento può esercitare su un impianto agrivoltaico? Il primo evento atmosferico estremo rischia di compromettere strutture di valore molto elevato, con danni che non si limitano ai moduli ma coinvolgono il terreno, le colture sottostanti e i tempi di rientro dell'investimento.

In questi giorni, in provincia di Vicenza, stiamo seguendo le prove di carico sui pali infissi che sosterranno i tracker, le strutture mobili che fanno ruotare i pannelli seguendo il sole. È una fase poco visibile e poco raccontata, ma è quella in cui si decide se il dimensionamento ipotizzato a tavolino regge il confronto con il terreno reale.

Lavoriamo su questi cantieri con lo stesso metodo che applichiamo all'edilizia: progettazione integrata, con indagini in sito, calcolo strutturale e direzione lavori seguiti da un'unica squadra. È il modo più diretto per evitare che una correzione necessaria arrivi quando la struttura è già montata.

Il vento come azione dimensionante negli impianti agrivoltaici

Perché un tracker non si comporta come una struttura fissa

Un impianto agrivoltaico presenta una superficie ampia, sollevata dal suolo e inclinata rispetto all'orizzontale. Il vento non la investe soltanto: la aggira, passa sotto i moduli e negli interspazi tra le file e genera depressioni sulla faccia superiore. Il risultato è una combinazione di spinta e risucchio che varia con l'angolo di inclinazione e con la posizione del modulo all'interno del campo, poiché le file di bordo e gli angoli sono le zone più sollecitate.

Nei tracker la questione si complica. La struttura ruota durante la giornata, quindi non esiste una sola configurazione da verificare ma un intervallo di assetti, ognuno con coefficienti aerodinamici diversi. A questo si aggiunge il comportamento dinamico: torsioni indotte dal vento su strutture snelle e lunghe possono innescare oscillazioni che amplificano le sollecitazioni ben oltre il valore statico. Per questo i tracker prevedono una posizione di sicurezza, raggiunta automaticamente oltre una certa velocità del vento. Non è però una posizione a carico nullo: l'assetto piatto, per esempio, è tra i più esposti all'instabilità torsionale, e infatti diversi produttori adottano una posizione di sicurezza inclinata. Il dimensionamento strutturale deve considerare anche quella configurazione e le transizioni per raggiungerla.

Le azioni del vento si ricavano dalla velocità di riferimento della normativa tecnica vigente e dai coefficienti aerodinamici specifici del tracker, che per queste strutture derivano in genere da prove in galleria del vento. La loro trasmissione al terreno dipende però interamente dalla fondazione. Ed è qui che il calcolo va verificato sperimentalmente.

Le tre azioni che agiscono su un palo infisso

Compressione, trazione e spinta orizzontale

Un palo di un tracker non deve solo reggere il proprio peso. Subisce tre azioni distinte, che in campo vengono provate separatamente.

La compressione è la più intuitiva: il peso proprio della struttura e dei moduli, sommato agli eventuali carichi da neve, spinge il palo verso il basso. Il terreno risponde con l'attrito laterale lungo il fusto e, in misura marginale per profili sottili come questi, con la resistenza alla base.

La trazione, quello che in cantiere chiamiamo effetto vela, è la condizione più insidiosa. Quando il vento tende a sollevare i moduli, il palo viene sfilato verso l'alto e a opporsi rimane l'attrito laterale. Il punto è che in estrazione questo attrito è inferiore a quello mobilitato in compressione, e la normativa applica alla trazione coefficienti parziali più severi. Un profilo che risponde bene sotto carico verticale può quindi risultare inadeguato in estrazione.

La spinta orizzontale agisce trasversalmente e tende a flettere il palo, mobilitando la resistenza dei primi strati di terreno, spesso i più deformabili e i più sensibili alla stagionalità e al contenuto d'acqua. Qui il limite non è quasi mai la rottura del terreno ma lo spostamento in testa al palo, oltre il quale la struttura non lavora più come previsto.

Le tre prove non si sommano in un unico numero: si confrontano, e a governare il dimensionamento è quella con il margine di sicurezza più basso. Nei campi agrivoltaici è spesso la prova di estrazione, ma in terreni coesivi o poco consistenti, o con infissioni corte, può prevalere la verifica orizzontale. Nel progetto, poi, trazione e spinta orizzontale agiscono insieme, e la verifica combinata va comunque fatta.

Come si esegue una prova di carico in campo

Dinamometro, comparatore centesimale, curva carico spostamento

In campo il principio è semplice. Il profilo viene infisso alla profondità di progetto, in questo caso 2,2 metri, poi sollecitato con l'escavatore attraverso un sistema di contrasto. Il dinamometro registra la forza applicata, il comparatore centesimale misura lo spostamento del palo con risoluzione al centesimo di millimetro.

Da questi due valori nasce la curva carico spostamento, che è il vero risultato della prova. Non ci interessa soltanto il carico massimo raggiunto: ci interessa come il palo arriva a quel valore. Uno spostamento che cresce in modo proporzionale al carico indica una risposta ancora elastica, mentre un ginocchio nella curva segnala l'inizio dello scorrimento all'interfaccia tra acciaio e terreno. La resistenza da assumere in progetto si ricava da lì, applicando un criterio di rottura convenzionale fissato in anticipo, e viene poi ridotta con i coefficienti previsti dalla normativa.

Il carico viene applicato per gradini successivi, mantenuti per il tempo necessario a stabilizzare la lettura. Le prove si eseguono nelle tre modalità, con particolare attenzione a quella di estrazione. Quelle di progetto, portate fino a rottura, si conducono su pali pilota che non resteranno in opera; la campagna si completa poi con prove di collaudo, non distruttive, su una quota dei pali definitivi.

Un aspetto da non trascurare: la prova fotografa il terreno nelle condizioni del momento. Un campo asciutto a fine estate può dare risultati più favorevoli di quelli invernali con falda alta, soprattutto in estrazione e in spinta orizzontale. Il periodo di esecuzione va quindi tenuto presente nell'interpretare i numeri.

Terreni eterogenei: perché una sola prova non basta

Il punto conta, letteralmente. Un campo che a occhio sembra omogeneo può cambiare capacità portante nel giro di poche decine di metri: variazioni di granulometria, lenti limose, differenze di falda, riporti storici non documentati. Su superfici di diversi ettari questa variabilità è la regola, non l'eccezione.

Il dimensionamento nasce da ipotesi di calcolo costruite su indagini geognostiche puntuali. Sono le prove ripetute su più postazioni a confermarle oppure a correggerle, distribuendo i punti di verifica in funzione della geologia attesa e non secondo una griglia astratta. C'è anche un vantaggio normativo: al crescere del numero di prove, i coefficienti con cui la norma penalizza il risultato si riducono, quindi una campagna estesa restituisce resistenze di progetto meno cautelative oltre che più affidabili. Quando una postazione restituisce valori significativamente inferiori, la risposta non è necessariamente allungare tutti i pali: può essere sufficiente individuare l'area critica e differenziare la profondità di infissione solo dove serve.

Questo lavoro ha senso finché il progetto è ancora modificabile. A struttura montata ogni correzione diventa un intervento di rinforzo, con costi e tempi molto superiori.

Progettazione integrata applicata all'agrivoltaico

Indagini, calcolo e direzione lavori con una sola squadra

L'agrivoltaico è uno dei settori in crescita più marcata per il nostro studio, e ci arriviamo con le stesse competenze che usiamo sugli edifici: ingegneria strutturale, geotecnica applicata, direzione lavori in cantiere.

Il vantaggio di seguire l'intera filiera con un solo gruppo di lavoro è concreto. Chi legge i risultati delle prove è la stessa persona che ha impostato il calcolo, quindi la revisione del dimensionamento avviene in giorni e non in settimane di scambi tra soggetti diversi. Chi è in campo conosce le ipotesi che sta verificando e riconosce subito un dato anomalo, invece di limitarsi a trascriverlo. Le tempistiche si accorciano e, soprattutto, si riduce il numero di imprevisti che emergono in fase di montaggio. Lo stesso sguardo unitario permette di tenere insieme aspetti che spesso viaggiano separati, come la resistenza geotecnica del palo e la sua durabilità in un terreno agricolo irrigato.

È lo stesso principio che applichiamo dalla progettazione architettonica alla progettazione strutturale: tenere insieme le competenze anziché distribuirle su interlocutori che non si parlano.

Verificare prima di montare

Le prove di carico non sono un adempimento formale da chiudere in fretta. Sono il momento in cui un modello di calcolo incontra il terreno e accetta di essere smentito, con il vantaggio che a quel punto la correzione costa poco.

Su un impianto agrivoltaico questa verifica ha un peso ulteriore, perché la struttura convive con un'attività agricola che non può essere interrotta per rimediare a un errore di dimensionamento. Progettare in modo efficace, anche qui, significa anticipare le domande finché è ancora possibile rispondere modificando il progetto.