Classe di Unità Tecnologica. Strutture Portanti
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- Paolo Vacca
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1 Classe di Unità Tecnologica Portanti
2 Classe Unità Tecnologica Portanti 2 portanti di fondazione in elevazione Insieme delle Unità Tecnologiche e degli Elementi Tecnici di un Sistema Edilizio aventi funzione di sostenere i carichi del S.E. e di collegare staticamente le sue parti. La scelta delle Portanti, delle caratteristiche prestazionali (tecnologiche, economiche,...) deve essere valutata complessivamente nel quadro del momento progettuale/ideativo (fase spaziale, involucro, sistema tecnologico costruttivo). La scelta delle S.P. è quindi questione centrale del processo progettuale
3 Portanti Requisiti connotanti 3 Resistenza meccanica Requisiti connotanti Resistenza al fuoco Integrabilità Isolamento acustico Nel quadro valutativo generale (ambientale, spaziale, involucro, sistema costruttivo) il requisito connotante Resistenza Meccanica risulta fondamentale. Al contempo risultano importanti la resistenza al fuoco, l integrabilità, l isolamento acustico,......
4 Portanti Materiali costruttivi 4 Materiali lapidei Legno Materiali Costruttivi Acciaio Calcestruzzo (Armato) Laterizio
5 Portanti Materiali costruttivi Caratteristiche meccaniche 5 RESISTENZA A FLESSIONE [dan/cm 2 ] RESISTENZA A COMPRESSIONE [N/cm 2 ] PESO SPECIFICO [N/m 3 ] Legno (Abete) Roccia (Granito) Roccia (Travertino) Calcestruzzo Laterizio Acciaio
6 Portanti Materiali costruttivi Materiali lapidei 6 Largo impiego nelle costruzioni antiche. Attualmente vengono utilizzati saltuariamente come Elementi Tecnici delle Portanti per i seguenti motivi: Costi elevati Montaggio Spessori Integrabilità...
7 Portanti Materiali costruttivi Legno strutturale 7 Largo impiego in costruzione antiche come Legno Massiccio Strutturale, con problematiche legate a: Disomogeneità materiale Presenza di imperfezioni (nodi) Fenomeni di ritiro Negli ultimi anni diffusione crescente grazie a nuove tecniche industriali nella preparazione, taglio e incollaggio del Legno Massiccio, in elementi con caratteristiche più omogenee, come il Legno Lamellare e i Pannelli a Strati Incrociati (CLT)
8 Portanti Materiali costruttivi Legno strutturale 8 a telaio a telaio Legno strutturale a portali Pannelli a taglio a pannelli portanti Pannelli a strati incrociati
9 Portanti Materiali costruttivi Legno strutturale 9 Legno Lamellare Pannelli a Strati Incrociati
10 Portanti Materiali costruttivi Acciaio strutturale 10 Ottima resitenza meccanica Leggerezza in rapporto alle prestazioni strutturali Ottima lavorabilità (realizzazione giunti / connessioni) Possibilità di recupero del materiale Rapidità esecutiva PRO CONTRO Costo elevato rispetto altri materiali (C.A. / laterizio) Progettazione esecutiva di dettaglio Manodopera specializzata Corrosione in ambiente aggressivo Scarsa resistenza al fuoco (500 C perdita 50% resistenza, 750 C collasso) Alta conducibilità termica
11 Materiali costruttivi Acciaio strutturale Prestazioni 11 L Acciaio presenta la caratteristica di essere leggero in rapporto alle sezioni necessarie a garantire determinate prestazioni strutturali TENS. AMMISSIBILE [dan/cm 2 ] MASSA VOLUMICA [N/cm 3 ] RAPPORTO Acciaio , Legno 60 0, Calcestruzzo Armato 50 0, Laterizio 10 0,180 55,5
12 Materiali costruttivi Acciaio strutturale Elementi tecnici 12 LAMINATI PROFILATI TRAVI Piastre, lamiere, lamierini Tubolari tondi, quadri, angolari,... Ad U, a C, a doppio T Profili Europei IPE e HE
13 Materiali costruttivi Acciaio strutturale Comportamento acciao 13 Grafico sforzi / deformazioni Acciaio σ FASE PLASTICA P max σ ROTTURA R σ SNERVAMENTO SNERVAMENTO FASE ELASTICA DEFORMAZIONI PERMANENTI ε
14 Materiali costruttivi Calcestruzzo 14 Il Calcestruzzo (CLS) è un conglomerato artificiale formato da: Cemento (legante) Sabbia / Ghiaia / Pietrisco (inerti) Il CLS si consolida grazie al processo di idratazione del legante, conseguente alla miscela dello stesso agli inerti ed a acqua. Il CLS presenta un ottima resistenza a compressione, ma scarsa resistenza a trazione / flessione.
15 Materiali costruttivi Calcestruzzo Armato 15 Il Calcestruzzo Armato (CA) si ottiene incorporando armature metalliche (barre nervate di acciaio) razionalmente distribuiti all interno degli elementi in CLS. L armatura metallica ha la funzione di resistere a trazione e taglio, mentre il CLS quella di resistere agli sforzi di compressione. Gli elementi in CA possono venir realizzati in opera o prefabbricati. Nel caso di prefabbricazione si può operare una precompressione, ottenendo il Calcestruzzo Armato Precompresso (CAP)
16 Materiali costruttivi Laterizi 16 I Laterizi sono Elementi Tecnici ottenuti per cottura ad alta temperature di argille (40 75% alluminia, 18 40% acqua, 6 24% ferro, manganese, magnesio, etc...). I singoli Elementi Tecnici, resistenti a compressione, vengono disposti su file di Malta che ha la funzione di legante e di conferire resistenza a trazione alla muratura portante. I Laterizi si dividono in varie categorie, differenziati da funzione e percentuale di foratura.
17 Materiali costruttivi Laterizi Tipologie 17 TIPOLOGIA PIENI E SEMIPIENI FORATI COPERTURE ELEMENTO TECNICO Mattoni, pianelle Mattoni forati, Tavelle, Tavelloni, Interposti (pignatte), Blocchi per murature Tegole piane (marsigliese, olandese...), Tegole romane (embrici), Tegole curve (coppi)
18 Materiali costruttivi Laterizi Tipologie 18 Percentuale foratura Area sezione del foro Pieni φ 15% f 9 cm2 Semipieni 15% < φ 45% f 12 cm2 Forati 45% < φ 55% f 15 cm2
19 Laterizi Tipologie Mattoni pieni e semipieni 19 MATTONE PIENO Dimensioni (cm): 25 x 12 x 5,5 MATTONE SEMIPIENO Dimensioni (cm): 25 x 12 x 5,5 BI-MATTONE Dimensioni (cm): 25 x 12 x 12
20 Laterizi Tipologie Mattone forato / Tramezze 20 Disponibile in diversi tagli Caratterizzato da: Spessore (in genere) di 8 12 cm Doppia fila di fori (in genere) Peso leggero a fronte di scarse prestazioni strutturali L impiego principale è per la realizzazione delle partizioni interne verticali (tramezze). Se di spessore più elevato, sempre più raramente (scarse prestazioni energetiche) può essere utilizzato per involucro esterno.
21 Laterizi Tipologie Blocchi portanti 21 TRADIZIONALE TERMOLATERIZI TRADIZIONALE EVOLUTO Resistenza a compressione garantita dal numero ridotto di fori. Resistenza termica garantita solo da laterizio e intercapedine d aria fori. Resistenza termica migliorata grazie a microporosità presenti nel laterizio stesso. Doppio blocco laterizio (anche termolaterizi) con interposizione isolamento termico.
22 Laterizi Tipologie Tavelle e Tavelloni 22 Laterizio forato e di spessore contenuto (generalmente qualche cm), solitamente impiegato per la costruzione di solai e controsoffitti. Considerato lo spessore contenuto, l elemento viene utilizzato per Elementi Tecnici non portanti.
23 Laterizi Tipologie Interposti per solai 23 TIPO A TIPO B Allegerimento Resistente
24 Laterizi Tipologie Laterizi per coperture 24 TEGOLA CURVA O COPPO EMBRICE TEGOLA PORTOGHESE TEGOLA MARSIGLIESE
25 portanti Tavola sinottica 25 CLASSE UNITÀ TECNOLOGICA UNITÀ TECNOLOGICA CLASSE DI ELEMENTI TECNICO SCHEMA FUNZIONALE ELEMENTO TECNICO di fondazione Fondazioni dirette Fondazioni indirette Puntuali Piane Puntuali Piane Plinto Trave rovescia Platea Plinto su palo Trave su pali Platea su pali portanti verticali Scatolari Pilastro Muro / Setto in elevazione orizzontali Scatolari Trave Solaio / Impalcato inclinate Scatolari Trave Soletta
26 portanti di fondazione 26 CLASSE UNITÀ TECNOLOGICA UNITÀ TECNOLOGICA CLASSE DI ELEMENTI TECNICO SCHEMA FUNZIONALE ELEMENTO TECNICO di fondazione Fondazioni dirette Fondazioni indirette Puntuali Piane Puntuali Piane Plinto Trave rovescia Platea Plinto su palo Trave su pali Platea su pali portanti verticali Scatolari Pilastro Muro / Setto in elevazione orizzontali Scatolari Trave Solaio / Impalcato inclinate Scatolari Trave Soletta
27 portanti di fondazione Fondazioni dirette 27 CLASSE UNITÀ TECNOLOGICA UNITÀ TECNOLOGICA CLASSE DI ELEMENTI TECNICO SCHEMA FUNZIONALE ELEMENTO TECNICO di fondazione Fondazioni dirette Fondazioni indirette Puntuali Piane Puntuali Piane Plinto Trave rovescia Platea Plinto su palo Trave su pali Platea su pali portanti verticali Scatolari Pilastro Muro / Setto in elevazione orizzontali Scatolari Trave Solaio / Impalcato inclinate Scatolari Trave Soletta
28 di fondazione Fondazioni dirette Schemi funzionali 28 SCHEMA FUNZIONALE PUNTUALE LINEARE PIASTRA ELEMENTO TECNICO Plinto Trave a T rovescia Platea CARATT. TERRENO Roccioso Ghiaioso Ghiaioso Sabbioso Sabbioso Argilloso
29 portanti in elevazione 29 CLASSE UNITÀ TECNOLOGICA UNITÀ TECNOLOGICA CLASSE DI ELEMENTI TECNICO SCHEMA FUNZIONALE ELEMENTO TECNICO di fondazione Fondazioni dirette Fondazioni indirette Puntuali Piane Puntuali Piane Plinto Trave rovescia Platea Plinto su palo Trave su pali Platea su pali portanti verticali Scatolari Pilastro Muro / Setto in elevazione orizzontali Scatolari Trave Solaio / Impalcato inclinate Scatolari Trave Soletta
30 portanti in elevazione verticali 30 CLASSE UNITÀ TECNOLOGICA UNITÀ TECNOLOGICA CLASSE DI ELEMENTI TECNICO SCHEMA FUNZIONALE ELEMENTO TECNICO di fondazione Fondazioni dirette Fondazioni indirette Puntuali Piane Puntuali Piane Plinto Trave rovescia Platea Plinto su palo Trave su pali Platea su pali portanti verticali Scatolari Pilastro Muro / Setto in elevazione orizzontali Scatolari Trave Solaio / Impalcato inclinate Scatolari Trave Soletta
31 in elevazione verticali Schemi funzionali 31 Schema funzionale LINEARE Schema funzionale SCATOLARE
32 verticali schema funzionale lineare - intelaiato Introduzione 32 Fa riferimento all uso di strutture monodimensionali (lineari) per le strutture verticali e a una struttura piana (composta da elementi lineari) per la struttura orizzontale Comportamento La struttura a telaio lavora prevalentemente a compressione, flessione e taglio Elementi tecnici Trave (principale e secondaria) Pilastro Impalcato / solaio
33 verticali schema funzionale lineare - intelaiato Elementi tecnici 33 IMPALCATO / SOLAIO insieme di strutture lineari STRUTTURA ORIZZONTALE PRIMARIA trave primaria Carico distribuito (permanente/accidentale) STRUTTURA ORIZZONTALE SECONDARIA trave secondaria / cordolo STRUTTURA PORTANTE VERTICALE pilastro Azione del terreno STRUTTURA DI FONDAZIONE plinto
34 verticali schema funzionale lineare - intelaiato Comportamento statico 34 TRAVE: Soggetta a pressoflessione e taglio Trave a sezione rettangolare (fuori spessore di solaio) FIBRE TESE FIBRE COMPRESSE ASSE NEUTRO Trave a sezione a T (in spessore di solaio) FIBRE COMPRESSE ASSE NEUTRO PILASTRO: Soggetto a compressione
35 verticali schema funzionale lineare - intelaiato Telaio e piani di coordinamento 35 La struttura intelaiata si basa sulla planarità dei telai che la costituiscono PIANI DI COORDINAMENTO STRUTTURALE TRAVE CORDOLO PILASTRO
36 verticali schema funzionale lineare - intelaiato Maglia strutturale 36 L TRAVE SECONDARIA TRAVE PRINCIPALE l luce struttura orizzontale primaria La luce della pilastratura è scelta sulla luce ottimale dei solai ll luce struttura orizzontale secondaria Misure tradizionali in latero - cemento l luce struttura orizzontale primaria 3,5 ml 4,5 ml L > l riduzione luce libera inflessione trave principale L luce struttura orizzontale secondaria 4,5 ml 5,5 ml
37 verticali schema funzionale scatolare Introduzione 37 Fa riferimento all uso di elementi tecnici piani (setti/muri) sui quali scaricano elementi tecnici piani orizzontali (solai) Comportamento Le strutture a pareti portanti sopportano prevalentemente sforzi di compressione e taglio Elementi tecnici Setto Solaio
38 verticali schema funzionale scatolare Elementi tecnici 38 SOLAIO / IMPALCATO Insieme di strutture lineari Carico distribuito (permanente/accidentale) STRUTTURA PORTANTE ORIZZONTALE Integrata (cordolo) STRUTTURA PORTANTE VERTICALE Setto / Muro STRUTTURA DI FONDAZIONE Lineare / Platea Azione del terreno
39 verticali schema funzionale scatolare Visione di insieme 39 SOLAIO / IMPALCATO Carico distribuito (permanente/accidentale) TRAVE ROVESCIA Azione del terreno SETTO
40 verticali verticali Scelta dello schema funzionale 40 La scelta dello schema funzionale, seguito da soluzione conforme e quindi tecnologica, corrisponde alla configurazione dell impianto spaziale.? È una scelta progettuale effettuata sulla base di più considerazioni: Organizzazione funzionale (Fruibilità) Economiche / gestionali Architettoniche (Aspetto) Disponibilità tecnologiche Tipologia architettonica / edilizia...
41 in elevazione verticali Soluzione lineare + scatolare 41 FONDAZIONE A PIASTRA platea in CA SCHEMA SCATOLARE setto in CA comunicaz. vert. FONDAZIONE LINEARE trave a T rovescia SCHEMA LINEARE pilastri in CLS
42 in elevazione in elevazione orizzontali 42 CLASSE UNITÀ TECNOLOGICA UNITÀ TECNOLOGICA CLASSE DI ELEMENTI TECNICO SCHEMA FUNZIONALE ELEMENTO TECNICO di fondazione Fondazioni dirette Fondazioni indirette Puntuali Piane Puntuali Piane Plinto Trave rovescia Platea Plinto su palo Trave su pali Platea su pali portanti verticali Scatolari Pilastro Muro / Setto in elevazione orizzontali Scatolari Trave Solaio / Impalcato inclinate Scatolari Trave Soletta
43 in elevazione orizzontali Schemi funzionali 43 Schema funzionale MONO DIMENSIONALE Schema funzionale BI DIMENSIONALE
44 orizzontali Soluzione tecnologica Solaio in latero - cemento 44 STRUTTURA PORTANTE Soletta collaborante in C.A. ELEMENTO ALLEGERIMENTO Laterizio interposto STRUTTURA PORTANTE Travetto
45 orizzontali Soluzione tecnologica Solaio in legno 45 STRUTTURE PORTANTE Soletta collaborante CLS CONNETTORE Barra piegata STRUTURA PORTANTE ORIZZONTALE Tavolato in legno STRUTTURA PORTANTE LINEARE Trave in legno
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