STRUTTURA PORTANTE. Le strutture portanti si suddividono in: strutture di fondazione. Strutture di elevazione

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1 Materiali e Progettazione di elementi costruttivi Prof. Angela g. Leuzzi STRUTTURA PORTANTE Insieme delle unità tecnologiche e degli elementi tecnici appartenenti al sistema edilizio aventi funzione di sostenere i carichi del sistema edilizio stesso e di collegare staticamente le sue parti. Le strutture portanti si suddividono in: Strutture di fondazione Insieme di elementi tecnici del sistema edilizio aventi funzione di trasmettere i carichi del sistema edilizio stesso al terreno Strutture di elevazione Insieme di elementi tecnici del sistema edilizio aventi funzione di sostenere i carichi verticali e/o orizzontali, trasmettendoli alle strutture di fondazione Strutture di contenimento Insieme degli elementi tecnici funzionalmente connessi con il sistema edilizio aventi funzione di sostenere i carichi derivanti dal terreno

2 STRUTTURE DI FONDAZIONE Per fondazione, o struttura di fondazione, si intende l unità tecnologica che funge da collegamento statico tra l edificio ed il suolo e che ha il compito di trasmettere a terra i carichi imposti dalla costruzione con assoluta sicurezza per la stabilità dell opera edificata. Le fondazioni possono essere continue o discontinue, superficiali o profonde, idrauliche o ordinarie, dirette o indirette, portanti o sospese; in rapporto, rispettivamente, all estensione della superficie di appoggio, alla profondità del terreno resistente, alla presenza o meno di acqua nel sottosuolo, al modo di trasmettere i carichi al terreno resistente, al tipo di reazione che il terreno oppone al carico trasmesso.

3 CRITERI PROGETTUALI La tipologia di fondazione, le dimensioni e la profondità vengono stabilite solo dopo aver acquisito tutti i dati necessari: -Portanza del terreno - Carichi trasmessi al terreno dall edificio - Posizione delle strutture verticali sotto cui viene realizzata la fondazione -Forma dell area e posizione dell edificio all interno di essa -Profondità del piano di posa delle fondazioni Inoltre è necessario tenere in considerazione le seguenti caratteristiche: -Superficie minima di appoggio sul terreno - Geometria della sezione trasversale verticale di fondazione - Schema statico e geometrico della fondazione - Materiali utilizzati

4 FONDAZIONI DIRETTE SU TERRENO POCO PROFONDO Sono le fondazioni su terreni resistenti (ad esempio rocce lapidee) che si trovano affioranti o a poca profondità rispetto al piano di campagna. Costituiscono il tipo più semplice e più economico tra tutti i sistemi di fondazione. Si distinguono in continue e discontinue: Fondazioni continue sono quelle che trasmettono al terreno carichi distribuiti su estese superfici Fondazioni discontinue sono quelle che trasmettono al terreno carichi distribuiti su ridotte superfici limitate In generale, quando il terreno resistente lo permette, per l organicità del sistema statico, è consequenziale che ad una struttura in elevazione, che trasmette a sostegni continui (muri portanti) i pesi come carichi distribuiti su tutta la loro lunghezza, corrisponda una fondazione continua; similmente, ad una struttura in elevazione, che trasmette a sostegni discontinui (pilastri o colonne) i carichi concentrati, corrisponderà, a rigori di logica, un sistema di fondazioni discontinue

5 FONDAZIONI CONTINUE NORMALI Sono fondazioni dirette su terreni resistenti superficiali o poco profondi in banchi continui, privi di vuoti e fratture. Le fondazioni continue normali si usano quando la struttura portante in elevazione è continua, cioè eseguita con muratura ordinaria in pietra, mattoni, calcestruzzo etc. ed il terreno resistente si trova ad una profondità non superiore ai 5 6 metri.

6 FONDAZIONI CONTINUE A LARGA BASE Sono fondazioni dirette continue che presentano una suola (superficie di contatto tra fondazione e terreno) di sezione maggiorata. Sono anche dette fondazioni nastriformi o fondazioni a zattera. Vengono generalmente usate: -Quando il terreno resistente ha un carico di sicurezza non molto elevato, è a poca profondità rispetto al piano di campagna ed i carichi trasmessi dall edificio sono molto elevati -- quando il terreno resistente si trova ad una profondità tale che non è economicamente conveniente raggiungerlo con una fondazione normale che risulterebbe pesante e costosa e si preferisce fondare su strati meno profondi anche se di minor resistenza.

7 FONDAZIONI DISCONTINUE A PLINTI ISOLATI Sono fondazioni che si adottano per strutture in elevazione intelaiate a scheletro indipendente, quando il terreno resistente sia affiorante o poco profondo e abbia una resistenza elevata che consente di ripartire su una superficie limitata il carico concentrato trasmesso dai pilastri. I plinti isolati si distinguono in: -Plinti per strutture in calcestruzzo armato -Plinti per strutture in acciaio

8 I plinti per strutture in calcestruzzo armato hanno, in genere, forma tronco piramidale (a zoccolo o a gradoni) su pianta quadrata o rettangolare e si distinguono in: - Plinti alti e rigidi, privi di deformazioni indotte e per questo chiamati anche plinti inerti. I plinti possono ritenersi inerti quando l angolo sulla verticale, formato dalla congiungente i profili esterni della sovrastruttura e la base del plinto è inferiore a 35 ; questa condizione corrisponde ad un altezza h del plinto maggiore di 1,5 volte la sua sporgenza b. I plinti inerti, in quanto tali, non necessitano di alcuna armatura, tuttavia è buona norma disporre almeno una semplice griglia in corrispondenza della base maggiore.

9 I plinti per strutture in acciaio sono in generale formati da due parti: una in acciaio, collegata al pilastro e una in calcestruzzo, armano o no, poggiante sul terreno, che è detta dado. I plinti per le strutture in acciaio possono essere di vari tipi. Il pilastro può essere incastrato o incernierato alla parte metallica del plinto che, a sua volta, può essere appoggiata o incastrata nella parte in calcestruzzo. Il dado il calcestruzzo può essere armato o no, secondo la forma, il tipo e la sua estensione; ha in genere forma parallelepipeda o troncopiramidale su base quadrata e viene gettato in opera prima del montaggio del pilastro, cercando di ottenere una superficie superiore perfettamente livellata per poter impostare la parte metallica collegata al pilastro.

10 FONDAZIONI INDIRETTE SU TERRENO POCO PROFONDO Sono le fondazioni che si eseguono quando il terreno resistente si trova ad una profondità maggiore di 5 6 metri rispetto al piano di campagna Si distinguono in: Fondazioni a pozzi o a piloni Fondazioni su pali portanti

11 FONDAZIONI SU TERRENI SCIOLTI DI SCARSA RESISTENZA Sono le fondazioni che si eseguono su un terreno superficiale di resistenza unitaria modesta rispetto al carico trasmesso dall edificio. Si distinguono in: -Fondazioni superficiali a platea - Fondazioni su pali sospesi Le fondazioni superficiali a platea sono le fondazioni che, mediante una struttura rigida continua detta, appunto, platea di fondazione, trasmettono il peso di tutto l edificio al terreno interessando una estesa superficie continua. Le platee si costruiscono in calcestruzzo armato e possono paragonarsi a dei solai rovesciati con travi principali, travi secondarie e solette caricate dalla reazione del terreno che, approssimativamente, si suppone uniformemente ripartita.

12 Come strutture di contenimento orizzontali vengono considerati i solai controterra, cioè quegli elementi tecnici, funzionalmente connessi con il sistema edilizio, che ripartiscono direttamente sul sottostante terreno sia il proprio peso che gli eventuali carichi sovrastanti STRUTTURE DI CONTENIMENTO Vengono definite strutture di contenimento le unità tecnologiche, o l insieme di elementi tecnici, aventi la funzione di sostenere i carichi derivanti dal terreno. Tali strutture possono essere verticali o orizzontali. Le strutture di contenimento verticali o muri di sostegno sono, di norma, formati da più strati: -Lo strato controterra, costituito dalla sottoclasse di elementi tecnici deputati al contenimento o al drenaggio di acqua e/o umidità - La parete di sostegno propriamente detta, cioè la sottoclasse di elementi tecnici che sostiene i carichi derivanti dal terreno - Il rivestimento interno, formato dalla sottoclasse di elementi tecnici che assicura la finitura dell intradosso del muro.

13 Laboratorio di fondamenti della Progettazione _Materiali e Progettazione di elementi costruttivi STRUTTURE DI ELEVAZIONE Si definisce struttura di elevazione l unità tecnologica costituita dalle classi di elementi tecnici e dall insieme di elementi tecnici aventi la funzione di resistere alle azioni di varia natura agenti sulla parte di costruzione fuori terra, trasmettendole alle strutture di fondazione. Le strutture di elevazione vengono classificate in base a vari criteri riferiti, di volta in volta: -Ai procedimenti costruttivi - Al principio statico - Alla stabilità della forma - Alla traccia della struttura sul piano di appoggio o di fondazione - Alle caratteristiche geometriche degli elementi costitutivi - A forme strutturali tipologicamente definite

14 La norma UNI 8290 sulla classificazione del Sistema Tecnologico articola la struttura di elevazione in: -STRUTTURA DI ELEVAZIONE VERTICALE -STRUTTURA DI ELEVAZIONE ORIZZONTALE E INCLINATA -STRUTTURA DI ELEVAZIONE SPAZIALE Tale classificazione si basa su un parametro geometrico morfologico che si riferisce all aspetto prevalente nella configurazione finale della struttura.

15 La struttura di elevazione verticale è costituita dagli elementi tecnici caratterizzati dalla funzione di sostenere i carichi agenti, trasmettendoli verticalmente ad altre parti, aventi funzione strutturale ad essa collegate. La struttura di elevazione orizzontale e inclinata è costituita dagli elementi tecnici aventi la funzione di sostenere orizzontalmente i carichi, trasmettendoli ad altre parti strutturali ad essa collegate. La struttura di elevazione spaziale è costituita dagli elementi tecnici aventi la funzione di sostenere i carichi mediante un sistema strutturale il cui sviluppo prevalente o la cui disposizione generale assume una morfologia spaziale REQUISITI CONNOTANTI Il soddisfacimento dei vari requisiti è, per le strutture di elevazione, rapportabile sia alle caratteristiche specifiche di un dato materiale strutturale, sia alla concezione strutturale e quindi alla scelta di idonee conformazioni, opportuni dimesionamenti e determinati procedimenti costruttivi. Il soddisfacimento dei requisiti può essere inoltre condizionato dalla messa a punto di particolari soluzioni tecnico/costruttive, oppure di trattamenti e dispositivi di protezione e/o di controllo tali da garantire un utilizzazione adeguata della struttura stessa.

16 RESISTENZA MECCANICA La resistenza meccanica è rappresentata dalla capacità di mantenere l integrità fisica in rapporto alle varie azioni che possono agire sulla struttura di elevazione, con riferimento ai carichi statici e ai carichi dinamici. Il requisito della resistenza meccanica si esplica quindi attraverso l idoneità delle strutture a garantire stabilità e resistenza alle azioni dovute ai carichi che agiscono sulla struttura verticale. In particolare: -Carichi permanenti -Carichi di esercizio -Carichi dovuti agli agenti atmosferici -Azione del vento -Azioni sismiche SICUREZZA AL FUOCO La sicurezza al fuoco si esplica in funzione della destinazione d uso di una costruzione e delle più ampie esigenze che si intendono salvaguardare in caso di incendio. Un soddisfacente comportamento al fuoco dipende non solo dai sistemi di sicurezza previsti, ma anche dal tipo di materiale strutturale impiegato e dalla concezione della struttura stessa. Il comportamento al fuoco degli elementi strutturali è caratterizzato da: -Reazione al fuoco -Resistenza al fuoco La reazione al fuoco rappresenta il grado di partecipazione alla combustione, secondo cui i materiali sono assegnati a specifiche classi che variano da 0 a 5 La resistenza al fuoco rappresenta invece l attitudine di un elemento a conservare secondo un programma prestabilito e per un tempo determinato la stabilità, la tenuta e l isolamento termico.

17 BENESSERE TERMOIGROMETRICO La buona risposta degli elementi strutturali dal punto di vista dell isolamento termico è in funzione della resistenza termica propria degli elementi stessi, che va distinta dalla resistenza termica totale che include, invece, anche l effetto dovuto alla presenza di isolamento, alle finiture esterne ed interne. La presenza di elementi strutturali non isolati può costituire un fattore di dispersione con la costituzione di quelli che vengono chiamati ponti termici, che di norma si generano nei punti di disomogeneità dei materiali o di forma (pilastri d angolo, cordoli, etc.) comportando dispersioni localizzati e fenomeni di condensa.

18 DURABILITÀ La durabilità di una struttura è relativa alla permanenza nel tempo delle caratteristiche previste in fase di progettazione al fine prevalente della sicurezza. Le strutture devono durare in termini strettamente temporali più a lungo di qualsiasi altra parte dell edificio, poiché il venir meno delle condizioni che ne garantiscono la resistenza meccanica determina rischi elevati per l intera costruzione. La durabilità strutturale è funzione della resistenza dei materiali, della variabilità dei carichi e della tipologia strutturale. PROTEZIONE DAGLI AGENTI ESTERNI La protezione dalle azioni chimiche è finalizzata a contrastare i processi di scomposizione dei materiali nei propri elementi costitutivi combinandosi con le sostanze presenti nell ambiente. Tali processi riguardano prevalentemente i fenomeni di corrosione, che interessano i metalli. Il trattamento della corrosione delle strutture metalliche riguarda anche le strutture in calcestruzzo armato che, esposte ad agenti atmosferici o in presenza di umidità, possono manifestare processi di ossidazione e corrosione delle armature con notevoli rischi per la resistenza meccanica. La protezione dagli agenti biologici (muffe, funghi, insetti) riguarda specificamente gli elementi strutturali in legno e, in misura minore e relativa soltanto alle muffe e ai funghi, le murature.

19 Concezione strutturale La valutazione degli aspetti prestazionali, tecnologici ed economici di una struttura non può essere scissa dal momento ideativo in cui essa viene impostata. Fra le possibili scelte di carattere tipologico vanno vagliate quelle soluzioni che sono in grado di soddisfare nella misura maggiore possibile i requisiti previsti. La scelta fra i vari tipi di struttura richiede, inoltre, una considerazione sulle caratteristiche dei materiali impiegati, poiché la concezione strutturale deve essere rapportata al fatto che a ciascun materiale corrisponde (in funzione delle proprie caratteristiche, delle leggi fisiche, e del regime tensionale) una famiglia di forme strutturali con esso compatibili.

20 LE STRUTTURE IN C. A. Sono caratterizzate da un rapporto tra peso proprio e resistenza maggiore. Un aspetto peculiare delle strutture in C. A. con getto in opera è la monoliticità, attuata con il procedimento del getto in opera, che consente di modellarle in funzione del grado di sollecitazione. LE STRUTTURE PREFABBRICATE IN C. A. Richiedono una adeguata analisi strutturale sia per i singoli elementi che per l intero complesso strutturale, tenendo conto dell effettivo funzionamento dei collegamenti.

21 LE STRUTTURE IN ACCIAIO Rispetto alle strutture in C. A. presentano ingombri limitati consentendo, nel contempo, una realizzazione con procedimento a secco, che comporta sia una relativa facilità di modifiche e trasformazioni, sia il vantaggio di non subire i condizionamenti dovuti al clima esterno. La leggerezza delle strutture in acciaio è conseguenza dell elevato rapporto sollecitazione/peso, che permette la riduzione degli oneri in fondazione oltre che nel trasporto e nel movimento in cantiere.

22 LE STRUTTURE IN MURATURA PORTANTE Possono essere in laterizio o in blocchi di conglomerato cementizio. Questo tipo di strutture sta conoscendo una significativa evoluzione, poiché associano alla qualità industriale del prodotto la possibilità di realizzare simultaneamente struttura portante e parti di chiusura o partizioni. Grazie allo sviluppo dei metodi di calcolo, alla qualità dei prodotti e all evoluzione degli accorgimenti costruttivi, è possibile realizzare strutture pienamente affidabili, di un elevato numero di piani anche in zona sismica.

23 LE STRUTTURE IN LEGNO Oltre che in quella delle realizzazione di componenti e sistemi costruttivi ad intelaiatura leggera, le strutture in legno presentano significativi aspetti evolutivi nella tecnica del legno lamellare. In generale, tutte le strutture in legno sono caratterizzate oggi, rispetto al passato, da una maggiore affidabilità dovuta all impiego di segati e semilavorati classificati in base a categorie cui vengono associati valori caratteristici della resistenza meccanica. A seconda del tipo di essenza sono adatti impieghi per strutture sottoposte o meno a particolari condizioni climatiche.

24 Tipologie strutturali Forma e struttura derivano da un processo di sintesi configurativa che dipende da un lato da leggi fisiche e chimiche, dall altro dalle conoscenze tecnico scientifiche e dalla creatività del progettista. Nella concezione della struttura di elevazione sono infatti compresenti sia gli aspetti estetici, sia quelli legati al comportamento strutturale Nella sua impostazione planimetrica, una struttura di elevazione può essere concepita in funzione della disposizione degli elementi principali, essa può essere: puntiforme, in quanto traccia di elementi monodimensionali disposti nel piano verticale Lineare, in quanto traccia di elementi bidimensionali disposti nel piano verticale. L adozione di griglie modulari regolari consente di standardizzare molteplici operazioni, sia progettuali che esecutive; la coordinazione modulare risulta invece imprescindibile nell impiego di manufatti prefabbricati.

25 STRUTTURE A TELAIO Si definisce telaio semplice l elemento strutturale costituito da due ritti e da un traverso rigidamente connessi. Le strutture a telaio sono caratterizzate dall aggregazione di più telai semplici, i quali sono tesi a costituire un orditura di travi e pilastri disposta secondo più piani paralleli. Le strutture a telaio consentono di utilizzare lo spazio senza consistenti ingombri planimetrici; le possibilità offerte dai principali schemi strutturali permettono infatti di riferirsi a maglie fitte, a maglie più larghe o a grandi luci, ricorrendo rispettivamente a passi strutturali di 4 6 metri fino a dimensioni di metri per edifici con doppia o triplice orditura di travi, tipiche di alcune soluzioni di telai in acciaio. In linea generale una struttura intelaiata è impostata su pilastrate cioè su serie di pilastri allineati lunga una linea d asse. La distanza tra le pilastrate deve corrispondere alla luce ottimale per i solai, mentre gli interassi tra i pilastri sono in genere inferiori o uguali all interasse delle pilastrate. Il ricorso a maglie strutturali regolari e ripetute consente numerosi vantaggi, da quello della realizzazione delle operazioni di esecuzione alla maggiore affidabilità del comportamento della struttura nei confronti delle diverse sollecitazioni a cui è sottoposta.

26 STRUTTURE A TELAIO IN CEMENTO ARMATO Le strutture ad ossatura in C. A. consentono di realizzare una connessione rigida tra gli elementi in funzione alla continuità della sezione ottenuta con un getto monolitico, con riprese di getto o con getti integrativi. Per questo tipo di strutture, nell edilizia corrente, l interasse tra le pilastrate può raggiungere una luce di 5 6 metri, mentre volendo contenere l altezza delle travi nello spessore del solaio, l interasse tra i pilastri di una stessa pilastrata dovrebbe essere di circa 3,5 4,5 metri. STRUTTURE A TELAIO IN CEMENTO ARMATO PREFABBRICATE Le strutture prefabbricate sono costituite da elementi monodimensionali (pilastri e travi) prefabbricati in officina o a piè d opera. Si definiscono semi prefabbricate quelle strutture che, al fine di realizzare l effettiva sezione resistente dell elemento e la solidarizzazione del nodo trave pilastro, richiedono un getto di completamento in alcuni casi anche consistente. Negli impieghi correnti, i pilastri, di sezione quadrata o rettangolare, hanno generalmente dimensioni variabili fra 30 e 60 cm; le altezze dell interpiano raggiungono un massimo di 4/4,5 m. Le travi hanno sezioni rettangolari, a T o a L, la cui altezza varia all incirca da 20 a 60 cm. Al fine di evitare l impiego di travi molto alte (e quindi emergenti dal solaio) molti produttori consigliano luci massime non superiori ai 6 metri.

27 STRUTTURE A TELAIO IN ACCIAIO In generale una struttura intelaiata in acciaio presenta alcuni aspetti vantaggiosi sia nel dimensionamento che nel processo di realizzazione dell intera costruzione. Le strutture con pilastri ravvicinati, disposti ad interassi di 1,5 3 metri, presentano una sola orditura di travi con luci di circa metri a seconda del tipo di trave impiegato. Per distanze tra pilastri superiori si ricorre ad una doppia orditura di travi tra loro perpendicolari. Le strutture in carpenteria metallica, sono caratterizzate dall impiego di profilati e laminati di produzione siderurgica. I vari elementi vengono tra loro collegati attraverso bullonatura o saldatura, secondo schemi di giunzione geometricamente definiti. LE STRUTTURE A TELAIO IN LEGNO Le strutture a telaio in legno possono essere costituite da elementi in legno massiccio oppure in legno lamellare incollato, impiegato sempre più frequentemente per piccole luci perché di qualità controllata e non condizionato dalla reperibilità sul mercato di elementi lignei massicci di grandi dimensioni. I collegamenti tra gli elementi possono essere realizzati con bullonatura mediante rondelle o piastre di appoggio con chiodature e più raramente, a incastro con collante.

28 STRUTTURE AD ARCO Si definisce struttura ad arco la struttura di elevazione ad asse curvilineo sottoposta prevalentemente a sollecitazioni di compressione, a loro volta trasmesse o direttamente in fondazione o a strutture di sostegno verticali definite piedritti che scaricano in fondazione l intera spinta. La linea curva che segnala l estradosso è definita sesto o profilo ed è variabile in funzione del rapporto fra freccia e luce. La nomenclatura delle strutture ad arco presenta una serie di termini ricorrenti: Piano di imposta è il piano orizzontale che costituisce la base di appoggio ideale dell arco Luce è la distanza tra i due piedritti Freccia è la distanza tra la traccia del piano di imposta e il verticale dell intradosso Chiave è l elemento o punto a cavallo dei due semicerchi che definisce la sommità della struttura Reni sono i limiti inferiori dei due semicerchi riferiti a due piani inclinati di 30 sull orizzontale, al di sotto dei quali l arco diminuisce sensibilmente il suo comportamento di tipo spingente.

29 STRUTTURE AD ARCO IN MURATURA Gli archi in muratura sono realizzati generalmente in pietra naturale o laterizio. Poiché la muratura resiste soltanto alle sollecitazioni di compressione è opportuno adottare soluzioni morfologiche che consentono alla curva delle pressioni di essere quanto più coincidente con l asse geometrico. STRUTTURE AD ARCO IN C. A. Le strutture in opera possono presentare fenomeni quali il ritiro e le deformazioni lente sotto carico dovuti alla compressione permanente, con accorciamenti quindi flessioni superiori a quelle presenti negli archi in muratura. Generalmente la snellezza degli archi in C. A. richiede la posa in opera di una catena di contenimento orizzontale.

30 STRUTTURE AD ARCO IN ACCIAIO Gli archi in acciaio assorbono meglio di altre strutture gli effetti flessionali e, a parità di capacità portante, risultano molto leggeri. Le strutture ad arco in acciaio possono essere realizzate a parete piena, con sezione alleggerita, con sezione a cassone oppure con struttura reticolare. STRUTTURE AD ARCO IN LEGNO Gli archi in legno possono essere realizzati come travature reticolari oppure a sezione piena in legno lamellare sia con elementi di piccola dimensione o, nel casi di grandi luci, con sezioni in mezzeria pari ad almeno 1/50 della luce.

31 STRUTTURE A PARETI PORTANTI Si definiscono strutture a pareti portanti le strutture di elevazione verticale costituite da elementi o parti strutturali di tipo bidimensionale caratterizzate da dimensioni longitudinali e di altezza prevalenti sullo spessore. Le strutture a parete portante possono essere classificate in funzione alla tipologia degli elementi costitutivi, definendo strutture ad elementi discontinui, a pannelli o a pareti continue. In funzione dei procedimenti costruttivi e del materiale impiegato, le strutture a pareti portanti possono essere classificate in pareti in pietra naturale, in laterizio, in blocchi di calcestruzzo, a setti in C. A. e ad intelaiatura lignea. Le strutture a pareti portanti possono presentare una sezione caratterizzata da: - un singolo strato di materiale continuo omogeneo; - un singolo strato di elementi di piccole dimensioni - un doppio strato di elementi di piccole dimensioni con eventuale riempimento strutturale - Un singolo strato costituito da elementi bidimensionali di piccole o medie dimensioni - un intelaiatura fitta di elementi monodimensionali sottili con uno strato di irrigidimento strutturale esterno.

32 STRUTTURE IN MURATURA La muratura è un aggregato di elementi naturali (pietra) o artificiali (mattoni o blocchi) realizzato con ricorsi più o meno regolari fra i quali è interposta una malta con funzione di legante. La malta conferisce continuità alla muratura, ripartendo le pressioni fra i vari ricorsi e colmando gli eventuali vuoti fra un elemento e l altro. Oltre alle murature costituite da un solo strato resistente, fra le murature che prevedono un doppio strato di elementi si individuano le murature miste, le murature a doppia parete, le murature a sacco, le murature cave e le murature a diaframma. Le murature miste prevedono l impiego di elementi diversi, quali per esempio mattoni e blocchi, mentre quelle a doppia parete sono costituite da due strati di muratura, entrambi portanti o uno portante e l altro non necessariamente, che definiscono un intercapedine; le murature a sacco sono invece caratterizzate dalla predisposizione di due fodere esterna ed interna con il successivo riempimento con strati di pietrame legati con malta.

33 STRUTTURE IN C. A. Le pareti portanti in C. A. gettato in opera sono realizzate impiegando casseri di varia forma o dimensione sia a perdere che reimpiegabili in cui, una volta predisposta l armatura, viene effettuato il getto di calcestruzzo. Al fine del comportamento statico e della concezione strutturale, tali strutture assumono una configurazione scatolare e monolitica. Si definiscono a pannelli portanti le strutture realizzate con procedimenti costruttivi prefabbricati costituiti da elementi di tipo bidimensionale. Le strutture a pannelli portanti sono impiegate per edifici con altezze contenute in media fino a 10 piani, ma concepibili, nella pratica costruttiva, anche per altezze sensibilmente maggiori.

34 STRUTTURE IN LEGNO Le pareti leggere ad intelaiatura lignea sono realizzate con montanti a passo fisso (40 60 cm) ed una parete strutturale di irrigidimento esterno, in compensato strutturale o, meno frequentemente, con tavolato a disposizione diagonale. Dato il peso ridotto degli elementi e la possibilità di movimento in cantiere, senza l impiego di particolari attrezzature di sollevamento, la costruzione può essere realizzata in maniera rapida, con giunzione a secco, mediante chiodi. Il ridotto ingombro dei semilavorati e dei componenti si traduce in minori oneri di stoccaggio e trasporto.

35 STRUTTURE PER IMPALCATI PIANI Le strutture per impalcati piani sono strutture orizzontali deputate a trasferire i carichi verticali e orizzontali alla struttura di elevazione verticale e a eventuali elementi strutturali di irrigidimento. Con riferimento al comportamento strutturale, gli impalcati sono classificabili in funzione del ruolo che i singoli elementi hanno nell ambito dell intera struttura; si distinguono in: -Strutture principali di tipo mondimensionale (travi o sistemi combinati di travi) o bidimensionale (piastre); - Strutture secondarie di tipo monodimensionale (solai a travetti) o bidimensionale (solai a lastre o a soletta piena). Classificando le strutture in funzione della direzione prevalente secondo cui si trasmettono i carichi, si individuano: -Impalcati monodirezionati, in cui la trasmissione dei carichi avviene secondo una sola direzione; -Impalcati bidirezionati (o multidirezionati), in cui la trasmissione dei carichi avviene secondo due (o più) direzioni.

36 TRAVI Sono elementi strutturali monodimensionati, sollecitate nella maggior parte dei casi ortogonalmente all asse geometrico. Si definiscono principali le travi che, sostenendo i carichi che gravano sull impalcati, li trasferiscono alla struttura di elevazione verticale; si definiscono secondarie quelle travi che, invece, sono sostenute dalle travi principali. GRIGLIE DI TRAVI Sono sistemi combinati di travi, ortogonali o oblique, che consentono la distribuzione dei carichi bidirezionalmente tra tutti gli elementi della struttura di impalcato, riducendo il carico sui singoli elementi della struttura in elevazione di circa ½ del valore che si avrebbe nel caso di un orditura monodirezionata. PIASTRE Sono strutture monolitiche di spessore generalmente limitato, assimilabile ad una griglia di un numero infinito di travi solidali e contigue. Nelle piastre viene favorita la redistribuzione del carico su tutta la superficie e quindi fra i vari punti, che risultano uniformemente sollecitati.

37 Gi impalcati piani possono essere concepiti secondo la doppia possibilità di sistemi monodirezionati o bidirezionati, la cui scelta dipende sostanzialmente dal diverso impegno strutturale richiesto ad un determinato impalcato. In particolare, i sistemi monodirezionati sono impiegati quando le dimensioni sono tali da non richiedere eccessive sollecitazioni. Gli impalcati monodirezionali costituiti da elementi monodimensionali disposti secondo la luce maggiore sono impiegati per campate di solaio di dimensioni modeste (al massimo 4-5 x 5-7 metri). Gli impalcati monodirezionali costituiti da elementi monodimensionali principali e secondari, sovrapposti in due ordini, sono previsti per luci fino a 10 metri; le travi di orditura primaria si dispongono nella dimensione maggiore, mentre quelle di orditura secondaria, nel verso della luce minore. Gli impalcati bidirezionati possono essere costituiti da griglie di travi o da piastre continue; essi risultano convenienti per luci di almeno metri.

38 IMPALCATI IN CEMENTO ARMATO Gli impalcati in C.A. vanno distinti fra impalcati gettati in opera e impalcati realizzati con elementi prefabbricati. Tale distinzione è valida sia per le strutture principali che per quelle secondarie. A seconda del tipo di struttura si possono avere impalcati più o meno estesi:

39 IMPALCATI IN ACCIAIO Gli impalcati in acciaio sono realizzati mediante solai metallici o solai misti in acciaio e C.A. I valori medi per il predimensionamento sono:

40 STRUTTURE IN LEGNO Gli impalcati in legno sono realizzabili con sistemi a doppia orditura di travi, una principale e una secondaria, con griglie e cassettonati, oppure con elementi bidimensionali di piccole dimensioni, associati ad un orditura principale o direttamente collegati a strutture di elevazione verticale. Per il pre dimensionamento si fa riferimento alla seguente tabella:

41 STRUTTURE PER COPERTURE INCLINATE Le strutture per coperture inclinate sono costituite da elementi o parti strutturali disposti secondo piani differenti da quello orizzontale e sono destinati a svolgere la funzione di copertura di organismi edilizi. In generale, per le coperture più comuni, sono realizzate da travi o da capriate. Le travi possono essere a sezione costante o a sezione variabile. L inclinazione degli elementi a sezione costante è determinata dalla loro disposizione su appoggi a differente altezza. Le travi a sezione variabile sono caratterizzate da una sezione massima in corrispondenza del colmo della copertura e rastremata verso gli appoggi, quindi con intradosso piano ed estradosso inclinato. Le capriate sono strutture reticolari piane a schema triangolare, in cui i lati del triangolo sono disposti in modo da determinare la pendenza delle falde di copertura, mentre il lato di base è orizzontale.

42 STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Il cemento armato è utilizzato correntemente per la realizzazione di strutture per coperture inclinate composte da travi. Meno frequenti sono le capriate gettate in opera, mentre le capriate in C.A.P. (realizzate in officina) trovano un utilizzo maggiore pur presentando difficoltà in fase di montaggio. Per il predimensionamento si fa riferimento alla seguente tabella:

43 STRUTTURE IN ACCIAIO In prevalenza le strutture in acciaio sono costituite da elementi reticolari, con schemi a capriata o di travatura a falda inclinata. Per la progettazione di tali strutture si prevede generalmente l adozione di maglie piuttosto ampie, con un predimensionamento che fa riferimento alla tabella:

44 STRUTTURE IN LEGNO L impiego di elementi in legno massiccio è oggi limitato a piccole strutture. Per luci medie gli elementi strutturali possono essere realizzati con sezione rettangolare a cassone (correnti in legno massello e fiancate in compensato strutturale) oppure in legno lamellare. Per il predimensionamento si fa riferimento alla seguente tabella:

45 STRUTTURE DI COLLEGAMENTO INCLINATE Le strutture di collegamento inclinate cono costituite da strutture a piano inclinato e da strutture gradonate o a gradini, che consentono di raggiungere piani posti a quote diverse. Possono essere distinte in: -Rampe a piano inclinato (fino a circa l 8% di pendenza) -Rampe gradonate, costituite da elementi a gradoni (fino a circa 20 di pendenza) -Scale, costituite da gradini e con varie pendenze. In relazione alla tipologia strutturale si hanno: Scale a gabbia intelaiata Strutture con nucleo portante perimetrale Strutture con setto o nucleo portante centrale Strutture con pilastri centrali Travi rampanti, solette rampanti e rampe sospese

46 STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Per la realizzazione delle scale in C.A. si fa riferimento generalmente a soluzioni ricorrenti quali solette rampanti, travi rampanti e travi a ginocchio.

47 STRUTTURE ACCIAIO Le strutture in acciaio possono essere realizzate secondo molteplici conformazioni strutturali: scale su pilastri, scale su travi, scale sospese.

48 STRUTTURE IN LEGNO Le scale in legno sono prevalentemente impiegate per gli ambienti interni. La struttura principale può essere realizzata in legno massiccio o in legno lamellare, mentre i gradini, con spessori variabili fra 3 e 6 cm, possono essere in elementi di tipologia differenziata, dal legno massiccio (rovere o quercia) fino al multistrato.