SCHELETRO PORTANTE. - non fornisce alcun contributo al raggiungimento del comfort

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1 SCHELETRO PORTANTE

2 SCHELETRO PORTANTE E.F. indispensabile per oggetti edilizi realizzati con il procedimento costruttivo a gabbia, in cui il sistema statico verticale è costituito da elementi puntuali (pilastri) Evoluzione dal procedimento costruttivo a setti (murature portanti) a quello a gabbia Ricerca di soluzioni che garantiscano un minor numero di vincoli nella fruizione dello spazio interno e nella disposizione delle aperture in facciata Lo SCHELETRO PORTANTE: - deve garantire la sicurezza statica dell organismo edilizio - contribuisce a delimitare e classificare lo spazio - non fornisce alcun contributo al raggiungimento del comfort

3 SCHELETRO PORTANTE IN CALCESTRUZZO ARMATO

4 CALCESTRUZZO ARMATO = Calcestruzzo + armatura in acciaio CALCESTRUZZO 1 m³ calcestruzzo Sabbia 0,40 m 3 Inerte Ghiaia 0,80 m 3 Legante Cemento kg Acqua litri La reazione acqua-cemento (idratazione) porta alla presa e al successivo indurimento dell impasto Il calcestruzzo fresco deve essere lavorabile e omogeneo Una volta indurito deve resistere a compressione e assolvere le funzioni statiche per le quali è stato realizzato

5 Assortimento granulometrico Sezione di un campione di calcestruzzo

6 PRODUZIONE DEL CALCESTRUZZO Centrale di betonaggio

7 PRODUZIONE DEL CALCESTRUZZO Centrale di betonaggio

8 PRODUZIONE DEL CALCESTRUZZO Autobetoniera

9 PRODUZIONE DEL CALCESTRUZZO Quantità di cemento calcestruzzo magro o grasso (in calcestruzzi per conglomerati cementizi armati mai < 300 kg) Quantità di acqua calcestruzzo umido (120 lt), plastico (150 lt) o fluido (180 lt) Il rapporto acqua-cemento (A/C) influenza notevolmente la resistenza a compressione del calcestruzzo Il rapporto ottimale è A/C = 0,5 (es. 150 litri di acqua per 300 kg di cemento) Con A/C = 0,5 Con A/C = 0,8 Resistenza a compressione ~ 35 N/mm² Resistenza a compressione ~ 17 N/mm² Per ottenere una migliore lavorabilità senza eccedere nella quantità di acqua si possono aggiungere additivi fluidificanti o rallentatori di presa Calcestruzzi leggeri Inerte = argilla espansa o granulato di pomice o vermiculite Non adatto per strutture armate

10 POSA IN OPERA DEL CALCESTRUZZO Trasporto Durante il trasporto si può verificare il fenomeno della segregazione: i componenti più grossi tendono a scendere verso il basso; quelli più fini rimangono in superficie Evitare questo fenomeno agitando sempre l impasto

11 POSA IN OPERA DEL CALCESTRUZZO Getto Anche durante il getto può accadere che l impasto si disgreghi per effetto della caduta da un altezza eccessiva o dell urto contro casseforme e armatura Per getti di pilastri o setti accompagnare sempre l impasto con tubi o canalette

12 POSA IN OPERA DEL CALCESTRUZZO Ripresa del getto Se il getto deve essere interrotto prima della sua ultimazione, bisognerà fare molta attenzione al momento della sua ripresa, affinchè il calcestruzzo nuovo si leghi adeguatamente a quello già in opera Irruvidire la superficie del vecchio getto (in modo da garantire una maggiore area di contatto) e ripulirla da residui polverosi Utilizzare un calcestruzzo più grasso del normale nella zona di ripresa del getto Se le superfici devono rimanere a vista, evidenziare e regolarizzare la linea di ripresa

13 POSA IN OPERA DEL CALCESTRUZZO Costipamento Per garantire l uniformità del getto dentro le casseforme ed evitare l eventuale formazione di vuoti e bolle d aria, il getto deve essere energicamente costipato Costipazione manuale per calcestruzzi fluidi Costipazione meccanica con ago metallico vibrante per calcestruzzi rigidi

14 Difetti del calcestruzzo in opera: nidi di ghiaia Cause - Sezioni con forte congestione dei ferri di armatura mancanza di spazio per i vibratori - Casseforme con giunti tra gli elementi non a tenuta fuoriuscita di acqua o malta - Carenza di aggregati fini, scarsa lavorabilità o eccesso di acqua - Calcestruzzo gettato da un altezza eccessiva - Scarsa compattazione

15 POSA IN OPERA DEL CALCESTRUZZO Stagionatura Il calcestruzzo è soggetto a un processo di maturazione attraverso i fenomeni di presa e indurimento del cemento Questo processo è influenzato dalla temperatura Più la temperatura è alta, più la maturazione è rapida evaporazione dell acqua di impasto formazione di crepe in superficie i Proteggere i getti con sabbia o teli bagnati oppure con materiali impermeabili Se la temperatura bassa, la maturazione rallenta Già a 2 C sotto zero l acqua congela, aumenta di volume e disgrega il conglomerato Non eseguire i getti a temperature molto basse

16 RESISTENZA DEL CALCESTRUZZO Prove di compressione su cubetti di lato cm 20 fino a rottura Resistenza caratteristica ti a rottura: R c =R M Ks [N/mm 2 ] dove: R M = media aritmetica dei valori di resistenza dei vari provini i K = coefficiente che dipende dal numero dei provini (1,64 2,13) s = scarto quadratico medio Classe di un calcestruzzo = valore (in N/mm 2 ) della resistenza caratteristica a 28 gg

17 ARMATURA METALLICA Barre lisce tipo FeB22K efeb32k Barre ad aderenza migliorata tipo FeB38K e FeB44K Controlli di accettazione - in stabilimento - in cantiere prelievo di 3 spezzoni da cm 120 per ogni φ da sottoporre a prove in laboratorio

18 DISPOSIZIONE DELLE ARMATURE Le armature metalliche vanno poste in corrispondenza delle sezioni sollecitate a trazione Per la loro posa in opera bisognerà tenere presente che: - Attraverso le barre dovrà passare il getto del calcestruzzo - Le barre devono essere protette dagli agenti esterni da un adeguato spessore di calcestruzzo - Le barre dovranno costituire un armatura continua solidamente ancorata alla massa di calcestruzzo

19 DISPOSIZIONE DELLE ARMATURE Copriferro Il calcestruzzo protegge le armature metalliche dalla corrosione e dagli attacchi dell ambiente esterno Per assicurare una adeguata durabilità alle strutture è necessario che tutte le barre metalliche siano ricoperte da uno strato di calcestruzzo Copriferro Normalmente circa 2 cm; fino a 5 cm in ambienti aggressivi (zone marine, terreni corrosivi, vicinanza di fabbriche, ecc.)

20 DISPOSIZIONE DELLE ARMATURE Giunzione delle barre È preferibile non eseguire giunzioni, ma se non è possibile evitarle, occorre farle nelle zone di minore sollecitazione, e opportunamente sfalsate Le giunzioni possono essere eseguite mediante: a - sovrapposizione, di lunghezza non inferiore a 20φ, e con prosecuzione di ciascuna barra verso la zona compressa b - manicotti filettati c - saldature

21 MONTAGGIO E POSA IN OPERA DELLE ARMATURE Successivamente le armature sono posizionate all interno delle casseforme, garantendo il loro corretto posizionamento e la stabilità delle stesse durante il getto e il costipamento del calcestruzzo Le armature devono essere solidamente fissate alle casseforme attraverso opportuni dispositivi (supporti e distanziatori) preferibilmente con caratteristiche simili a quelle del getto (solitamente in calcestruzzo o malta) oppure in plastica o metallo

22 ESECUZIONE DI ELEMENTI IN CALCESTRUZZO ARMATO 1. Costruzione delle casseforme 2. Preparazione e posa dell armatura metallica 3. Getto del calcestruzzo 4. Disarmo delle casseforme

23 CASSEFORME O CASSERI - Classificazione - A perdere (pignatte, blocchi o lastre in polistirolo, casseri in polipropilene) - Riutilizzabili - parzialmente (tavolati o pannelli in legno) - totalmente (pannelli in acciaio, in alluminio o in materiale plastico)

24 CASSEFORME - Materiali - Legno tavolati in: abete, pino, pioppo, larice parzialmente stagionato il legno secco si gonfia eccessivamente se bagnato il legno verde si deforma se la temperatura è elevata piallato per avere una superficie liscia e dimensioni uniformi - Acciaio e alluminio pannelli componibili collegati con morsetti costituiti da un telaio rivestito su un lato con una lamiera alta resistenza meccanica velocità di montaggio superficie liscia con pochi giunti

25 CASSEFORME - Materiali - Materialeplastico l (ABS oppure EBS) pannelli o scocche componibili con nervature di irrigidimento velocità di montaggio superficie liscia con pochi giunti

26 CASSEFORME IN LEGNO - Montaggio - Pl Pilastri Pannelli costituiti da tavole affiancate (spessore 2,5 cm) rese solidali mediante listelli Listelli triangolari si dispongono ai lati del pannello pilastro ad angoli smussati

27 Tracciamento sul piano di base dei pilastri Realizzazione del registro di base Posizionamento dei pannelli sui quattro lati

28 Fasciatura con cravatte metalliche Posizionamento dell armatura metallica

29 - Travi Predisposizione di elementi di sostegno provvisori in legno ( croci ) in acciaio ( puntelli ) Posizionamento di due sostegni provvisori vicino ai pilastri e delle banchine al di sopra di questi

30 Posizionamento dei sostegni intermedi e dei traversi sulle banchine Montaggio del pannello che costituisce il fondo della trave Predisposizione di una monta del p fondo della trave (0,5 cm ogni m di lunghezza)

31 Montaggio dei pannelli che costituiscono le sponde della trave Fissaggio delle tavole per il controventamento dei puntelli

32 - Solai gettati in opera Tavolato continuo fra una trave e l altra Sostegni intermedi ( rompitratta ) per il tavolato puntelli o croci - Solai con travetti prefabbricati I travetti si appoggiano direttamente sulle sponde dll delle travi Rompitratta per i travetti (puntelli o croci ) in numero inferiore

33 - Sbalzi Come per i solai

34 - Setti Pannelli realizzati con tavole in legno affiancate Pannelli intelaiati con specchiatura in compensato multistrati Pannelli in acciaio o alluminio Tiranti in ferro Distanziatori in metallo o plastica

35 - Scale Come un solaio inclinato

36 CASSEFORME - Disarmo Dopo il raggiungimento dei valori minimi di resistenza del calcestruzzo. In genere non prima di: 3 gg. per fianchi di travi e pilastri 10 gg. per travi e solette (lasciando alcuni puntelli) 24 gg. per puntelli di travi e solette 28 gg. per sbalzi

37 GIUNTIDIDILATAZIONE Coefficiente di dilatazione del calcestruzzo = 0,00001 m C per un edificio lungo 40 m e con sbalzo termico di 30 C, la dilatazione sarà di cm 1,2 Da prevedere per lunghezze superiori a m Larghezza giunto pari a 1/100 dell altezza dell edificio Il giunto si estende dalle fondazioni alla copertura dell edificio

38 CALCESTRUZZO ARMATO Il calcestruzzo presenta una buona resistenza a compressione ed una scarsa resistenza a trazione L acciaio presenta ottima resistenza sia a compressione che a trazione L inserimento dell acciaio all interno del calcestruzzo consente agli elementi costruttivi di sopportare anche sollecitazioni di trazione e di taglio Possono così essere realizzate anche parti in aggetto

39 SCHELETRO PORTANTE IN CALCESTRUZZO ARMATO Fondazioni Pilastri Travi

40 FONDAZIONI Servono a trasferire sul terreno il peso proprio dell edificio edificio e tutti i sovraccarichi, permanenti o accidentali dirette appoggiano direttamente sul terreno di fondazione - isolate plinti - a maglia chiusa travi rovesce, zattere - continue platee indirette appoggiano su un terreno a profondità superiore rispetto a quello su cui è realizzato l edificio ledificio -pali trivellati o infissi L entità della superficie d appoggio dipende dalla resistenza del terreno Roccia (fino a 1 N/mm 2 ) > Ghiaia > Sabbia > Argilla > Torba (circa 0,05 N/mm 2 )

41 Fondazioni dirette Sequenza operativa - scavo con asportazione del terreno fino a raggiungere lo strato resistente se lo strato resistente si trova in superficie, asportazione dello strato superficiale ( cappellaccio ) per almeno cm di spessore - protezione dello scavo (sempre se la profondità è superiore ai 2 metri) - creazione di un piano di posa orizzontale spianato - getto di uno strato di calcestruzzo magro (magrone) come piano di posa delle fondazioni vere e proprie - tracciamento, montaggio delle casseforme e posizionamento delle armature - getto del conglomerato cementizio

42 Plinti Hanno la funzione di allargare la superficie di appoggio del pilastro sul terreno, distribuendo i carichi più uniformemente Trasmettono al terreno carichi distribuiti ib iti su superfici i limitate it t Ideali per terreni rocciosi e compatti

43 Possono essere utilizzati anche in zone sismiche purché vengano collegati tra di loro mediante travi di collegamento, aventi il compito di realizzare delle maglie chiuse

44 Plinti alti e rigidi Hanno sezione tronco-piramidale con le facce laterali inclinate di circa 60 Sono molto alti e poco armati Lavorano esclusivamente a sollecitazioni di compressione Si utilizza un calcestruzzo di resistenza inferiore a quella delle strutture in elevazione

45 Plinti bassi e flessibili Hanno sezione tronco-piramidale meno pronunciata Sono molto più leggeri e armati di quelli rigidi Le armature hanno il compito di assorbire le sollecitazioni di flessione e taglio Si utilizza lo stesso calcestruzzo adoperato per le strutture in elevazione

46 Per comodità oggi si preferisce realizzare i plinti a sezione rettangolare Armatura di un plinto 1- pilastro 1 pilastro 2- ferri di ripresa 3- armatura del pilastro 4- plinto 5- armatura del plinto 6- magrone

47 Fondazioni a zattera Si utilizzano per edifici realizzati in muratura portante (laterizio, pietra, calcestruzzo) Trasmettono al terreno carichi distribuiti su estese superfici continue Si usano fino ad una profondità di circa 5-6metri Per terreni con buona resistenza possono essere realizzati senza armatura. In questo caso la sezione presenta riseghe inclinate di circa 60 Per terreni poco resistenti l armatura viene inserita per assorbire le sollecitazioni di flessione e taglio

48 Travi rovesce Si utilizzano per edifici realizzati con elementi resistenti puntiformi (pilastri) Trasmettono al terreno carichi distribuiti su estese superfici continue Si usano fino ad una profondità di circa 5-6metri

49 Travi rovesce Possono avere sezione tronco-piramidale o, più usualmente, sezione a T rovescia

50 Per un pre-dimensionamento delle fondazioni a travi rovesce si può valutare l altezza h = 1/5 1/6 della luce

51 Si definiscono rovesce perché hanno un comportamento opposto alle travi in elevazione

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53 Platee Possono essere utilizzate per edifici realizzati con elementi resistenti puntiformi (pilastri) o continui (murature) Si adottano per terreni non molto resistenti o cedevoli in modo non uniforme Trasmettono al terreno carichi distribuiti su estese superfici continue Spesso sono un alternativa alle fondazioni indirette La soletta potrebbe essere irrigidita da nervature (travi secondarie) fino a diventare una piastra nervata con la superficie piana rivolta verso il basso

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55 Fondazioni indirette Sono dette anche fondazioni profonde Vengono utilizzate quando non è possibile raggiungere un terreno resistente attraverso uno scavo di fondazione Si può ricorrere a questo sistema anche nel caso di terreni poco consolidati Pali Micropali Φ tra 40 e 200 cm Φ tra 8 e 25 cm Pali: - In legno - In calcestruzzo armato - In acciaio

56 La trasmissione dei carichi tra edificio e pali di fondazione avviene per mezzo di elementi di collegamento aventi forme simili ai plinti o alle travi rovesce Il baricentro della palificata deve sempre coincidere con il baricentro dei carichi Il numero di pali sotto il plinto dipende dalla capacità portante del terreno La dimensione del plinto è dettata anche dal diametro dei pali sui quali si appoggia L interasse minimo tra i pali è pari a 3diametri

57 Il palo lavora in parte come una fondazione diretta: in corrispondenza del terreno resistente si appoggia e lavora per compressione. Inoltre sfrutta l attrito sul terreno. Nel caso non ci sia uno strato di terreno consistente alla base del palosiavràsolo resistenza per attrito: si parla di palo sospeso Resistenza (trasferimento dei carichi) - solo per attrito laterale - per attrito laterale e resistenza di punta Rpalo =Ra +Rp

58 Pali in legno Essenze: pino, larice Si utilizzano soprattutto in presenza di terreni incoerenti e paludosi Il legno viene trattato Il legno viene trattato per assicurarne la conservazione

59 Pali in calcestruzzo armato Sono prefabbricati. Possono essere in calcestruzzo vibrato o centrifugato. Hanno la punta metallica. Vengono infissi nel terreno per battitura con un maglio

60 Pali trivellati Speciali trivelle praticano un foro nel terreno e contemporaneamente lasciano un tubo- Speciali trivelle praticano un foro nel terreno e contemporaneamente lasciano un tubo forma, all interno del quale, a trivellazione ultimata e al raggiungimento della profondità di progetto, verrà prima inserita l armatura metallica e poi gettato il calcestruzzo

61 Il tubo-forma verrà gradualmente estratto durante il getto, permettendo al calcestruzzo di espandersi nel terreno, aumentare la sezione del palo e accrescere l attrito laterale

62 Micropali Si utilizzano soprattutto per opere di rinforzo delle fondazione di edifici esistenti. Vengono infissi nel terreno tubi in ferro con le pareti forate e chiusi in fondo da un tappo provvisorio. Raggiunta la profondità voluta viene eliminato i il tappo e si inietta il calcestruzzo all interno del tubo; questo fuoriuscendo dal fondo e dai fori laterali forma attorno al tubo una corona di calcestruzzo molto più ampia del diametro originario.

63 PILASTRI Armatura costituita da: - ferri longitudinali - pilastri quadrati o rettangolari: minimo 4 tondini in corrispondenza degli spigoli pg per conferire la forma, più tutti quelli risultanti dal calcolo - pilastri circolari: minimo 6 tondini, più tutti quelli risultanti dal calcolo Diametro minimo dell armatura: 12 mm - staffe (per evitare il pericolo di carico di punta dei tondini e conseguente loro incurvamento) Diametro minimo delle staffe: 6 mm Passo: < 15 volte il diametro dei ferri longitudinali e comunque sempre < 25 cm

64 Armatura pilastri

65 Armatura pilastri

66 TRAVI - emergenti: h = 1/10 della luce da coprire) - in spessore h = spessore del solaio; larghezza ~ 1/6 della luce (60 < L<120cm) Armatura costituita da: - ferri dritti (minimo 4 in corrispondenza degli spigoli per conferire la forma, più tutti quelli risultanti dal calcolo) - ferri piegati (per il momento e il taglio) - staffe (per il taglio) più ravvicinate agli appoggi [circa 10 cm] più diradate verso la mezzeria [25 30 cm]

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68 BIBLIOGRAFIA L. Caleca, Architettura Tecnica, paragrafi 3.2, 4.1.4, AITEC (a cura di V. Pacenti), Manuale pratico per la costruzione edile, volumi 2, 3, 4, 5, 6