TIPOLOGIE STRUTTURALI

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1 TIPOLOGIE STRUTTURALI Le tipologie strutturali usate principalmente sono: - Archi - Travi a parete piena (in legno, in acciaio, in cemento armato, in cemento armato precompresso, in acciaio-calcestruzzo) - Travature reticolari - Volte - Tensostrutture Gli archi sono elementi strutturali lineari curvi. Sostengono i carichi esercitando una spinta sui fianchi. Per assorbire le spinte si utilizzano catene o dei contrafforti. Possono essere realizzati in muratura con pietre a forma di cuneo o laterizi, in calcestruzzo, legno, cemento armato, acciaio, ecc. Sono nati nell antichità per la difficoltà di reperire materiali resistenti a flessione, in quanto trasferivano i carichi alle strutture laterali flettendosi pochissimo.

2 Le travi a parete piena sopportano i carichi inflettendosi. I primi materiali utilizzati per realizzare le travi sono stati la pietra (es. il trilite) e il legno. La pietra è poco utilizzata e il legno, inizialmente massello, è stato sostituito, attualmente, quasi completamente, dal legno lamellare. Dopo la rivoluzione industriale, le travi in legno sono state spesso sostituite da quelle in acciaio, trafilate o composte da più elementi uniti insieme in base alle dimensioni. In seguito sono state utilizzate le travi in cemento armato, più economiche. Nel cemento armato si sfruttano le caratteristiche meccaniche del materiale in modo ottimale resistendo alle azioni di compressione con il conglomerato cementizio e alle azioni di trazione con l'acciaio. Per sfruttare ulteriormente la resistenza del cemento armato si è eseguita in alcuni casi (soprattutto nei ponti e nei capannoni) la precompressione. Si comprimevano fortemente le testate delle travi prima di caricarle, compensando gli sforzi di trazione e sopperendo così alla scarsa resistenza a trazione del conglomerato cementizio. Altra variante del cemento armato sono le travi in acciaio-calcestruzzo, composte da una trave in acciaio collegata ad una soletta in calcestruzzo (struttura tipica dei ponti).

3 La tensostruttura è una struttura capace di resistere esclusivamente a sollecitazioni di trazione semplice. Sono utilizzate per creare le coperture degli edifici o per realizzare costruzioni temporanee, come i tendoni dei circhi. Vengono anche impiegate per realizzare ponti come il Golden Gate di San Francisco.

4 La travatura reticolare è una struttura piana o spaziale composta da un insieme di aste (travi), poste a formare dei triangoli e unite nei nodi in modo da costituire un elemento resistente e indeformabile. La travatura reticolare è nata per la necessità di impiegare strutture più leggere di quelle delle travi a parete piena per superare luci sempre più grandi. La travatura classica è formata da due elementi continui, uno superiore, l altro inferiore, chiamati correnti, e da un'anima composta da elementi verticali o inclinati. Gli elementi verticali sono denominati montanti, quelli inclinati sono chiamati diagonali. Esempi di travature reticolari sono la bicicletta e la capriata. La volta è superficie curva di copertura costituita da una serie continua di archi estesi in profondità. I materiali impiegati possono essere muratura con pietre a forma di cuneo o laterizi, calcestruzzo, legno, cemento armato, ecc.

5 Gli elementi caratterizzanti di una volta sono la concavità interna e il fatto di essere una struttura spingente, cioè che, come l'arco, genera spinte laterali che devono essere annullate da contrafforti o elementi di trazione. Un tipo particolare di volta era quello detto alla romana, nel quale l intradosso era costituito da un sottile strato di laterizi disposti di coltello, eseguito rapidamente e senza l ausilio di speciali armature provvisorie. I Romani impararono poi a frazionare il peso della v. con l adozione di costoloni e di nervature (1 sec. a.c.), che scaricavano i pesi su alcuni punti, rinforzati a loro volta con contrafforti o speroni. La qualità e la larghezza dei mezzi adoperati, soprattutto nelle parti destinate ad assicurare l equilibrio statico dei complessi organismi architettonici, permisero ai costruttori romani di realizzare opere imponenti per vastità di dimensioni e varietà di soluzioni spaziali. Alla struttura romana s ispirarono i costruttori romanici, specialmente lombardi, che idearono e perfezionarono il tipo della chiesa a campate, in cui il peso della copertura centrale si scarica gradualmente, attraverso le campate laterali più piccole, sul muro perimetrale, spesso contraffortato. Nell architettura gotica il sistema è portato alle ultime conseguenze, scaricando sui contrafforti tutto il peso delle volte, togliendo funzione portante al muro. Fu caratteristico, nell attuazione di tale sistema costruttivo, il tipo di volta a sesto acuto, che comportava spinte orizzontali minori e che contribuì ad accentuare il verticalismo delle costruzioni gotiche. Il cemento armato consente la costruzione di volte sottili, (da 6 a 12 cm nel caso di strutture in cemento armato, per coperture di luce notevole). Sono denominate gusci, e, per il loro spessore ridotto sopportano carichi di compressione e taglio, con modesti sforzi di flessione.