Architettura Tecnica. Lezione La struttura in c.a.

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1 Prof. ing. Renato Iovino Appunti di: Architettura Tecnica Lezione La struttura in c.a.

2 CONTENUTI DELLA LEZIONE In questa lezione studieremo l organizzazione della struttura in elevazione in cemento armato, sia in zona non sismica che in zona sismica.

3 IL CEMENTO ARMATO Prima di studiare l organizzazione delle strutture in cemento armato è opportuno premettere che per cemento armato (c.a. ) s intende il materiale composito formato da: Conglomerato cementizio (o calcestruzzo) Tondini in acciaio Anche se sarebbe più corretto parlare di conglomerato cementizio armato è consuetudine internazionale denominare tale materiale come cemento armato.

4 IL CEMENTO ARMATO Le proprietà del c.a., buone resistenze meccaniche e plasmabilità, hanno consentito di passare: Dal trilite della Porta dei Leoni di Micene ai Portali in c.a. del Palazzo dell UNESCO a Parigi

5 IL CEMENTO ARMATO Le proprietà del c.a., buone resistenze meccaniche e plasmabilità, hanno consentito di passare: Dalle volte a crociera di S. Domenico Maggiore a Napoli ai gusci dell Opera House di Sidney

6 IL CEMENTO ARMATO Le proprietà del c.a., buone resistenze meccaniche e plasmabilità, hanno consentito di passare: Dalle scale con volte a crociera dei Palazzi napoletani del 700 alla scala dello Stadio di Firenze

7 IL CEMENTO ARMATO Il cemento armato deve la sua diffusione mondiale ad alcune fortunate circostanza: il conglomerato cementizio resiste bene alle sollecitazioni di compressione, mentre i tondini di acciaio resistono bene alle sollecitazioni di trazione. il conglomerato cementizio e l acciaio, presentano lo stesso coefficiente di dilatazione termica (α= C 1 ) la buona aderenza dell armatura metallica con il calcestruzzo, che porta i tondini metallici a seguire le deformazioni sotto carico del calcestruzzo sviluppando la sua resistenza a trazione

8 IL CEMENTO ARMATO Purtuttavia le opere in cemento armato realizzate dagli anni cinquanta del Novecento ad oggi hanno mostrato, in gran parte, una scarsa durabilità che hanno comportato interventi di risanamento complessi e costosi. Oggi, pertanto, le strutture in c.a. non possono essere soltanto ben calcolate, ma occorre anche progettare il mixdesign del cemento armato. È indispensabile conoscere bene la Tecnologia dei conglomerati cementizi.

9 IL CEMENTO ARMATO Strutture in cemento armato: La casa di rue Franklin di August Perret (1903) La casa Franklin costituisce uno dei primi edifici con struttura intelaiata in c.a. dove la struttura impegna anche la facciata. Perret presenta in facciata lo scheletro dell edificio, anche se ricopre i pilastri con pannelli in gres con disegni floreali.

10 IL CEMENTO ARMATO Strutture in cemento armato: La casa di rue Franklin di August Perret (1903) Le cinque stanze dell abitazione del piano tipo affacciano direttamente su rue Franklin, grazie allo sviluppo a semicerchio attorno ad una cavità centrale. Parete in vetro-cemento Scala di servizio cucina stanze bagno Bow-window

11 IL CEMENTO ARMATO Nelle strutture in c.a., del tipo intelaiate, possiamo distinguere le travi emergenti e le travi a spessore. Solaio in laterizi e cemento di spessore s s H Sezione di un impalcato Trave a spessore: se H = s Trave emergente: se H > s

12 CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA 5,50 3,80 12,85 18,70 6,50 3,00 6,50 Y X Casa albergo per anziani - piano tipo

13 CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA 5,50 3,80 12,85 18,70 A B 6,50 3,00 6,50 G H Y X Definizione posizione dei telai

14 CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA I M O 5,50 3,80 12,85 18,70 Q S U 6,50 3,00 6,50 Y L N P R T V X Definizione posizione dei telai

15 CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA I M O 5,50 3,80 12,85 18,70 Q S U A B 3,00 6,50 6,50 G H Y L N P R T V X Definizione posizione dei telai

16 CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA 5,50 5,50 3,80 3,80 12,85 12,85 18, ,50 6,50 6,50 6,50 3,00 3, Y X Definizione posizione dei pilastri

17 CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA Trave emergente C Trave a spessore D Vano scala Definizione posizione delle travi

18 CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA Carpenteria piano tipo

19 CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA La vista dall alto evidenzia che in questa struttura i telai si sviluppano tutti in direzione y-y. Fanno eccezione soltanto i due telai di bordo che chiudono l edificio in direzione x-x.

20 CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA È evidente che questa struttura, formata da un treno di telai che si sviluppano in direzione y-y, è idonea ad assorbire forze che agiscono nel piano y- z; ma non è idonea ad assorbire forze che agiscono nel piano x- z.

21 CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA Considerato che in zona sismica le forze possono agire sia nel piano y-z che nel piano x-z, questa struttura non è idonea in zona sismica. In zona sismica occorre realizzare un telaio spaziale.

22 CEMENTO ARMATO IN ZONA SISMICA Facciamo riferimento all edifico che abbiamo studiato prima, ma realizzeremo un telaio spaziale 5,50 3,80 12,85 18,70 6,50 3,00 6,50 Y X

23 CEMENTO ARMATO IN ZONA SISMICA 5,50 3,80 12,85 18, ,50 3, , Y X

24 CEMENTO ARMATO IN ZONA SISMICA Vano scala X Definizione posizione delle travi

25 CEMENTO ARMATO IN ZONA SISMICA Vano scala X Carpenteria piano tipo

26 CEMENTO ARMATO IN ZONA SISMICA

27 CEMENTO ARMATO IN ZONA SISMICA Nel calcolo del telaio spaziale, si considerano cinque condizioni di carico: 1. Soli carichi verticali P 2. Carichi verticali P ed azione orizzontale S del sisma in direzione x-x 3. Carichi verticali P ed azione orizzontale S del sisma in direzione x-x 4. Carichi verticali P ed azione orizzontale S del sisma in direzione y-y S - S P S - S

28 CEMENTO ARMATO IN ZONA SISMICA 5. Carichi verticali P ed azione orizzontale S del sisma in direzione y-y Pertanto, se il telaio è stato progettato per resistere al sisma in direzione x-x, ed al sisma in direzione y-y, sarà certamente idoneo a resistere al sisma in qualsiasi direzione possa investire l edificio. S - S P S - S

29 CEMENTO ARMATO IN ZONA SISMICA La vista dall alto evidenzia che in questa struttura i telai si sviluppano secondo due direzioni ortogonali, x ed y, ed è quindi idonea ad assorbire la spinta sismica in qualsiasi direzione si propaghi.

30 CEMENTO ARMATO IN ZONA SISMICA La vista interna di questa struttura ci consente di rilevare la differenza tra le travi emergenti e le travi a spessore. Trave emergente Trave a spessore

31 LA CARPENTERIA DELLE STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO La carpenteria, dal punto di vista geometrico, è una sezione orizzontale della struttura di un edificio, effettuata con punto di vista da basso verso l alto. Nella carpenteria del livello i - mo di una struttura intelaiata in c.a. troveremo rappresentati: i pilastri dell ordine i - mo, sezionati le travi emergenti del livello i mo, in vista l orditura dei solai del livello i - mo Travetti in c.a. Soletta in c.a. laterizi

32 LA CARPENTERIA DELLE STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Per orditura dei solai s intende la direzione secondo la quale si sviluppano gli elementi strutturali del solaio. Nel caso dei solai latero-cementizi (come studieremo nel seguito) gli elementi strutturali sono i travetti. Soletta in c.a. laterizi Travetti in c.a.

33 LA CARPENTERIA DELLE STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Nello stralcio di carpenteria, possiamo leggere: i pilastri sezionati con l indicazione del filo fisso le travi in vista con l indicazione delle dimensioni filo fisso fascia piena x x60 30x60 40x x60 40x80 9 fascia semipiena 13 40x x

34 LA CARPENTERIA DELLE STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Nello stralcio di carpenteria, possiamo leggere: l organizzazione delle fasce piene e delle fasce semi piene la posizione dei fori del solaio per il passaggio di cavedi filo fisso fascia piena fascia semipiena x x x60 40x80 40x x60 40x80 40x