L edificio: definizioni

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1 L edificio

2 L edificio: definizioni Definizione sistemica Il sistema edilizio si scompone in: SISTEMA TECNOLOGICO (unità tecnologiche ed elementi tecnici) SISTEMA AMBIENTALE (unità ambientali ed elementi spaziali) Definizione costruttiva L edificio è un sistema costituito dalle strutture edilizie esterne che delimitano uno spazio di volume definito. L edificio è inoltre definito dalle strutture interne che ripartiscono detto volume e da tutti gli impianti, dispositivi tecnologici ed arredi che si trovano al suo interno; (D.P.R. 26 agosto 1993, n. 412)

3 La struttura portante comprende: Edificio: Struttura portante - le strutture in elevazione, ossia gli elementi che si innalzano al di sopra del terreno - le strutture di fondazione, ossia tutti gli elementi la cui funzione è quella di collegare l edificio al suolo e di trasmettere a terra i carichi che l edificio è destinato a sostenere

4 Edificio: Struttura portante Il progetto della struttura portante deve nascere insieme alla concezione tipologica e distributiva dell edificio poiché le scelte di posizionamento delle strutture condizionano la dimensione degli spazi interni e la loro fruibilità. Queste scelte riguardano per esempio l individuazione degli schemi strutturali (struttura portante continua o puntiforme) e la definizione dei passi strutturali (luci o campate) Il progetto architettonico di un edificio si basa in genere su un dimensionamento di massima delle strutture che dipende: - dal materiale (calcestruzzo cementizio armato, acciaio, legno o muratura) - dalle luci strutturali da coprire Cui segue la progettazione strutturale esecutiva vera e propria.

5 Edificio: Struttura portante I carichi che l edificio sostiene - Carichi permanenti: costituiti da peso proprio delle parti dell edificio stesso (tetti, pareti, solai ) - Carichi accidentali: che comprendono le persone, gli arredi, la pressione del vento e i sovraccarichi eccezionali come la neve - Carichi dinamici: azione sismica, urti, azione di corpi in caduta. L azione dinamica del sisma impone all edificio sollecitazioni non solo verticali ma anche orizzontali. - La struttura portante dell edificio deve essere dimensionata ipotizzando la situazione di massimo carico possibile: - rispetto alla funzione cui è destinato - alla zona climatica (neve) - alla zona sismica

6 La resistenza meccanica: rigidità vs elasticità Rispetto all uso di murature portanti continue di grande spessore, che ha caratterizzato la realizzazione delle strutture portanti fino alla fine dell ottocento, l avvento dei nuovi materiali (acciaio e calcestruzzo armato a fine ottocento e legno lamellare, compositi armati ad alta resistenza e, infine, tessili tecnici della seconda metà del novecento) ha consentito l evoluzione della concezione strutturale degli edifici con un notevole alleggerimento delle strutture e capacità di coprire luci sempre più ampie. La leggerezza delle strutture diminuisce il carico dovuto al peso proprio ma aumenta la loro instabilità rispetto alle sollecitazioni dinamiche (vento, sisma). Edificio in muratura = struttura rigida e anelastica Edificio a telaio = struttura flessibile ed elastica

7 Edifici in muratura: il trilite

8 Edifici in muratura

9 Edifici in muratura

10 Edifici in muratura Il comportamento complessivo del fabbricato in muratura portante deve essere di tipo scatolare Le pareti portanti devono essere intersecate ortogonalmente da altre pareti portanti e chiudersi in una forma di tipo rettangolare. Si devono evitare pareti di lunghezza superiore ai 6-7 mt che non siano intersecate ortogonalmente da altre pareti portanti.

11 Edifici con struttura portante in muratura

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13 Edifici con struttura portante in muratura Bisogna evitare irregolarità nelle murature portanti con aperture non allineate in verticale Bisogna evitare irregolarità nelle strutture in elevazione: p.e. muri portanti che scaricano su volte o solai NO SI NO

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16 La resistenza meccanica: INTERVENTI VOLTI A RIDURRE LE CARENZE DEI COLLEGAMENTI Tiranti o catene Cerchiature esterne Cordoli in sommità Cordoli intermedi Ammorsature scuci e cuci Perforazioni armate Tiranti o catene Cerchiature esterne Cordoli di sommità Scuci e cuci Perforazioni armate

17 La resistenza meccanica: adeguamento sismico di edifici in muratura Tiranti o catene Si utilizzano materiali resistenti a trazione come il ferro o l'acciaio. Consiste in una barra metallica che attraversa l'edificio (in genere in prossimità o in corrispondenza dei solai) La catena viene ancorata alle pareti tramite il capochiave.

18 La resistenza meccanica: adeguamento sismico di edifici in muratura Capichiave - meglio capichiave esterni - in generale meglio capichiave a paletto, che agganciano più muro - per murature scadenti, con elementi piccoli, meglio le piastre (previo consolidamento locale)

19 La resistenza meccanica: adeguamento sismico di edifici in muratura Rinforzi di materiali compositi (fibre di carbonio o altre) - si possono applicare con resina epossidica o matrice cementizia - necessario smussare gli spigoli - non esiste un macchinario per pretendere le fibre Rinforzi di tessuto di acciaio - si può applicare con resina epossidica o matrice cementizia - esiste un macchinario per pretendere le fibre

20 Alcuni tipi di murature

21 Finitura a intonaco della muratura

22 Edifici a telaio La configurazione a telaio prevede elementi portanti verticali, che sostengono travi e solai in modo da formare gli orizzontamenti dei vari piani dell edificio. La disposizione degli elementi portanti verticali costituisce un reticolo strutturale, che può essere: a maglia (o puntiforme), quello di gran lunga più diffuso, caratterizzato da elementi portanti verticali di sezione molto compatta (quadrata, rettangolare o poligonale) chiamati pilastri; a setti, formato da elementi portanti verticali costituiti da setti murari di calcestruzzo armato, di spessore più o meno contenuto, forati in corrispondenza delle aperture per il passaggio tra i vani.

23 Edifici a telaio La struttura portante a telaio è costituita da un orditura di travi e pilastri che formano una orditura di telai spaziali connessi tra loro sia in orizzontale che in verticale. La sequenza di telai spaziali determina una maglia strutturale di limitato ingombro planimetrico (struttura puntiforme) che consente un uso razionale dello spazio (pianta libera) Le Corbusier - Progetto Casa Dom-ino (1914) Telaio piano Telaio spaziale La casa Dom-ino è il progetto di un modulo in c.a., aggregabile liberamente, che rappresenta il prototipo dell architettura razionalista (struttura portante puntiforme che libera il progetto dalla rigidità dello schema portante in muratura). L architetto può liberamente conformare lo spazio in pianta e (con i pilastri arretrati rispetto al filo esterno dei solai) liberamente articolare la configurazione della facciata.

24 Edifici a telaio Il telaio piano è un elemento strutturale composto da due ritti verticali ed un traverso rigidamente connessi fra loro Differenza di comportamento statico tra sistema trilitico e sistema a telaio Trilite realizzato con materiale fragile Trilite realizzato con traverso elastico Telaio realizzato con materiale elastico Comportamento rigido -> rottura Comportamento elastico

25 Comportamento elastico Stato iniziale indeformato Applicazione di una forza -> deformazione Cessazione dello sforzo -> ritorno allo stato iniziale indeformato Comportamento rigido Stato iniziale indeformato Applicazione di una forza -> rottura

26 Differenza di comportamento statico tra sistema trilitico e sistema a telaio

27 Comportamento statico di un telaio spaziale sottoposto a carichi verticali e orizzontali. Tutti gli elementi del telaio contribuiscono alla resistenza strutturale.

28 Edifici a telaio Predimensionamento del solaio Il D.M in materia di costruzioni, prescrive per le strutture a telaio in c.a. uno spessore delle travi emergenti portanti non inferiore a 1/25 della luce nel caso di strutture gettate in opera e di 1/30 nel caso di nervature precompresse. (il predimensionamento dell altezza della trave emergente in c.a. può variare tra 1/10 e 1/12 della luce da coprire a seconda del tipo di vincolo col pilastro) La soletta deve invece avere uno spessore di almeno 40 mm con armatura di ripartizione ben ancorata alle travi di bordo. Se l edificio è tutto con travi a spessore è consigliabile partire con solaio H=25+5 in zona sismica anche per luci non richiedenti tali prescrizioni sotto le sole azioni verticali L altezza di una trave a spessore è pari a quella del solaio mentre per il dimensionamento di massima della larghezza si può adottare la formula B = L/6 Nella pratica, la larghezza di una trave a spessore varia tra i 60 e i 120 cm.

29 Edifici a telaio I fili fissi sono le facce di pareti o di pilastri che per tutta l altezza di una struttura non hanno nessun cambiamento planimetrico