Appunti Architettura tecnica

Architettura tecnica

L’architettura

L’architettura è una disciplina volta a conformare spazi e produrre oggetti con una certa durata.

L’arte del costruire è finalizzata al conseguimento di tre obiettivi:

• Utilitas: funzionalità
• Firmitas: fattibilità costruttiva
• Venustas: bellezza

L’architettura tecnica affronta:

• La dicotomia a livello culturale tra formalismo e tecnicismo
• Il problema della stretta correlazione tra configurazione e conformazione di un oggetto, tra la sua ideazione e la fattibilità costruttiva.

Considera: la definizione tecnica come momento implicito nell’azione progettuale, intrinseca nell’ideazione e non una successione di fasi.

Descrive: come sono fatte le parti di una costruzione, in modo equivalente a quanto si fa nella disciplina anatomia per il corpo umano.

L’architettura tecnica si occupa nella fattispecie dell’ideazione della forma con riferimento alla fattibilità costruttiva, unendo i due processi logici in un’unica fase: la tecnica è un momento implicito nel progetto. Infine, si occupa di descrivere l’anatomia dell’edificio.

La realizzazione dell’organismo edilizio è fondata su 4 nodi fondamentali che sono:

• Forma, ossia del perché l’edificio è realizzato in un certo modo
• Contesto: dove è realizzato
• Funzione: esigenze funzionali dell’edificio
• Fattibilità costruttiva, realizzazione vera e propria

Analisi tecnico costruttiva: si occupa di indagare sul modo di realizzazione della forma e sul ruolo delle parti che costituiscono una struttura ai fini della delimitazione e classificazione dello spazio costruito, del comfort ambientale e della sicurezza statica.

Lo scopo finale è la realizzazione dell’apparecchiatura costruttiva, ossia l’organismo edilizio analizzato sotto il profilo costruttivo. 1

Anche dopo la realizzazione devono essere verificate le funzionalità richieste tramite il collaudo.

1 Compensato: processo di collaudo, in cui si compensano le deformazioni mediante una sovrapposizione di strati in sensi opposti.

Riassunti di architettura tecnica di Flavia Vittori, ingegneria civile, a.a. 2021-2022 1

Analisi dell’apparecchiatura costruttiva

Da una «lettura» in chiave tecnico-costruttiva di un organismo edilizio si può rilevare come la sua «struttura», intesa in senso globale, sia frutto anche di un sistema di relazioni che sta ad indicare il modo per materializzare «quella» forma e quindi il ruolo delle parti che lo costituiscono ai fini della delimitazione e classificazione dello spazio costruito, sia a livello di agibilità che di percezione, del comfort ambientale, della sicurezza statica. Questo sistema di relazioni dà luogo all’apparecchiatura costruttiva, che è l'organismo edilizio stesso analizzato sotto il profilo costruttivo.

L’apparecchiatura costruttiva, in quanto sistema, è costituita da un insieme di parti, gli elementi di fabbrica, tra loro correlate e integrate.

Materiali

I materiali per l'edilizia sono praticamente tutti quelli che la natura può offrire direttamente e tutti quelli che l'uomo, sia artigianalmente che industrialmente, è stato e sarà capace di produrre artificialmente. Persino l'aria viene utilizzata per rendere autoportanti gli organismi e gli elementi pneumatici; anche il ghiaccio diviene elemento costruttivo per gli eschimesi ed elemento determinante per particolari lavori di fondazione. Ovviamente, si fa riferimento alle materie prime che l'edilizia può impiegare, da quelle naturali come il legno, l'acqua, la pietra, l'argilla, la sabbia, a quelle artificiali, materie siderurgiche, resine sintetiche prodotti chimici, ecc.; tuttavia il termine «materiale» ha un significato più ampio e comprende, oltre alle materie prime e ai materiali base, anche tutti quei prodotti che il mercato artigianale e industriale offre come «pezzi» già predisposti per essere inseriti in uno o più procedimenti costruttivi, o per costituire parte «finita», da montare, di un'opera edilizia. «Materiali» per l'edilizia sono quindi sia le materie prime e i materiali base, che hanno capacità potenziali per costruire, sia il «pezzo» a cui è stata conferita una capacità costruttiva, cioè l'oggetto edilizio intermedio di cui si è detto più volte.

Elementi di fabbrica

Gli elementi di fabbrica – EF hanno caratteristiche e attributi specifici di utilizzazione e collocazione con le seguenti funzioni: delimitare e classificare lo spazio, assicurare condizioni di comfort, garantire la sicurezza statica. Ai fini della classificazione dello spazio distinguiamo: involucro, che può assumere una forma geometrica globale, volte; fungono da copertura e chiusura; possono essere autoportanti o portati da sostegni indipendenti, o una forma scatolare, parallelepipedi.

Elementi di fabbrica scatolari

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• Chiusure orizzontali: delimitazione sull’orizzonte dello spazio costruito; possono essere piane, piano-inclinate, a volta
• Chiusure verticali: pareti portanti, tamponature, serramenti esterni. Costituiscono l’inviluppo verticale dello spazio costruito
• Chiusura orizzontale di base: delimitazione tra spazio interno e suolo edificatorio
• Chiusure orizzontali intermedie: delimitazione e classificazione dello spazio 3
• Elementi di comunicazione verticale, corpo scale, corpo ascensore, scale mobili: collegano livelli diversi 4
• Partizioni interne: pareti portanti, di spina e trasversali, tramezzature, fisse, spostabili o mobili, pareti attrezzate, di canalizzazione, di arredo, serramenti interni; servono alla suddivisione verticale dello spazio interno
• Blocchi funzionali: per canalizzazione impianti, di apparecchi per impianti
• Cellule spaziali: portanti accatastabili, portate; sono entità volumetriche abitabili, che possono essere isolate o meno
• Scheletro portante: per involucri scatolari o globali; ha un ruolo finalizzato alla sicurezza; sussiste quando gli altri elementi di fabbrica non sono portanti, lo sono ad esempio gli organismi con ossatura muraria 5

Nuove tecniche costruttive

2 Varie tecniche di realizzazione: travatura, travatura reticolare, talvolta prefabbricata, funzionale al passaggio degli impianti.

3 Piano inclinato: max pendenza 8%, disabili, 15%, normodotati; cordonata: gradini larghi e inclinai max 8% pendenza; criterio costruttivo scala: 2°+P=63/65 cm, a. alzata, p: pedata.

4 Tramezzature a secco: più rapide da realizzare e performanti.

5 Il sistema può essere: a ossatura muraria, pareti spesse e pesanti, o a scheletro portante, travi portanti, muri leggeri, sistema stratificato.

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• Curtain wall, a faccia continua: realizzate in acciaio e vetro, facciate di ogni tipo funzionali al comfort ambientale
• Prefabbricati: montaggi in opera di pannelli già compositi, diminuendo i passaggi di lavorazione in cantiere. Abbiamo vari tipi di prefabbricazione, tra cui ricordiamo quella leggera, alluminio

Elementi costruttivi funzionali

Gli elementi di fabbrica sono formati di più parti, a costituire dei veri e propri sub-sistemi nell'ambito dell'apparecchiatura costruttiva. Le parti costituenti gli elementi di fabbrica sono gli elementi costruttivi funzionali. Gli elementi funzionali hanno, nell'ambito del sub-sistema, elemento di fabbrica, che li comprende, una collocazione determinata per definire lo «spazio costruito» e un ruolo preciso ai fini del comfort ambientale e/o della sicurezza statica, e della «costruibilità» dell'elemento di fabbrica.

L’ECF, sia realizzato in opera che fuori opera, è un’entità solo apparentemente autonoma, in quanto la sua ragione d'essere è giustificabile e individuabile soltanto nell'unità dell'opera edilizia che lo comprende. Sono elementi costruttivi funzionali tutti quegli elementi che, possedendo proprie caratteristiche morfologiche, appropriate capacità di prestazione e una ben individuata organizzazione interna ai fini della costruibilità, richiedono specifici costituenti ed implicano uno specifico ciclo di lavorazione per essere considerati «funzionali», almeno per uno dei ruoli 6 sopraccennati.

Elementi costruttivi base

Materiali base

Gli ECF sono oggetti compositi, cioè formati da più parti aventi un ruolo specifico ai fini sia della costruibilità sia delle prestazioni richieste all'elemento costruttivo funzionale. Da questo derivano gli elementi costruttivi base ECB e i materiali base MB a seconda dell'organizzazione «interna» dell'elemento costruttivo funzionale da realizzare. Gli elementi costruttivi base devono possedere attributi dimensionali, di forma, di accoppiabilità e di prestazione, resistenza, durata, caratteristiche fisico-tecniche, percettive, ecc., specifici per consentire la realizzazione di elementi costruttivi funzionali.

Possono essere:

• Monovalenti: realizzano un solo tipo di ECF
• Polivalenti: realizzano più tipi di ECF

6 Sono ECF i solai, le capriate ecc. il loro assemblaggio è dettato dalle prestazioni meccaniche che devono avere. I solai sono ultimamente realizzati prefabbricati, talvolta con passaggio per impianti.

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• Preformati: monopezzi, realizzato direttamente con materie prime o elementi base
• Preassemblati: compositi, realizzato con preformati, richiedono un certo ciclo di lavorazione

I materiali base, che rappresentano il primo grado di organizzazione «interna» delle materie finalizzate per costruire, hanno soltanto potenzialmente sia attributi di forma sia capacità costruttive e prestazionali.

Mentre gli ECB hanno già una forma, i materiali base prendono la forma in opera.

Sono materiali base: malta, bastarda, cementizia, calcestruzzo, composti per intonaci, vernici, bitumi, pavimentazioni.

Elementi costruttivi base

7 Infissi monoblocco: elemento sopraluce + infisso con schermatura, cassonetto ecc. + parapetto. Faccio un muro di tamponamento, in cantiere inserisco l’infisso prefabbricato.

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Il materiale e il procedimento costruttivo

Per tradurre in termini reali l'apparecchiatura costruttiva, in sostanza l'oggetto, occorre determinare, sin dal momento progettuale, // procedimento costruttivo, cioè l'insieme delle lavorazioni e delle operazioni necessarie alla costruzione in rapporto ai materiali impiegabili ed ai principi costruttivi adottati. Il procedimento costruttivo, anche se va sempre riferito alla realizzazione di uno specifico oggetto, poiché solo in tale realizzazione assume una propria e univoca connotazione, tuttavia può avere caratteristiche comuni o analoghe con procedimenti relativi ad altri oggetti edilizi. Ciò è facilmente riscontrabile esaminando procedimenti costruttivi di più opere edilizie in determinati momenti storici e/o in precisi contesti geografici e sociali.

I fattori caratterizzanti un qualsiasi procedimento costruttivo sono:

• La lavorabilità dei materiali;
• La utilizzazione dei materiali ai fini della sicurezza statica e del comfort ambientale;
• ; Materiali in rapporto alla percezione della forma;

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• / Modi e mezzi per attuarlo.

Tutti questi fattori incidono in modo qualificante nell'azione-progetto, specie nell'interazione configurazione^ conformazione dell'oggetto, cioè tra ideazione della forma e fattibilità costruttiva.

Principi di lavorazione

Principi di lavorazione semplici

Asportazione: l'oggetto si ottiene sottraendo materiale da un «blocco» di maggiori dimensioni; tipiche in tal senso per la preparazione di elementi costruttivi base e funzionali sono le lavorazioni della pietra, del legname, del perspex, dell'acciaio. L'asportazione di materiale è una lavorazione applicata anche nel cantiere edile, ad esempio per la formazione di cavi di fondazione e la realizzazione di gallerie; si riscontra altresì in architetture primordiali.

Modellatura: l'oggetto si ottiene con materiali suscettibili di acquistare la forma voluta mediante modellatura diretta, ad esempio: modellatura a mano dei materiali ceramici; piegatura a caldo o a freddo di tondini o di lamiere metalliche; la soffiatura libera del vetro; la formazione di intonaci per spalmatura, o modellatura indiretta, usando stampi, trafile, casseforme, ecc. Nella modellatura indiretta rientrano le seguenti lavorazioni: la formatura per colata, lo stampaggio meccanico, lo stampaggio per iniezione, la soffiatura in stampi, l'imbutitura, la estrusione, la profilatura, la laminatura, la formatura mediante getti, ecc. Una molteplicità di oggetti edilizi intermedi vengono realizzati con una delle modalità sopra indicate: ad esempio i profilati metallici e in materie plastiche, i laterizi forati, gli elementi ceramici, gli elementi in vetro, gli elementi a «guscio» in materie plastiche, ecc. In genere per la formatura si usano materiali fluidi o pastosi che solidificando assumono la forma oppure elementi solidi che assumono la forma per deformazione plastica a caldo o a freddo. Le opere in calcestruzzo armato, sia realizzate in cantiere che prefabbricate in officina, si basano sulla modellazione indiretta, cioè il getto del calcestruzzo nelle casseforme, e sulla modellazione diretta, cioè la piegatura manuale dei tondini in acciaio per le armature.

Principi di lavorazione complessi

• L’addizione, cioè l'oggetto composito è realizzato mediante sovrapposizione e giustapposizione di elementi tridimensionali, ad esempio: un muro o un arco costituito da conci in pietra o in laterizio, il trilite, ecc.
• La stratificazione, cioè l'oggetto è composto da una successione di strati costituiti da soli elementi bidimensionali, ad esempio: compensati, pannelli sandwichs, ecc., o da soli materiali base, ad esempio: intonaci, manti bituminosi, ecc., o da ambedue, ad esempio: una chiusura orizzontale costituita da soletta + strato di allettamento + mattonelle.

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• Orditura e tessitura, cioè l'oggetto è formato con elementi lineari, che intrecciandosi, danno luogo alla forma voluta, ad esempio: una fune o cavo per ponti sospesi, le capanne di giunco o in materiali simili delle popolazioni primitive realizzate con la tecnica del cesto, ecc., oppure è costituito da elementi sempre lineari ma che determinano un ordito mono o bidirezionale piano, ad esempio: griglie, cancellate, solai a travi semplici o incrociate, o spaziale, scheletri portanti in c.a., in acciaio, in legno; il principio della «tessitura» è implicito ad esempio nella impostazione sia dell'ossatura muraria formata da muri longitudinali e trasversali, sia nella disposizione dei solai rispetto all'ossatura portante.

Giunti e unioni

Servono a unire più elementi. Le unioni possono essere di forza, rendere solidali le parti, oppure di tenuta, ai fluidi.

Unioni di forza

• Sovrapposizione: fa affidamento all’attrito

La connessione vera e propria avviene per:

• Legatura
• Aggraffaggio:
• Incollatura e saldatura
• Bullonatura
• Chiodatura
• Saldatura
• Penetrazione, infilaggio, innesto, infissione, avvitamento

Unioni di tenuta

• Battenatura
• Sigillatura
• Stilatura

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Grata

Grigliato keller

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Procedimenti per la sicurezza statica

Vincoli

I vincoli corrispondono dal punto di vista cinematico alla riduzione di m gradi di libertà dove m è la molteplicità del vincolo, mentre dal punto di vista statico corrispondono a m reazioni vincolari.

Principali vincoli:

• Carrello
• Cerniera
• Incastro

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Principi costruttivi semplici

Innanzitutto, considerando quali capacità di resistenza dei materiali base e degli elementi costruttivi si intendono sfruttare, è possibile individuare i principi elementari che incidono sul procedimento costruttivo.

Compressione: produce un accorciamento, avvicinamento delle particelle.

Modulo di resistenza a compressione: sforzo/deformazione.

Le deformazioni possono essere elastiche o permanenti a seconda che siano reversibili o no.

Per quanto riguarda le aste compresse, si osserva che il loro comportamento varia a seconda che queste siano snelle o tozze.

Aste compresse tozze: P=σA, P: carico massimo, σ: resistenza, A: sezione trasversale.

La rottura è causata dallo schiacciamento. È influenzata dalla quantità di materiale utilizzato e dalla superficie su cui viene applicato lo sforzo, corpi cavi sono più performanti.

Blocco: 20*25*50. Molto resistente, favorisce la coibentazione, le dimensioni favoriscono la rapidità in cantiere.

Aste compresse snelle: particolare comportamento quando viene raggiunto il carico critico, instaurazione di una instabilità laterale, inflessione imprevedibile. Dopo il raggiungimento del carico massimo la struttura non è più in grado di sopportare alcun carico. Entr