Appunti Tecnologia dell'architettura 1

PROPRIETA’ DEI MATERIALI:

Consente di scegliere il materiale più idoneo per la risoluzione delle esigenze.

Abbiamo 8 classi di proprietà: economiche, fisiche generali, meccaniche, termiche, elettriche ed

elettromagnetiche, iterazione con l’ambiente, connessi alla produzione, estetiche.

Queste consentono il soddisfacimento dei requisiti, dunque la scelta materica deve essere fatta attraverso

una valutazione delle prestazioni nel rispetto del quadro dei requisiti.

Esempio: una parete chiusa portante deve garantire la resistenza alle sollecitazioni meccaniche e

l’isolamento termico.

1. Proprietà fisiche: la densità, cioè il rapporto tra massa di un corpo ed il suo volume (Kg/m^3)

I materiali utilizzati hanno densità diverse:

- bassa densità i polimerici, utilizzati come isolanti termici;

- alta densità: lapidei, il calcestruzzo ed i metalli.

2. Proprietà meccaniche: La capacità meccanica dipende dalla forza applicata, dalla geometria e dal

materiale e ci basiamo su diverse proprietà:

- densità;

- modulo elastico (E): indica la resistenza tra trazione e compressione (Pa) valutando la rigidezza di

una struttura. Il modulo deve essere alto per garantire staticità, perché la deformabilità sarebbe un

problema.

Un corpo sottoposto ad una forza si deforma:

. La forza di piccola entità genererà una deformazione temporanea: comportamento elastico; La forza di

grande entità genererà una deformazione permanente: comportamento plastico

. La forza di grande entità può generare una frattura.

3. Proprietà termiche: Comportamento del materiale in relazione a sollecitazioni termiche o di

trasferimento di calore.

- Le proprietà assumono una rilevanza dipendente da prestazioni di isolamento termico ed inerzia

termica degli elementi costruttivi, garantendo elevati livelli di comfort.

- La prima proprietà termica da considerare è la conducibilità, cioè l’attitudine di un materiale a

trasmettere calore in base alle caratteristiche fisico-chimiche. Un materiale con caratteristiche termoisolanti

ha una bassa conducibilità termica (es. in Chiesa fa sempre fresco per l’involucro che assorbe il calore).

Come si trasferisce il calore? Conduzione, convezione e irraggiamento.

Quello che garantisce l’isolamento termico è la trasmittanza termica che è una grandezza che dipende dalla

conducibilità del materiale e dal suo spessore.

Avendo una superficie di 1 m2 ed essendo in presenza di una differenza di temperatura di 1K tra esterno ed

interno, la trasmittanza consente di misurare il flusso del calore trasmesso per conduzione, convezione, e

irraggiamento.

Distanza aumenta quando diminuisce lo spessore e quando aumenta la conducibilità del materiale.

Perciò, minore è la trasmittanza di uno strato di un materiale, maggiore è la sua prestazione di isolamento

termico. (W/M2K).

1. Il calore specifico è la quantità di energia necessaria per variare la temperatura di una unità di

massa di un materiale di 1 Kelvin, a pressione costante, espressa in joule per chilogrammo Kelvin. Questa

proprietà è significativa per i materiali utilizzati nelle chiusure esterne degli edifici, in quanto valori elevati di

calore specifico conferiscono una maggiore inerzia termica, contribuendo al comfort interno e alla riduzione

dell'uso di dispositivi di raffreddamento in estate.

2. L'inerzia termica si riferisce alla capacità di un materiale di immagazzinare e ritardare la

trasmissione del calore ed è influenzata da fattori come il calore specifico, la massa superficiale e la

conducibilità termica.

3. La dilatazione termica è un'altra importante proprietà dei materiali in edilizia, che descrive quanto

un materiale si espande con l'aumento della temperatura. Questa proprietà è cruciale quando si combinano

materiali di diversa natura, come nel calcestruzzo armato, per evitare tensioni tra gli elementi. È essenziale

che i coefficienti di dilatazione termica dei materiali coinvolti siano simili per prevenire danni strutturali.

- COSTANZA NEL TEMPO:

i materiali utilizzati per realizzare strutture portanti devono garantire prestazioni meccaniche costanti nel

tempo per ragioni di sicurezza. Analogamente ai materiali isolanti che contribuiscono al contenimento dei

consumi energetici grazie ad una costante prestazione di isolamento nel tempo.

- I MATERIALI CERAMICI: Ottenuti dall’impasto e successiva cottura di argilla, acqua ed altri additivi

I laterizi sono materiali ceramici ottenuti dalla cottura di argilla, acqua e additivi a temperature comprese

tra 900°C e 1.000°C. La loro diffusione è stata notevole nelle costruzioni di tutte le epoche, soprattutto in

aree dove il legno e la pietra erano scarsi e l'argilla era facilmente reperibile, come nei pressi di fiumi e

paludi.

ACCENNO STORICO:

L'impiego dei laterizi risale all'antichità, con prime testimonianze dell'utilizzo di blocchi preformati in terra

cruda risalenti all'ottavo millennio a.C. La cultura sumera ha svolto un ruolo importante nella diffusione di

queste tecniche, adattando le pratiche della lavorazione della ceramica alla costruzione.

Nell'architettura romana, l'uso dei laterizi raggiunse un livello di raffinatezza formale e costruttiva senza

pari. I Romani combinavano la muratura tradizionale in laterizio con la tecnica della muratura a sacco,

consentendo una costruzione più rapida senza compromettere l'estetica.

Anche durante il Rinascimento e il periodo barocco, il laterizio rimase un materiale fondamentale, utilizzato

sia per le sue proprietà strutturali che per le sue caratteristiche estetiche. Inoltre, nel XIX secolo,

l'introduzione del forno Hoffmann ha portato a una significativa trasformazione nelle tecniche di cottura dei

laterizi, aumentandone ulteriormente la diffusione.

- Nonostante l'affermarsi del calcestruzzo armato e dell'acciaio, l'uso dei laterizi rimane importante

per coperture, murature divisorie, tamponamenti e altri utilizzi. Tuttavia, in alcuni casi, le tecniche

tradizionali di costruzione muraria vengono integrate con sistemi di fissaggio meccanico anziché con leganti

tradizionali.

I laterizi

I laterizi sono materiali ceramici composti da acqua, argilla e additivi e vengono cotti ad tra i 900 e i 100

gradi C. Venivano utilizzati anche in antichità da Sumeri e Romani grazie alla reperibilità materica dell’argilla,

fino poi all’invenzione del forno Hoffman che consentì una cottura uniforme del laterizio.

La sua diffusione si deve a tecniche di foratura, stampaggio e trafilatura.

La norma UNI EN 771 comma 1, suddivide i laterizi in base alla loro percentuale di foratura:

PIENI: <15%; SEMIPIENI: 15%-55%; FORATI: >55%

Inoltre è possibile fare un’ulteriore distinzione in merito alla giacitura orizzontale o verticale dei fori ed in

base alla loro conformazione essi sono:

- Estrusi, con massa normale o alveolare;

- Pressati, in pasta o in polvere;

- Fatti a mano;

Dopo il ciclo di produzione, i laterizi possono essere revisionati e calibrati.

I mattoni e i blocchi hanno loro specifiche funzioni e proprietà:

I mattoni sono:

- Pieni: lisci; servono per tamponatura o murature portanti.

- Faccia a vista; nessun rivestimento, usati anche come decorazioni e classificati in base processo

produttivo.

- Semipieni: migliorano la coibenza termica, sono leggeri e servono per tamponature o murature

portanti.

I blocchi sono:

- Forati: devono essere intonacati, hanno scanalature per far aderire la malta, e hanno dai 3 ai 15 fori

(di più per uso esterno perché garantiscono maggior isolamento.

- Laterizi alleggeriti: prodotti da argilla che, una volta cotta, rilascia dei microfori detti alveoli.

Le misure secondo la norma UNI 8942-1:1986 sono le seguenti.

- MATTONE UNI: 25 12 5,5

- MATTONI UNI DOPPIO: 25 12 12

- MATTONE COMMERCIALE: 21,5-28 10,5-14 4-12

- BLOCCO COMMERCIALE: 30-50 20-30 20-30

Strutture:

Unità tecnologiche e classi degli elementi tecnici (Uni 8290-1)

- COS’è UNA STRUTTURA PORTANTE?

La struttura portante di un edificio è composta da quegli elementi che contribuiscono a sorreggere varie

parti dell'edificio, i carichi e sollecitazioni che questo deve sopportare, trasmettendoli al terreno.

La forza di gravità esercita una spinta dall’alto verso il basso, articolandosi in carichi permanenti, come il

peso delle parti dell’edificio, ed i carichi accidentali, cioè che cambiano nel tempo.

Le sollecitazioni di un edificio sono indotte anche attraverso dei carichi dinamici, come il vento od un

terremoto. questo causa sollecitazioni verticali ed orizzontali.

Il progetto di una struttura portante nasce insieme alla concezione tipologica e distributiva dell’edificio,

Effettuando delle scelte spaziali che riguardano l’individuazione degli schemi strutturali e dei passi

strutturali. Nel dettaglio vengono effettuate scelte materiche e del dimensionamento dei componenti.

- FORMA E STRUTTURE:

L’abilità progettuale sta nella scelta, nel proporzionare e nel tradurre in forme costruibili. Dunque la

struttura portante dovrà soddisfare l’esigenza della sicurezza tramutata in requisiti di stabilità, resistenza

meccanica e non deformabilità.

La stabilità riguarda la conformazione geometrica degli elementi costruttivi. Se si perdesse la configurazione

geometrica di equilibrio andrebbe a perdersi la capacità strutturale.

La resistenza meccanica e la non deformabilità dipendono da caratteristiche materiche.

S

L’equilibrio: Un sistema trilitico: due appoggi verticali ed una trave orizzontale sui due appoggi; se le

sollecitazioni sono orizzontali, il sistema crolla.

- Equilibrio: La capacità di una struttura di mantenere il suo assetto geometrico se sollecitata da forze

diversamente orientate, indipendentemente dalla resistenza meccanica dei singoli elementi costruttivi.

STABILITA’: Per contrastare sollecitazioni orizzontali, si crea una struttura stabile tramite controventi e si

hanno 3 soluzioni di controventamento:

- Realizzare giunti tra pilastri e travi di tipo rigido: per strutture in calcestruzzo armato.

- Inserire controventi diagonali nelle campate verticali sia orizzontali.

- Impiego di pannelli o muri di controventamento (setti in calcestruzzo, muri portanti, solai, pannelli

in legno).

NON DEFORMABILITA’: Dipende dai materiali e dalle sollecitazioni: i materiali sollecitati da carichi tendono a

deformarsi.

Il rapporto tra sollecitazione e deformazione è il modulo di elasticità, che è diverso per ogni materiale e

consente di conoscere quanto si deformerà il materiale sottoposto a un carico. Quando il materiale si rompe

il