Disegno e realizzazione dei nodi strutturali di un edificio - MAPEC

Disegno accademico di nodi strutturali

J. Gaspari Architettura Campus di Cesena, Università di Bologna

Nodo 1 – Attacco a terra

Si tratta del nodo che identifica la porzione di fondazione e il suo collegamento con la chiusura.

Sistema 1 | Muratura portante in blocchi, facciavista e solai in legno

1.1 Platea + partenza chiusura

Scegliamo come punto partenza una fondazione a platea, su cui possiamo decidere di posare mattoni pieni o blocchi in laterizio di maggiori dimensioni (questo caso specifico). Prima di posare i blocchi bisogna posare uno strato di materiale impermeabile sulla fondazione in c.a. (come mostrato in pianta), dato che il laterizio è un materiale poroso e assorbe acqua e umidità dall’ambiente circostante. Vogliamo evitare che il laterizio venga a contatto con agenti umidi che possono compromettere le prestazioni del mattone stesso. Posiamo poi i primi pezzi dei corsi, andando a costituire i primi due livelli di mattoni della muratura. Non sempre il modulo del blocco è adatto alle misure che ci servono: per questo motivo possiamo tagliare il primo livello dei blocchi in modo da adattare il modulo al nostro caso. È sempre meglio tagliare il laterizio del primo livello in modo tale da fornire alla muratura un livello base perfettamente dritto e stabile e, allo stesso tempo non alterando la stabilità data dal parallelismo delle facce. L’altezza dei primi due livelli (blocco tagliato + blocco intero) dipendono dall’altezza dei livelli che costituiscono la pavimentazione interna dell’edificio, dalla fondazione al livello di calpestio. Non c’è una misura precisa e univoca, ma questa deriva da una serie di decisioni progettuali che dipendono da situazione a situazione. Come fatto precedentemente, dopo i primi due livelli (pari all’altezza della pavimentazione interna) collo una striscia di materiale impermeabili; su questo poi posso continuare la costruzione della muratura. L’obiettivo è quello di impermeabilizzare i primi livelli di laterizio per garantire la protezione da agenti umidi (e quindi acquosi) dei livelli della pavimentazione interna e, in generale, della base della muratura.

1.2 Impermeabilizzazione perimetrale + isolamento

Per questo motivo procedo ad applicare uno strato di materiale impermeabile non solo verticalmente lungo i lati dei primi due livelli di laterizio, in modo da renderli completamente impermeabili, ma anche lungo le superfici della fondazione a platea ed esternamente lo strato di isolamento. L’impermeabilizzazione deve essere realizzata con un materiale sintetico e impermeabile, che non si deteriori a contatto col terreno o particolari agenti atmosferici. Applico quindi anche uno strato di isolamento esternamente la muratura, in modo tale da aumentare l’efficienza termica dell’involucro.

1.3 Facciavista + massetto portaimpianti

Inizio a realizzare il facciavista: pongo un cordolo alla base della muratura esterna, sulla parte di platea sporgente, su cui inizio a organizzare i mattoni facciavista. Quindi inserisco i connettori, delle staffe che permettono di collegare la cortina muraria del facciavista con la struttura muraria interna (attraverso lo strato di isolamento), in quanto tale cortina potrebbe ribaltarsi facilmente. Si tratta di elementi di collegamento non continui. Procedo quindi col posizionare internamente un massetto portaimpianti sopra la platea di fondazione: si tratta di un materiale con composizione simile al calcestruzzo, ma con il solo scopo di riempimento; quindi, non è strutturale (fisicamente è poco denso, in quanto deve occupare tanto spazio pesando il meno possibile). Questo massetto ha il doppio scopo di permettere il passaggio dell’impiantistica al suo interno e di essere il primo livello per la formazione della pavimentazione interna.

1.4 Strati di completamento

Un aspetto da non dimenticare è che questo è il primo solaio dell’edificio, una partizione esterna inferiore che, essendo a contatto col terreno (o comunque la fondazione) deve avere un particolare strato di isolamento: questo deve avere la fondamentale caratteristica di non comprimersi sotto il peso e quindi essere in grado di sopportare le spinte superiori della pavimentazione e, in generale, degli arredamenti. Lo strato di isolamento non è mai inferiore ai 10 cm di spessore. Avendo scelto un riscaldamento a pavimento, devo porre lo strato di isolamento un ulteriore strato di isolamento sagomato che sia in grado di accogliere le tubature dell’impianto di riscaldamento.

1.5 Strati di finitura

Infine, applico il massetto radiante, un livello di supporto che permetta l’applicazione della pavimentazione desiderata, sia questa a piastrelle o parquet. Il massetto radiante è fisicamente diverso dal massetto portaimpianti, deve essere denso e massivo in modo tale sfruttare l’effetto radiante del calore e irradiare la pavimentazione in maniera uniforme e omogenea (differenza che è comportata da diversi tipi di additivi aggiunti nella miscela di materiale).

Sistema 2 | Telaio in c.a., blocchi di laterizio e solai in laterocemento

2.1 Platea + pilastri + partenza chiusura

Come nel sistema precedente, scelgo una fondazione a platea. In questo caso la muratura in laterizio non è più portante, di conseguenza realizzo primariamente il pilastro e in seguito il tamponamento, come posso vedere in pianta.

2.2 Impermeabilizzazione perimetrale

Dato che in questo caso specifico non posso avere una fascia continua di materiale impermeabile, dato che il getto dovrebbe essere in continuità. Per questo motivo vado prima di tutto a porre il materiale isolante sotto il primo livello del laterizio di tamponamento e dopo il secondo livello (come nel sistema precedente). Successivamente posso spalmare uno strato di materiale impermeabile verticalmente per tutta la lunghezza della muratura (altezza dei primi due livelli di mattoni) e sulla superficie della platea di fondazione, in modo tale da ottenere una fascia impermeabile alla base della muratura.

2.3 Linea termica + massetto portaimpianti

Da qui in avanti la situazione è simile al sistema precedente. Applico uno strato di materiale isolante al di fuori della parete perimetrale, fissandolo a quest’ultima con delle staffe metalliche (connettori). Internamente appoggio sulla platea di fondazione il massetto portaimpianti come nel sistema precedente.

2.4 Isolamento + completamento

Applico quindi lo strato di isolamento per la pavimentazione, non comprimibile e di spessore minimo di 10 cm. Avendo scelto ancora un riscaldamento a pavimento, devo porre lo strato di isolamento un ulteriore strato di isolamento sagomato per accogliere l’impianto di riscaldamento.

2.5 Strati di finitura

Infine, applico il massetto radiante e il tipo di pavimentazione che si preferisce. Da non dimenticare è il rivestimento interno della muratura, in modo da rendere più gradevole la vista della parete stessa. Il materiale impermeabile, indicato col taglio rosso, ha una differenza che varia tra i 3 e i 5 cm con la pavimentazione interna (per una maggiore protezione della pavimentazione interna): questa differenza viene generalmente coperta dal battiscopa, in quanto è difficile applicare materiale di qualsiasi tipo sopra l’impermeabile.

Sistema 2.1 | Se la parete portante fosse interamente in c.a.

2.1.1 Platea + partenza chiusura

Non ho più una fascia di materiale impermeabile, ma devo applicare il cordone bentonitico prima della gettata del calcestruzzo. Il cordone bentonitico è costituito da una fascia di bentonite (roccia argillosa altamente idroscopica) che rimane imprigionata dentro l’oggetto ed è in grado di espandersi in presenza di acqua, formando un sigillo impermeabile che impedisce la penetrazione di acqua e umidità nella struttura.

2.1.2 Impermeabilizzazione perimetrale

Successivamente posso spalmare uno strato di materiale impermeabile verticalmente per tutta la lunghezza della muratura (per un’altezza stabilita come in precedenza) e sulla superficie della platea di fondazione, in modo tale da ottenere una fascia impermeabile alla base della muratura.

2.1.3 Linea termica + massetto portaimpianti

Da qui in avanti la situazione è simile al sistema precedente. Applico uno strato di materiale isolante al di fuori della parete perimetrale, fissandolo a quest’ultima con delle staffe metalliche (connettori). Internamente appoggio sulla platea di fondazione il massetto portaimpianti come nel sistema precedente. Applico quindi lo strato di isolamento per la pavimentazione, non comprimibile. Avendo scelto ancora un riscaldamento a pavimento, devo porre lo strato di isolamento un ulteriore strato di isolamento sagomato per accogliere l’impianto di riscaldamento. Infine, applico il massetto radiante e il tipo di pavimentazione che si preferisce. Da non dimenticare è il rivestimento interno della muratura, in modo da rendere più gradevole la vista della parete stessa.

2.1.4 C.a. a vista VS controparete

• Realizzare una controparete a secco con pannelli di tamponamento, che possano nascondere i passaggi impiantistici e interruttori. In questo caso posso anche riempire lo spazio intermedio tra c.a. e controparete con materiale isolante per aumentare l’efficienza termica.
• Lasciare il c.a. a vista, ma ciò mi obbliga a realizzare un impianto a vista, solo interno, in quanto non sono in grado di realizzare bucature nel c.a.

2.1.5 Strati di finitura

Applico infine la pavimentazione e i pannelli di tamponamento della controparete.

Sistema 3 | Setti in c.a. e impalcati in profili di acciaio e lamiera grecata

Nel sistema precedente i setti della struttura in c.a. erano nascosti da tamponamenti e contropareti; in questo caso, invece, voglio il calcestruzzo a vista per questioni di carattere estetico. Il problema che si presenta è la questione dell’isolamento: dove pongo lo strato di isolamento? Volendo il calcestruzzo a vista, non posso metterlo all’esterno della parete, ma sono costretto di metterlo nello spazio intermedio di due setti in c.a. che costituiscono la parete.

3.1 Partenza getto + vespaio aerato

Il muro inizia ad avere una sezione importante, quindi in questo sistema abbiamo cambiato tipologia di fondazione, preferendo una fondazione a trave rovesciata (non più a platea). Per questo motivo, dopo aver gettato il c.a. per costituire le fondamenta, devo creare un vespaio aerato, adoperando gli igloo (casseforme a perdere in polipropilene), per separare il terreno dalla pavimentazione. Per l’impermeabilizzazione inizio quindi ad applicare due cordoni bentonitici in corrispondenza delle zone di gettata di calcestruzzo.

3.2 Getti + linea termica

In questo caso procedo con muri in c.a. gettati in opera; quindi, due getti di calcestruzzo contenuti da un doppio cassero diviso, nel cui intermezzo pongo lo strato di materiale isolante. Il materiale isolante deve anche avere le caratteristiche di resistenza a compressione, in quanto il calcestruzzo gettato tende a schiacciarlo, e resistenza all’acqua, dato che la miscela di calcestruzzo contiene acqua. Si tratta quindi di un materiale sintetico a cellule chiuse. Effettuato il getto e aspettato il tempo di asciugatura, posso procedere con l’impermeabilizzazione delle basi del perimetro della parete. Internamente, allo stesso tempo, ho completato il getto di completamento degli igloo (gettato sopra) in calcestruzzo di struttura (non riempimento). Provvedo quindi a porre uno strato di materiale impermeabile sopra il c.a. e sopra questo il massetto portaimpianti.

3.3 Strati di completamento

Inizio a completare la struttura ponendo uno strato di isolante, sempre non comprimibile, e sopra questo un ulteriore strato di isolamento sagomato per accogliere l’impianto di riscaldamento.

3.4 Strati di finitura

Termino ponendo il massetto radiante e la pavimentazione, in questo caso tavole di legno (parquet). A questo punto posso agire come per il sistema precedente, cioè realizzare una controparete, con pannelli di tamponamento per nascondere i passaggi impiantistici, oppure lasciare il c.a. a vista, realizzando poi un impianto a vista.

Sistema 4 | Pareti e solai in Cross Laminated Timber (CLT o Xlam)

4.1 Platea + partenza + impermeabilizzazione

Nel caso di una struttura in legno, il pericolo è che questo venga a contatto diretto con umidità e acqua. Per questo motivo torno ad una fondazione a platea, caratterizzata da un dente in c.a. che esce dalla superficie della platea (e del terreno), su cui posizione un elemento di compensazione in legno. Faccio questo in quanto la superficie di calcestruzzo non può essere perfettamente dritta e piana; perciò, sfrutto questo elemento per creare una base perfettamente dritta e allineata per calare la parete in Xlam. Dopodiché posso passare all’impermeabilizzazione di tutta la superficie, tra fondazione in c.a. ed elemento di compensazione in legno.

4.2 Installazione parete + massetto portaimpianti

Procedo calando la parete in Xlam sopra l’elemento di compensazione in legno e applico l’ulteriore strato di materiale impermeabile verticalmente lungo il perimetro (ad altezza stabilita), internamente ed esternamente, come fatto per gli altri sistemi. Internamente poi posso posizionare anche il massetto portaimpianti; devo fare attenzione al fatto che il massetto è umido, in quanto ha composizione simile al calcestruzzo e quindi contiene acqua.

4.3 Linea termica + strati di completamento

Realizzo quindi la linea di isolamento termico. Internamente posizione lo strato di isolante, sempre non comprimibile, e sopra questo l’ulteriore strato di isolamento sagomato per accogliere l’impianto di riscaldamento. Esternamente posso completare la parete con lo strato di materiale isolante sopra il pannello in Xlam (all’esterno): questo strato di isolante deve essere sintetico per la porzione in prossimità del terreno, e preferibilmente fibroso (naturale) per i livelli successivi, in modo tale da essere al meglio compatibile con la natura della parete.

4.4 Controparete

Per quanto riguarda la porzione interna della parete, mi si ripropone un problema simile a quello avuto in precedenza con la parete in calcestruzzo armato: sto lavorando con una parete sottile (pannello in Xlam ha spessore di 12/15 cm in media) e quindi non è una buona idea ridurre lo spessore per far passare l’impiantistica. Per questo motivo conviene ricorrere a una controparete con pannelli di tamponamento che permetta di disporre gli impianti e posizionare un ulteriore strato di materiale isolante. Sopra lo strato di isolamento sagomato del pavimento posso posizionare l’impianto di riscaldamento (non da raffigurare) e il massetto radiante.

4.5 Strati di finitura

Posso quindi completare il nodo rappresentando la pavimentazione (in questo caso con assi di legno) e i pannelli di tamponamento della controparete.

Confronto dei quattro sistemi | Nodo 1

In questo confronto possiamo notare le notevoli differenze di spessore delle differenti sezioni murarie. Questa differenza è da considerare anche nel momento in cui si va a rappresentare la pianta dell’edificio o della struttura (è sempre meglio partire dal perimetro interno, per poi allargarsi verso l’esterno).

Nodo 2 – Parete e solaio tipico

Si tratta del nodo che inquadra il punto di connessione tra il solaio e la parete verticale.

Sistema 1 | Muratura portante in blocchi, facciavista e solai in legno

1.1 Struttura orizzontale

Innanzitutto, vediamo la parte sommitale della parete, costituita da blocchi in laterizio (aventi dimensioni idealmente di 25x25x35 cm) impilati: in cima a questi è posto un cordolo, o trave di bordo, in calcestruzzo armato (come notiamo dalla texture), che viene solitamente definito dopo la disposizione delle travi in legno. Per semplicità di disegno, la geometria della trave di bordo è equivalente alla parete. Dato che non è adeguato mettere a contatto diretto il legno con il calcestruzzo, in quanto il primo ha la facoltà di trattenere acqua e umidità. Per questo motivo è opportuno fasciare la testa della trave di legno con del materiale plastico, in modo da isolarla dal calcestruzzo. L'alternativa è realizzare preventivamente il cordolo, per connettere successivamente la trave col cordolo con una connessione metallica (a U, con dei perni, connessione meccanica).