Materiali e progettazione di elementi costitutivi

MATERIALI FERROSI MATERIALI NON FERROSI

Ferro Argento

Ghisa Oro

Acciaio Alluminio

Leghe d’acciaio Piombo

Acciaio inox Zinco

Acciaio cor-ten Rame e ottone

Con l’industrializzazione (fine 1700) fu possibile lavorare questi materiali. Nel 1775 venne realizzato il primo ponte

interamente in ferro, esso però era ancora molto legato alla tradizione di costruzione della pietra. Un altro esempio

lampante è il Crystal Palace, un edificio che venne realizzato per un’esposizione universale (quindi con grandi luci), la

quale struttura metallica venne allo scoperto a seguito di un incendio.

Qualche anno dopo, soprattutto in America e in particolare a Chicago, nacquero i primi grattacieli.

Proprietà:

-durezza

-plasticità

-elasticità

-duttilità

Si contrae e si dilata senza rompersi. Uscito dai laminatoi prende forma di barre, piastre, fili e trefoli.

Tre aspetti che caratterizzano la storia della costruzione in ferro:

ELEMENTO TRAVE: nasce la famiglia dei profilati che in base alla propria sezione ( T - I - U - L ) resisterà in modo diverso

alla sollecitazioni a cui sarà sottoposto;

ASSEMBLAGGIO: rivetti e bulloni garantiscono grande diversità di configurazioni generando un ricco panorama di

tipologie strutturali;

ECONOMICO: le imprese siderurgiche editano molto in fretta cataloghi dei loro prodotti.

-Dal materiale al sistema costruttivo

LAVORAZIONI

FUCINATURA: a freddo o a caldo eseguita con i magli

STAMPAGGIO: ottenuta sottoponendo gli sbozzati o le lamiere a compressione con impiego di uno stampo e

controstampo

LAMINAZIONE: eseguita a caldo o a freddo facendo passare gli sbozzati tra coppie di cilindri rotanti in senso opposto

PROFILATURA: eseguita a caldo o a freddo facendo passare gli sbozzati tra coppie di cilindri rotanti in senso opposto e a

diverso profilo

IMBUTITURA: o punzonatura analoga alla precedente ma eseguita al tornio anziché in linea al fine di ottenere una lamiera

piana

PIEGATURA: eseguita a freddo su lamiere o nastri per la realizzazione di tubi e angolari mediante forzatura a pressione

su di una sagoma

TRAFILATURA: eseguita a freddo mediante passaggio forzato dagli sbozzi attraverso fori e tagli al fine di ottenere barre,

tondini e fili di data sezione

LAMIERE

CONTROVENTATURE - CHIUSURE SUPERIORI | VERTICALI - PARTIZIONI INTERNE

LAMIERE GROSSE: spessore da 3 - 50mm - lunghezza 3 - 18m;

LAMIERE SOTTILI: spessore inferiore a 3mm utilizzate per solai coperture e pannelli di rivestimento;

LAMIERE ZINCATE: trattate con rivestimento protettivo di zinco che conferisce resistenza alla corrosione

spessore che non super i 2mm larghezza fino a 1.5 m;

LAMIERE GRECATE: sezione a greca ottenuta per piegature successive spessore tra 0.56 e 8mm larghezza max fino a 18m

vengono fornite zincate oppure zincate e plastificate;

LAMIERE STIRATE | BUGNATE: piane su una faccia e sagomate sull’altra in maniera continua a forma di losanghe;

LAMIERE IN ACCIAIO INOSSIDABILE: spessore tra i 0.5 e 1.2 mm;

TUBI

PILASTRI – CASSAFORME

TUBI SENZA SALDATURA: dal processo di

laminazione a caldo o freddo - sezione quadrata o

rettangolare elevata resistenza meccanica in

particolare sul carico di punta e torsione utilizzo:

PILASTRI - O CASSERI PER CALCESTRUZZO;

TUBI CON SALDATURA: ottenuti da avvolgimento a

cilindro del materiale saldato longitudinalme nte

lungo la generatrice. SISTEMI COSTRUTTIVI

FONDAZIONE – PILASTRO

LEZIONE 05 - “ELEVARE L’EDIFICIO IN CEMENTO ARMATO”

-Dalla materia al materiale

“Cemento”, dal latino “caedo” = tagliare a pezzi. I romani utilizzavano una miscela chiamata OPUS CAEMENTICIUM, che

veniva sagomato in una forma primordiale di casseformi.

MALTA-CALCESTRUZZO: conglomerati artificiali ottenuti mediante la miscelazione di acqua, sabbia, ghiaia, elementi inerti

con leganti ottenuti dalla frantumazione e cottura di materiale di origine minerale.

CALCESTRUZZO ARMATO: quando nel calcestruzzo vengono annegate barre tonde di acciaio opportunamente disposte

e collegate al fine di migliorarne la risposta alle sollecitazioni meccaniche.

COMPOSIZIONE

LEGANTI: materiali ottenuti dalla cottura di materiali di origine minerale

-LEGANTI AEREI: induriscono e fanno presa solo in presenza di aria: GESSO–CALCE AEREA;

-LEGANTI IDRAULICI: induriscono e fanno presa sia in presenza di aria che acqua: CALCE IDRAULICA –CEMENTO;

AGGREGATI: materiali minerali in forma granulare, costituiscono lo scheletro strutturale di malte e calcestruzzi

-MALTE: granulometria tra 0,1mm–7mm;

-CALCESTRUZZI: granulometria tra 3mm–30mm;

ADDITIVI: prodotti chimici che, aggiunti nella corretta quantità migliorano le caratteristiche del materiale

-FLUIDIFICANTI: aumentano la lavorabilità;

-ACCELERANTI | RITARDANTI: modificano a livello temporale indurimento e presa;

-AERANTI: introducono microbolle d’aria conferendo resistenza ai cicli di gelo e disgelo;

PRODOTTI

MALTA: impasto di calci aeree o idrauliche, sabbia, acqua ed eventuali additivi

-MALTA AEREA: indurisce e fa presa solo in presenza di aria –miscela di gesso o calce aerea, sabbia e acqua

-MALTA IDRAULICHA: indurisce e fa presa sia in presenza di aria che acqua: miscela di cemento o calce idraulica aggregati

e acqua

CALCESTRUZZO –conglomerato cementizio -cls Miscela di legante idraulico (cemento Portland), aggregati di diverse

dimensioni, acqua, additivi

-CALCESTRUZZO utilizzato per elementi strutturali

-CALCESTRUZZO ALLEGGERITO gli aggregati sono sostituiti da materiali leggeri come argilla espansa e perlite espansa

-CALCESTRUZZO ALVEOLARE o CELLULARE tramite aggiunta di additivi si creano piccolissime cavità e fessure nella

struttura finale

CALCESTRUZZO ARMATO Si ottiene inglobando nel calcestruzzo un’armatura metallica composta da barre in acciaio.

L’accoppiamento è reso possibile da un coefficiente di dilatazione termica dei due materiali molto simile. Per sfruttare

l’interazione tra calcestruzzo e acciaio deve essere garantita la perfetta aderenza tra i due materiali. Il calcestruzzo armato

può essere ad armatura lasca o precompresso.

-Dal materiale al sistema costruttivo

Uno tra i tanti vantaggi di questo materiale da costruzione è l’ampia libertà di scelta del prodotto finale. Tutto avviene

mediante l’uso di casseformi nelle quali sono state già posizionate le reti saldate elettricamente: una volta avvenuto il

getto, esso viene vibrato per essere uniforme nel recipiente.

I prodotti finiti possono anche essere di dimensioni parecchio elevate fino a diventare dei veri e propri monoliti. Inoltre

i giunti possono essere in continuità spaziali. Ciò che si ottiene è un’infinita espressività dal punto di vista architettonico:

con questo materiale ci si può spingere ai limiti della fisica.

PROCESSO DI LAVORAZIONE:

-gettato in opera (realizzato direttamente sul cantiere);

-prefabbricato (prodotto in azienda, assemblato in cantiere).

FUNZIONAMENTO:

il cemento armato non si può considerare un materiale omogeneo data la compresenza di due materiali all’interno di

esso. I due lavorano assieme e uno compensa le carenze dell’altro. Ogni volta che viene realizzata una struttura viene

prelevato un campione e portato in laboratorio per alcuni test sulla resistenza che solitamente viene raggiunta il 28esimo

giorno dopo il getto. Le sue caratteristiche tendono a deformarsi dopo un periodo di circa 5 anni.

Ovviamente la resistenza di ogni elemento cambierà in base alla sua forma, un esempio è l’ingrossamento degli angoli

di un ipotetico architrave di un sistema trilitico. Il maggiore compito dell’armatura è far aumentare la resistenza a

compressione.

Il cemento armato garantisce la realizzazione di TRAVI, PILASTRI, SOLAI e MURI. Esistono:

-TRAVI PRE (O POST) TENSIONE

-TRAVI RETICOLARI (anche se si tende ad evitarle, data l’elevata richiesta di manutenzione)

-SCATOLE MURARIE (chiuse e chiudenti, sono realizzate con un muro continuo)

-TELAI LINEARI (puntiformi)

LEZIONE 06 - “APRIRE E CHIUDERE L’EDIFICIO”

-Aprire. Il tema costruttivo della discontinuità muraria

Le maggiori ragioni per le quali un edificio presenta aperture sono passaggio umano, di areazione e luce che si portano

con loro problemi a livello strutturale e di contesto.

Si parla propriamente di “bucature” ed esistono elementi costruttivi necessari per sostenere la discontinuità muraria.

BUCATURE NELLA MURATURA

1)ARCO: costituito da una serie di mattoni messi in mutuo

contrasto con un’andatura curvilinea.

2)PIATTABANDA: più elementi disposti secondo un

andamento rettilineo uno accanto all’altro in maniera

radiale (di piatto o di mezzo).

3)ARCHITRAVE: è un elemento costruttivo rettilineo,

formato da un solo blocco, disposto orizzontalmente.

Ovviamente architravi in pietra o legno non sono resistenti

quanto quelli in c.a. o in acciaio.

4)FALSOARCO: le forze sono indirizzate verso le spalle del

muro. Per esempio, il cemento armato è “più

semplice” da bucare perché la bucatura è

già prevista nel progetto, andando così a

lavorare al negativo quando si fa la gettata.

-Chiudere. Costruire il serramento (infisso)

1)FINESTRA: è quel tipo di serramento che permette la ventilazione, l’illuminazione naturale, l’ingresso della radiazione

solare, la permeabilità visiva tra interno ed esterno.

2)PORTA-FINESTRA: è quel tipo di serramento che, oltre alla funzione della finestra, permette anche di essere

attraversato fisicamente per il passaggio.

3)PORTA: è quel tipo di serramento opaco la cui funzione principale è quella di consentire il transito di persone. La LUCE

FISSA è quel serramento che ha funzioni analoghe alla finestra, eccetto la ventilazione.

COMPOSIZIONE SERRAMENTO:

-vetrocamera (è quello spazio tra i due vetri di un infisso riempito di gas nobili);

-telaio fisso e telaio mobile (la parte mobile è come se fosse la cornice della vetrocamera, mentre la parte fissa è quella

che, tramite le cerniere, “contiene e serra” le parti mobili al muro);

-guarnizioni (servono a non far passare aria e acqua da una parte all’altra del serramento).

L’infisso può essere posizionato in 3 diverse linee della parete opaca: filo esterno, centrale o filo interno. Solitamente,

per questioni di maggiore riparo, si creano nel muro le mazzette e i davanzali.

LEZIONE 07/08 - “COPRIRE L’EDIFICIO”

-Significato dell’atto costruttivo del coprire

Non esiste architettura senza tetto, esso costituisce un riparo e “completa” l’edificio. Il tetto costituisce anche un

problema paesaggistico, perché sancisce il “collegamento” tra la casa e il paesaggio.

Come decidere se usare