Appunti di Fondamenti di Tecnologia

Fondamenti di tecnologia

Vittoria Prencipe

Lezione 1: il processo edilizio (14/03/17)

Il processo edilizio

La realizzazione di un edificio comporta una serie di attività, svolte in tempi diversi e da differenti soggetti, che prende il nome di processo edilizio. Tali attività consistono nella:

• Programmazione
• Progettazione
• Costruzione
• Gestione dell’intervento

Esse hanno avvio nel momento in cui un soggetto decide di realizzare un edificio in risposta a specifiche esigenze e si concludono quando l’edificio, non essendo più adatto a svolgere le funzioni per le quali è stato realizzato, viene dismesso. Condizione necessaria per l’avvio del processo è la disponibilità di aree edificabili che è compito della pianificazione territoriale individuare, regolamentandone l’utilizzo.

Definizione e fasi del processo edilizio

Processo = successione di fenomeni dotata di unità che si svolge in modo omogeneo e regolare, indirizzata ad un obiettivo. Processo edilizio = sequenza di fasi coordinate attraverso le quali l’intenzione di realizzare un nuovo edificio, oppure la trasformazione di un manufatto edilizio esistente, viene attuata.

La Norma UNI 10838:1999 definisce il processo edilizio come una "sequenza organizzata di fasi che portano dal rilevamento delle esigenze della committenza di un bene edilizio al loro soddisfacimento attraverso la progettazione, la produzione, la costruzione e la gestione del bene stesso".

Nella norma sono descritte le caratteristiche del processo, distinguendo tra:

• Interventi di nuova costruzione: realizzazione di beni edilizi non ancora esistenti, che consiste nella sequenza organizzata di fasi che partono dal rilevamento delle esigenze della committenza-utenza al loro soddisfacimento attraverso la progettazione, la produzione, la costruzione di un nuovo bene e la sua gestione necessaria per la conservazione della sua qualità.
• Interventi sul costruito: realizzazione di trasformazioni di beni edilizi già esistenti e consiste nella sequenza organizzata di fasi che portano dal rilevamento delle esigenze della committenza-utenza al loro soddisfacimento attraverso il rilievo delle prestazioni e dei valori di un bene esistente, la progettazione e la trasformazione per la qualificazione o il recupero del bene stesso e la gestione del bene rinnovato per la conservazione della sua nuova qualità.

Sotto-processi del processo edilizio

Il processo edilizio si divide in 3 sotto-processi:

1. Decisionale: insieme delle fasi processuali che precedono la realizzazione dell’intervento e ne definiscono gli obiettivi, la fattibilità, lo sviluppo progettuale, la programmazione.
2. Esecutivo: insieme delle fasi operative che conducono alla realizzazione dell’intervento edilizio sulla base di quanto definito nella fase precedente.
3. Gestionale: insieme delle fasi operative che, a partire dall’entrata in servizio dell’organismo edilizio, si susseguono, allo scopo di assicurarne il funzionamento, fino all’esaurimento del suo ciclo funzionale ed economico di vita.

Gli operatori

La struttura degli operatori che agiscono all’interno del processo edilizio, cambia in relazione all’organizzazione del processo.

• Utente: destinatario finale dell’opera che viene realizzata con le attività effettuate nel processo edilizio. In alcuni casi può essere chiamato ad avere un ruolo attivo: può commissionare la progettazione, può esplicitare le proprie richieste, può partecipare alla costruzione. In molti altri casi invece è compito del committente e del progettista esplicitare i bisogni che dovranno essere soddisfatti in funzione di quelli che saranno gli utilizzatori finali dell’opera.
• Committente: operatore che si attiva per realizzare un’opera capace di corrispondere alla domanda, esprimendo o interpretando un bisogno. Egli decide di realizzare un intervento, ne stabilisce le caratteristiche funzionali, gli obiettivi economici e qualitativi, reperisce risorse finanziarie necessarie, provvede all’affidamento della progettazione e della costruzione, dispone l’opera per l’utilizzo diretto. Egli può essere un soggetto privato o pubblico e possono essere committenti occasionali o permanenti (di professione). Quello del committente è un ruolo centrale, in quanto egli si occupa degli aspetti organizzativi, tecnologici e finanziari dell’intero processo.
• Progettista: architetto. Si occupa della elaborazione degli studi preliminari, della elaborazione del progetto. È chiamato inoltre a gestire l’assistenza al cliente per la definizione degli appalti, la definizione dei lavori, l’informazione del cliente riguardo eventuali ritardi.
• Impresa di costruzioni: operatore centrale del processo esecutivo. Ha il compito di realizzare la costruzione sulla base del progetto esecutivo fornito dal progettista. Vi sono inoltre i fornitori di materiali.
• Organismi di controllo: strutture con alta competenza tecnica che verificano la coerenza formale e sostanziale tra ciò che viene progettato e ciò che viene costruito.
• Sistema del credito: mette a disposizione dell’utente-committente i capitali necessari per la progettazione e la costruzione.

Lezione 2: le fondazioni (21/03/17)

Le fondazioni

Fondazione = unità tecnologica che funge da collegamento statico tra edificio e suolo. Ha il compito di trasmettere a terra i carichi dell’edificio assicurando stabilità. La fondazione ha dimensione > sezione verticale per distribuire i carichi su una superficie ampliata ed evitare cedimenti.

Dati necessari per progettazione la fondazione:

• Capacità portante del terreno
• Carichi trasmessi a terra
• Posizione delle strutture verticali portanti
• Forma dell’area e posizione in essa dell’edificio
• Profondità del piano di posa delle fondazioni

Operazioni

1. Sbancamento: asportazione del terreno all’interno dell’area che costituisce l’impronta a terra dell’edificio (profondità molti o pochi metri). Se il terreno è coerente scavi in verticale in corrispondenza dell’impronta dell’edificio; se il terreno è incoerente e franoso allargare perimetro dello scavo, prevedendo un andamento a gradoni del perimetro dello scavo, onde evitare crolli di terreno entro il piano di appoggio delle fondazioni.
   • Quando in contesti urbani l’impronta coincide con il perimetro dell’area di pertinenza utilizzo di diaframmi (benne mordenti che consentono di eseguire gli scavi di sezione rettangolare nei quali vengono inserite armature e getto di calcestruzzo. L’utilizzo di diaframmi affiancati consente di realizzare pareti continue che permettono di procedere con lo sbancamento. Diaframmi rinforzati con tiranti orizzontali per contrastare la spinta del terreno).
   • Quando si è in presenza di falde acquifere o acque superficiali realizzazione di barriere alle infiltrazioni di acqua nello scavo (palancole).
2. Stesura di uno strato di calcestruzzo magro: di spessore limitato (magrone) crea un piano d’appoggio livellato.
3. Realizzazione delle fondazioni

Due tipi di fondazioni:

• Dirette: terreni resistenti raggiungibili con operazioni di scavo.
  • Continue: trasmettono i carichi della struttura portante in elevazione al terreno, distribuendoli uniformemente su estese superfici continue. Strato di magrone strato inferiore a contatto col terreno, creando un piano d’appoggio che consente la predisposizione delle armature metalliche e la costruzione delle casserature. La struttura di fondazione è costituita da cordoli continui in calcestruzzo debolmente armato.
    • Se i terreni sono resistenti e i carichi non eccessivi, si ricorre a fondazioni continue in calcestruzzo non armato.
    • Se i terreni non hanno resistenza uniforme e si potrebbero generare cedimenti differenziati o in edifici in zona sismica, si ricorre a fondazioni con travi rovesce strutture in cemento armato che hanno la stessa forma delle travi delle strutture in elevazione, ma comportamento strutturale inverso (ricevono dai pilastri i carichi, trasferendoli al terreno; il terreno determina una sollecitazione dal basso verso l’alto). Per realizzare le travi rovesce viene prima gettato lo strato di magrone sul terreno, poi appoggiata l’armatura sul magrone, poi posizionati i casseri, infine realizzato il getto di calcestruzzo; solidificato il calcestruzzo vengono rimossi i casseri.
  • Discontinue: si adottano per strutture in elevazione intelaiate a scheletro indipendente quando il terreno resistente sia affiorante o poco profondo e abbia resistenza elevata.
    • Elementi tecnici plinti, allargano la sezione del pilastro fino a ripartire gli sforzi su una superficie sufficiente di terreno. Tra plinto e terreno vi è uno strato di calcestruzzo (magrone). Realizzati con blocchi di calcestruzzo armato gettato in opera o prefabbricati o realizzati con putrelle d’acciaio imbullonate tra loro. I plinti per le strutture in elevazione in acciaio prevedono un piatto metallico collocato sopra al dado in calcestruzzo armato e ancorato ad esso tramite bulloni.
    • Non sono adatte a reggere cedimenti differenziati, tuttavia per evitarli si realizzano cordoli di calcestruzzo armato di collegamento tra i plinti che rendono solida l’intera struttura.
    • Plinti zoppi quando i pilastri devono essere posti in aderenza a costruzioni preesistenti. Hanno base tagliata a metà e allargata nella direzione dell’asse di simmetria.
• Indirette: il terreno resistente si trova in strati profondi oppure il terreno è di scarsa resistenza.
  • Fondazioni indirette su terreni a scarsa resistenza fondazione a platea, una sorta di solaio in calcestruzzo armato capace di ripartire i carichi su una superficie il più vasta possibile.
  • Fondazioni indirette su terreni resistenti profondi fondazioni a pali, distanziati tra loro, al di sopra dei quali sono realizzati elementi di collegamento con la struttura in elevazione.

Pali

• Fondazioni su pali appoggiati (come pilastri appoggiati su terreno resistente)
• Fondazioni su pali sospesi (consolidano il terreno per costipazione dovuta all’aumento di volume e sostengono la costruzione per attrito tra palo e terreno)

Tipi di pali:

• Pali battuti o infissi: preparati fuori opera, conficcati nel terreno (legno, calcestruzzo armato, acciaio)
• Pali gettati in opera senza asportazione di terra: infissi nel terreno e poi riempiti di calcestruzzo per poi essere recuperati
• Pali gettati in opera con asportazione di terra o trivellati: tubo-forma infisso mediante trivellazione e asportazione di terra. Notevoli profondità.
• Micropali: tubo-forma con valvole laterali per far uscire esternamente il calcestruzzo gettato entro il tubo, per aumentare il diametro complessivo del palo e consolidare il terreno circostante.

Verifica

1. Differenza tra fondazione diretta e fondazione indiretta: le fondazioni dirette poggiano su strati di terreno di adeguata resistenza, raggiungibili con operazioni di scavo. Si distinguono in continue e discontinue; le fondazioni indirette, che trasmettono i carichi della costruzione a strati profondi del terreno, dotati di adeguata resistenza, o li distribuiscono al terreno per attrito laterale.
2. Che cosa si intende per trave rovescia: particolare tipo di travi continue in c.a., adatte a distribuire sul terreno i carichi concentrati trasmessi dai pilastri. Presentano una sezione a T capovolta, munita di due mensole o solette inferiori, che hanno la funzione di allargare la superficie poggiante sul terreno.
3. Che cosa si intende per fondazione a platea: quando la pressione trasmessa dai carichi della struttura è particolarmente elevata rispetto al carico ammissibile sul terreno, può essere conveniente ricorrere alla fondazione a platea, sostituendo le travi rovesce, che diventerebbero troppo larghe, con un unico solettone di base in c.a. di spessore adeguato. Il solettone può essere ulteriormente irrigidito da travi principali e secondarie ortogonali tra loro, sporgenti superiormente, in modo a formare una piastra nervata capovolta, con la superficie piana disposta verso il basso. La fondazione a platea offre il vantaggio di ripartire in modo efficace i carichi e di creare una buona continuità strutturale: è adatta in presenza di terreni cedevoli in modo non uniforme. Tuttavia richiede maggiore quantità di materiale.
4. Per plinto zoppo si intende: quando è necessario fondare pilastri in aderenza a costruzioni preesistenti, oppure situati al confine di proprietà, si ricorre a plinti di forma particolare, detti plinti zoppi o asimmetrici, dotati di pronunciati allargamenti nella direzione perpendicolare all’asse di simmetria.
5. Differenza tra palo poggiato e palo sospeso: due tipi di pali: pali poggiati con i quali l’assetto statico viene ottenuto poggiandoli su strati profondi di sufficiente consistenza; pali sospesi con i quali la stabilità viene garantita dall’attrito che si genera tra la loro superficie laterale e il terreno.
6. Pianta e prospetto di un plinto nervato: nel caso di elementi di dimensioni considerevoli, si ricorre a plinti nervati di varie forme, che sono meno pesanti ma richiedono casserature e armature più complesse.
7. La volata è: rapida successione di colpi impartita ai pali infissi, con un’attrezzatura chiamata battipalo. Dopo ciascuna volata viene misurato l’affondamento subito dalla testa del palo, che risulterà decrescente man mano che procedere l’infissione. L’operazione ha termine quando l’affondamento risulta inferiore a un valore prefissato, detto rifiuto.
8. Vantaggi e svantaggi dell’impiego di pali di c.a. e pali di acciaio: i pali di c.a. vengono prefabbricati in stabilimento con lunghezza max 30 m e sezione variabile (poligonale piena, circolare cava). Sono muniti di armatura che conferisce resistenza necessaria per sopportare le sollecitazioni derivanti dal trasporto e quelle conseguenti l’infissione; in alcuni casi viene adottata forma tronco-conica anziché cilindrica per aumentare l’attrito laterale con il terreno. Essi sono i più comuni sia per la possibilità di fabbricarli in ogni forma e dimensione adatte a specifiche situazioni, sia per la loro ottima durata nel tempo anche in presenza di acque sotterranee. I pali in acciaio, pur presentando ottima resistenza e possibilità di infissione in terreni di rilevante consistenza, sono poco usati a causa del loro costo e del rischio di corrosione. Inoltre, dato il basso valore dell’attrito sviluppato col terreno, possono essere esclusivamente impiegati nelle palificate appoggiate.
9. Tipi di plinti ed elementi che li costituiscono
10. Descrivi le fasi di realizzazione del palo illustrato nei seguenti disegni e indica il suo nome
11. Descrivi che cosa sono e a cosa servono i pali Simplex e Franki e in cosa consiste la loro differenza: i pali Simplex richiedono l’impiego di un tubo-forma dotato di estremità con puntazza apribile che viene battuto fino a rifiuto; successivamente previa apertura della puntazza, si esegue un getto di calcestruzzo, disponendolo a strati di piccolo spessore e costipandolo sul fondo contemporaneamente al sollevamento del tubo-forma. I pali Franki sono realizzati con un tubo-forma alla cui estremità inferiore è stato predisposto un tappo di calcestruzzo a consistenza umida che durante l’infissione impedisce al terreno di penetrare all’interno del tubo. Poi il tappo viene fatto uscire dal tubo o va a costituire la base del palo di calcestruzzo. Successivamente, mentre il tubo-forma viene sollevato, si eseguono il getto in strati e il costipamento del calcestruzzo, che riesce a penetrare per un tratto nel terreno circostante, aumentando il diametro del palo e creando rigonfiamenti laterali, efficaci per migliorare attrito col terreno.
12. Palo radice: detti anche micropali. Caratterizzati da diametro limitato e agiscono per attrito laterale. Possono essere utilizzati per vari tipi di terreno e anche per rinforzare fondazioni esistenti.
13. Pali trivellati: vengono realizzati mediante asportazione del terreno e permettono di raggiungere notevoli profondità trapassando eventuali strati resistenti o banchi rocciosi di spessore non sufficiente per costituire un valido appoggio alla fondazione. L’asportazione del terreno può essere effettuata mediante sonde, benne mordenti, altri utensili di forma elicoidale.
14. Sequenza di realizzazione di una paratia di diaframmi
15. Descrivi la tecnica di realizzazione dei pali alla bentonite: usati nei terreni incoerenti in presenza di falde acquifere superficiali. Si tratta di una tecnica che sfrutta l’attitudine dei fanghi bentonitici ad assorbire notevoli quantità d’acqua. Lo scavo della sezione del palo viene approfondito gradualmente, estraendo il materiale con sonde o con benne, e viene immediatamente riempito con fango bentonitico che va ad occupare tutti gli interstizi del terreno, esercitando una pressione sufficiente ad impedire il franamento delle pareti dello scavo e a formare un ostacolo alla penetrazione dell’acqua dall’esterno. Raggiunta la profondità prevista, viene messo in opera il calcestruzzo per mezzo di un condotto ad imbuto che depone il getto a partire dal fondo del palo, facendo contemporaneamente tracimare il fango. Se è necessario armare il getto, l’armatura metallica può essere calata nel fango fino alla base del palo, per procedere poi al getto di calcestruzzo.
16. Tiranti di ancoraggio dei diaframmi: contrastano la spinta del terreno.
17. Palancole: per contenere le acque superficiali, è possibile ricorrere a sbarramenti che impediscano o rallentino in misura sufficiente, l’infiltrazione d’acqua nella zona di scavo. Le palancole o ture di c.a. prefabbricate o di lamiera grecata di acciaio, con bordi sagomati per facilitare unioni reciproche, vengono infisse nel terreno, ricorrendo a battipali. Le palancole di c.a., esaurita la funzione durante i lavori di scavo, vengono in genere lasciate in sito per continuare a formare uno sbarramento; quelle in acciaio, invece, vengono rimosse.