Appunti di Progetto tecnico per l'architettura 2

Fondazione e vespaio

Fondazione: ha il compito di ricevere tutte le azioni (forze) fuori terra, ossia la parte sovrastante e redistribuirle a terra.

Vespaio: sistema che mi permette di eliminare o ridurre i problemi di risalita di umidità che naturalmente è presente nel terreno.

Chiusura verticale e elementi costruttivi

Chiusura Verticale: involucro verticale esterno dell’edificio; un sistema costruttivo che delimita esternamente la costruzione.

Non esiste un’unica soluzione per costruire gli elementi o risolvere i problemi. Devo chiedermi cosa è quell’elemento e come voglio realizzarlo.

Come spiegare un lavoro

Usando le linee adeguate, campiture adeguate e delle didascalie che spieghino il disegno.

Edificio: elementi di fabbrica

• Scheletro portante
• Chiusure verticali
• Chiusure orizzontali: di base
• Chiusure orizzontali intermedie
• Chiusure orizzontali di copertura
• Partizioni interne
• Elementi di commutazione verticali
• Blocchi funzionali
• Cellule spaziali

Rosso: chiusure verticali (CV)

Giallo: chiusura di copertura

Blu: chiusura di base

Viola: chiusure orizzontali intermedie e partizioni interne

Rosa: elementi di commutazione verticali

Elementi costruttivi funzionali e base

Ciascuno di questi elementi ha una specifica funzione, servono per risolvere quel determinato problema in maniera specifica. Un esempio è la guaina impermeabilizzante nella copertura.

Elementi costruttivi base (o elementari): singoli mattoncini che mi permettono, posizionati in un posto preciso, assolvono quella funzione precisa. Portano alla lavorazione delle materie prime.

Scheletro portante

Tra gli elementi di fabbrica è il più giovane, anche se andando nell’antichità con le palafitte abbiamo degli scheletri portanti, quindi non è totalmente corretto. All’interno di un edificio con scheletro portante devo avere i 5 punti di Le Corbusier; egli (ma anche i suoi coetanei) capì che questo sistema permette di realizzare forme che non avevano un bisogno della simmetria o degli elementi all’interno di essa, il disegno delle facciate poteva essere libero garantendo la resistenza meccanica dell’edificio. Con le guerre andarono negli Stati Uniti portando con sé tutto questo bagaglio avanguardista.

Trama di elementi lineari che può avere un andamento ortogonale o non ortogonale, posso avere elementi lineari: verticali (ossia pilastri) o orizzontali (travi) oppure non lineari: quindi con uno schema cubicolare ma a trama globale, ad esempio una cupola con costole in acciaio. Deve garantire la resistenza meccanica.

La forza è il risultato dell’interazione tra due corpi. Quelle che agiscono negli edifici:

• Forza peso verticale (il peso dell’edificio stesso)
• Forze orizzontali, come il vento.
• Alcune derivanti da pesi momentanei come le persone o l’arredamento.

Questi ultimi sono detti carichi che variano in base alla destinazione d’uso. Altre sono date dalla presenza dell’acqua (pesante allo stato liquido), per questo motivo si fanno tetti resistenti all’acqua, ma specialmente costruiti per smaltirla. La neve non scorre quindi abbiamo tetti inclinati. Tutte queste forze che agiscono sull’edificio a seconda della configurazione, ossia la direzione che hanno, generano delle sollecitazioni, quindi cosa sono queste? Sono il risultato dell’applicazione di un sistema di forza; le stesse forze applicate a diversi sistemi danno sollecitazioni diverse. Queste sollecitazioni generano all’interno degli elementi che definiscono il mio edificio uno stato di sforzo. La capacità o meno di assorbire o resistere a quegli sforzi è una delle caratteristiche tipiche di ogni materiale, allora costruire uno scheletro portante significa capire quali sono le forze su quell’edificio e che relazione c’è tra queste forze e come è strutturato l’edificio per scegliere i materiali più adatti.

Lo scheletro portante più semplice che posso costruire è il Trilite.

Forza peso e vincoli di appoggio

Cos’è un vincolo di appoggio? Impedisce un movimento, un determinato sistema tecnico in grado di evitare o diminuire un movimento. Questi possono essere:

• Singoli
• Doppi
• Tripli

Il terreno si comporta come un vincolo a sua volta che impedisce agli elementi verticali di non muoversi. Compressione, degli sforzi che hanno direzioni contrapposte e possono essere di compressione o trazione; per realizzare una trave ho bisogno di una trave che deve reggere a questi sforzi.

Riepilogo

• Lo scopo della materia è capire com’è costruita un’architettura e studiare gli elementi che lo compongono vivisezionandolo in parti in base alla funzione.
• Un elemento di fabbrica è formato da elementi costruttivi funzionali, ossia l’assemblaggio di elementi costruttivi base che partono dalle materie prime.
• Scheletro portante, elemento di fabbrica che ha il compito di resistere alle forze meccaniche. Una trama di elementi lineari, normalmente ortogonali tra loro, orizzontali: travi, verticali: montanti.
• Trilite: scheletro portante basilare.
• Carichi verticali: forza peso e il proprio peso.
• Carichi orizzontali: arredi, persone…
• Il carico del vento non può essere trascurato, ma anche l’altezza non va sottovalutata perché più abbiamo altezza più è soggetto a venti.

Comportamento delle forze

Come ci si comporta per contrastare questo? Le forze verticali si contrastano. Quando il grado di vincolo e libertà si equivalgono sto bloccando il movimento alla mia struttura. Un sistema di forze verticali perpendicolari all’elemento longitudinale poggiato su due elementi produce uno stato di sollecitazione alla trave di flessione e taglio; l’effetto che la flessione produce porta il corpo a tendere in obliquo. In alto: comprimo, in basso tendo. Punto di asse neutro: il passaggio dalla compressione alla trazione è graduale; quindi, è il punto in cui queste si annullano a 0. Una trave è sempre sottoposta a questo tipo di sforzi. Il taglio è quel tipo di sollecitazione che tende a far slittare le facce della trave. Produce sforzi tangenziali, cioè che sono paralleli alla sezione di riferimento. Il pilastro invece è sottoposto al tipo di sollecitazione chiamato compressione. Produce sforzi di compressione.

Scheletro portante: il telaio

Il secondo tipo di scheletro portante è il telaio. I montanti e il traverso sono incastrati tra di loro, i tre elementi sono incastrati tra loro formandone uno solo. Per la trave questo tipo di vincolo (vincolo triplo ad incastro) non cambia le cose, non cambiano le sollecitazioni poiché la trave è sempre sottoposta a flessione e taglio; i cambiamenti sono nel pilastro che è sempre soggetto a compressione, ma in più è soggetto a flessione trasmessa dalla trave a causa del vincolo.

Materiali per travi e pilastri

I materiali per travi: sono materiali che devono poter assorbire sforzi (di tipo…), sono materiali definiti elastici (fondamentalmente tre) legno-acciaio-calcestruzzo armato.

I materiali per i pilastri: se ho uno scheletro portante che si basa su trilite basta un materiale in grado di resistere solo a sforzi di compressione (materiali rigidi come laterizio, lapidei, calcestruzzo, terra cruda), se ho a che fare con un telaio allora torno ai materiali elastici.

Comportamento del momento flettente

Descrive l’andamento del momento flettente, a forma di parabola. Avrò sempre che la parte superiore (estradosso) sarà soggetta a compressione, mentre l’intradosso a trazione. Il valore massimo della trave è la mezzeria. Nel caso del telaio è sempre una parabola però visto che nell’angolo ho un vincolo triplo, la trave non può ruotare (nel trilite il vincolo non glielo impedisce e quindi è 0), quindi è come spostata verso l’alto, se ho quindi un diagramma di questo tipo nella mezzeria si comporta come il trilite, mentre nei vincoli ho un'inversione dei momenti, invertendo quindi da negativo a positivo e viceversa, le fibre compresse e libere si invertono. Il valore massimo è nei vincoli. Il taglio per entrambi non cambia, ha un valore massimo in prossimità dei vincoli sempre, mentre nella mezzeria sono bassi.

Calcestruzzo

Uno dei materiali più recenti. Nato in epoca romana il cemento, vista la scarsità di materiali lapidei scovarono questo materiale impastato che una volta asciutto è molto resistente. Verso la fine dell’800 nasce questo materiale, cos’è il calcestruzzo? Una pietra artificiale; impastare e produrre il calcestruzzo significa ricomporre una pietra. Esso si forma generando un impasto di inerti e leganti, particolari materiali che sottoposti ad idratazione (mescolati con acqua) provocano una reazione chimica che solidifica il materiale.