Appunti di Progetto tecnico per l'architettura 2

Il 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) producono un gel che tende con il passare del tempo a solidificarsi, così blocca gli inerti che ho utilizzato.

Gli inerti presenti in una miscela di calcestruzzo sono due:

• La Ghiaia
• La Sabbia

La differenza sta nella granulometria, la sabbia sta a 1-2-3mm, mentre nella ghiaia fino a 2-3cm diciamo pietrine. Il legante che si usa è il cemento, un materiale che si ottiene da pietre calcari macinate e cotte ad altissime temperature (1200-1300°), insieme ad altri.

materiali sempre macinati.Il cemento è un materiale molto versatile per forma e colori che possiamo dargli, ma ha un impatto ambientale negativo, non sempre posso riciclarlo. Aggiungendo acqua sto in pratica portando la pietra al suo stato iniziale, se amalgamo bene tutti i componenti alla fine avrò un gel che si compatterà (con tutti gli inerti) dopo un certo periodo diventando un oggetto monolite. 1 metro cubo (mc) di calcestruzzo:

• ghiaia 0.8mc
• sabbia 0.4mc
• cemento 300kg
• acqua 150L

Essendo una pietra artificiale deve avere in quantità il materiale che più si avvicina ad esso. Parto dal materiale che più gli assomiglia (ghiaia) che ha una dimensione non trascurabile con spazi, questi spazi sono occupati dalla sabbia che satura i vuoti. Si mescolano tutte le parti secche e poi si bagna con acqua, ottenendo un impasto omogeneo. Posso avere impasti più duri diminuendo acqua e cemento poiché questi due sono una costante; viceversa, per un impastopiù fluido aggiungo entrambi questi componenti. Questo lavoro va fatto con le giuste quantità, troppo fluido non è più omogeneo e le parti di grandi dimensioni per gravità scendono sul fondo. L'impasto viene gettato all'interno di casseri, ossia stampi (nati in legno) di acciaio o plastica che danno la forma all'oggetto finale, la difficoltà è dare la forma a questo materiale. Per rendere le superfici umide spesso vengono usati dei ritardanti in modo tale da poter togliere il cassero e poterlo modificare. Per quanto riguarda il colore possiamo dare tutti i colori che vogliamo, dal bianco al nero. Tipica domanda d'esame: Parlami del calcestruzzo, oppure com'è composto il cemento utilizzato nel lavoro (da decidere noi). I pregi: è plasmabile, si può fare quello che si vuole, facile da realizzare, non serve una mano d'opera eccezionale (a meno che non si parli di colorazioni), costo

Il calcestruzzo è un materiale molto economico e ha tutte le caratteristiche di una pietra (compressione), è resistente al fuoco.

I difetti: con l'acqua ha un rapporto di amore e odio poiché l'umidità a lungo andare danneggia come le pietre (anche se con la tecnologia si possono creare calcestruzzi più resistenti a questo).

Si può usare per eseguire dei pilastri, era un materiale con dei limiti ma quando si è accoppiato all'acciaio si ottenne il calcestruzzo armato.

L'acciaio è formato da ferro e carbonio, in base alla presenza del carbonio posso anche avere ghisa; il ferro è un materiale elastico che si deforma ma ha anche una grande resistenza, ma quando aggiungo il carbonio al ferro vado ad irrigidire il metallo quindi meno deformabile, inoltre aiuta anche a ridurre l'ossidazione del ferro. Quando aggiungo molto carbonio si parla di ghisa che è molto più resistente alla corrosione ma è più fragile essendo meno deformabile.

elastico dell'acciaio. Quindi l'acciaio è molto resistente ed elastico che lavora bene con il calcestruzzo poiché mescolati tra di loro l'acciaio riesce a fare presa su esso, hanno la stessa dilatazione termica così da avere la certezza che lavorino in simbiosi. Circondando un materiale di per sé molto resistente con un altro a sua volta ottengo un materiale che resiste ad ogni tipo di sollecitazione. Le armature si mettono per due motivi: dove servono e ho la presenza di sforzi che il calcestruzzo non può assorbire da solo (sforzi tangenziali) calcolando le quantità di entrambi i materiali; un minimo di armatura viene comunque messa per tenere la forma dell'elemento. Gli elementi lineari se uso il calcestruzzo armato abbiamo: armature longitudinali o trasversali; il primo con un andamento parallelo così da assorbire la trazione, quelle trasversali o staffe sono armature con forma di poligoni chiusi che hanno lo scopo di

assorbire gli sforzi tangenziali.

Armature.

Vanno ampliate le armature in modo tale che funzionino da subito.

Dal punto di vista longitudinale ci sono anche dei ferri continui che si mettono a prescindere per garantire almeno la forma, i così detti reggi staffa.

Le staffe le metto (forma anulare), che assorbono gli sforzi tangenziali, in prossimità del vincolo; in mezzeria quasi non me ne servirebbero.

L’inerzia, ossia la capacità di un corpo di opporsi ad una variazione del proprio stato (coincide con la massa), il momento di inerzia valuta la distribuzione della massa in modo tale da opporsi alle rotazioni. Maggiore è il momento di inerzia minore è la capacità del corpo di ruotare.

Cerco di posizionare la massa, allungando la sezione, in modo tale da impedire questa rotazione, più è lunga più evito questo.

Meglio mettere più ferri sottili di piccolo di diametro che meno ferri molto grossi.

Più le armature sono

esterne meglio lavorano, non nel limite altrimenti l'acciaio si ossiderebbe non protetto dal calcestruzzo anche per il fuoco, l'acciaio non brucia ma trattiene il calore e si potrebbe deformare in maniera permanente portando al collasso della struttura. Lo strato protettivo di calcestruzzo si chiama copriferro per proteggerlo dall'azione dell'umidità, del fuoco e tutti gli agenti aggressivi che possono essere ad esempio in presenza di salsedine o cloro.

Se la sollecitazione è molto alta tende a ruotare e per evitare questo si possono aggiungere altre armature nella parte intermedia.

In senso orizzontale posiziono sempre delle staffe, che si infittiscono in prossimità dei vincoli.

In sezione il pilastro avrà una compatta, la approssimo con un quadrato per avere una forma uguale da tutte le parti (un pilastro che regge il peso di 4 travi ad esempio).

In calcestruzzo posso realizzare anche i muri, ossia i setti.

Le armature che posiziono sono longitudinali,

vado ad armare entrambe le facce, ma anche ortogonali a queste, quindi formano una maglia, generalmente molto contenuta con ferri di piccolo diametro, solo in territori sismici si tende ad armare maggiormente il setto. Riepilogo: - Calcestruzzo: impasto con inerti di varia granulometria e altri ingredienti tra cui acqua; l'impasto viene emesso negli stampi e si indurisce assumendo la sua efficacia. - Barre di armatura longitudinali (per la forma e per gli sforzi meccanici della trazione) e trasversali dette staffe (resistono a sforzi tangenziali per taglio e torsione). - Telaio e trilite, realizzati in calcestruzzo e come le armature si posizionano. Dove sono le fibre tese (nel quale devo aggiungere acciaio) e dove sono quelle compresse (stessa cosa). - Inversione del momento che avviene nei vincoli. - Setti, muri in calcestruzzo. Un pilastro largo come una porta profondo 30 cm può essere considerato pilastro o setto e in base a come lo considero la armo di conseguenza. I casi intermedi in.

Cui abbiamo un pilastro molto ampio o muro molto piccolo. Ma alla fine l'acciaio usato sarà equivalente.

Scheletri Portanti in Acciaio

L'acciaio è una lega tra Fe e C in certe proporzioni, l'ultimo è inferiore al 2%, altrimenti abbiamo la ghisa. È un materiale con un peso notevole ma nonostante questo gli scheletri in questo materiale sono leggeri; questo perché ha una capacità di resistere alle sollecitazioni meccaniche e quindi ne basta pochissimo per realizzare uno scheletro. Resiste 20 volte tanto del calcestruzzo a compressione, mentre 200 volte tanto alla trazione.

Materiale omogeneo, qualunque sua particelle ha le stesse caratteristiche chimiche e fisiche; è isotropo ossia ha una risposta meccanica uguale in tutte le direzioni (un materiale che non ha questa caratteristica è il legno a causa delle sue fibre).

Un difetto è l'ossidazione, reagisce con l'ossigeno (ossidoriduzione) e il metallo si

consuma perdendo la suaresistenza che aveva in origine rischiando dei crolli, allora si può rivestire non solo con calcestruzzo ma anche strati protettivi in modo tale che lo isoli dall'aria e umidità, mediante delle vernici; non ha una lunga durata, lo rallenta ma non lo blocca (di circa 3 anni). Ci sono altri sistemi, un altro metodo è usare come strato protettivo un metallo, come lo zinco, che ad elevate temperature (cotto) si fissa all'acciaio e otteniamo la zincatura a caldo che dura per molto più tempo (30-40 anni) il problema che ha è poi pitturarla quindi serve un aggrappante per fare presa alla vernice; altrimenti la zincatura viene lasciata a vista. Oppure per proteggere da questo fenomeno è aggiungere alla lega base dei metalli in modo tale da azzerare i problemi della corrosione, usando come il nichel, questo però porta ad una diminuzione della resistenza, circa 1/3 della sua capacità; c'è anche

L'acciaio Corten che presenta il rame, un metallo che si ossida solo esternamente e si stabilizza proteggendo la parte interna, il vantaggio di questo è che la resistenza meccanica non diminuisce ma anzi aumenta grazie al comportamento del rame a contatto con l'O, resiste sia alla corrosione che alla trazione, la sua fregatura è che nel primo periodo sporca e si forma una grande quantità di ossido, il suo nemico è l'acqua marina.

Altri difetti sono legati alla resistenza con il fuoco, non brucia ma a temperature elevate, anche durante gli incendi, l'acciaio entra in campo plastico, si deforma e diventa permanente portando al collasso della struttura, per evitare che si scaldi si protegge con ad esempio cls o lapidei per rallentare l'avanzamento del calore e guadagnare tempo per evacuare l'edificio, ci sono delle pitture dette intumescenti che con il caldo si gonfiano nel loro volume che formano una sorta di schiuma proteggendo l'acciaio.

normalmente si vede l'acciaio semplicemente pitturato. Un pregio è che i controlli s