Appunti Tecnologia dell'architettura

Unità funzionale: struttura di fondazione

Le fondazioni hanno la funzione di sopportare i carichi sovrastanti e di trasmetterli al suolo. Oggi sono realizzate quasi esclusivamente in calcestruzzo o in cemento armato. La progettazione delle fondazioni è strettamente legata ad indagini geologiche e geognostiche, ed è anche subordinata allo sviluppo dei calcoli strutturali e al dimensionamento delle strutture in elevazione.

Tipologie di fondazioni

Le fondazioni possono essere:

• Continue;
• Discontinue (o isolate).

Oppure:

• Dirette – poggiano direttamente sugli strati superficiali del terreno;
• Indirette (o profonde) – fondazioni profonde su cui poggiano comunque le fondazioni superficiali.

Le sottofondazioni

Sono normalmente costituite da uno strato di calcestruzzo magro (o magrone) posto tra la fondazione e il suolo, al fine di evitare il contatto diretto con il terreno. Il magrone consente di assorbire le disuniformità del piano di posa e semplificare il livellamento dei plinti di fondazione, di tener pulite le armature inferiori e in alcuni casi permette di allargare la base di appoggio.

Le fondazioni continue

In genere le fondazioni discontinue non sono completamente indipendenti, ma è spesso opportuno collegare tra di loro le testate dei plinti con un sistema di cordoli, che li rendano in qualche modo solidali (travi rovesce). Oltre al collegamento dei plinti, in genere viene effettuato anche il collegamento delle basi delle strutture perimetrali per mezzo di strutture orizzontali o travi di bordo, che servono tra l'altro per sostenere le sovrastrutture non portanti. Su terreni particolarmente difficili, come quelli alluvionali, il carico delle sovrastrutture deve essere ripartito su una superficie che sia il più possibile estesa, per cui si realizza uno zatterone galleggiante (o platea) sul quale poggiano tutti gli elementi strutturali in elevazione.

Le fondazioni discontinue (o isolate)

Sono costituite da una base di appoggio allargata (il plinto) capace di riportare i carichi trasmessi al suolo su un’area maggiore della sezione dell’elemento strutturale, in modo da ridurre le sollecitazioni sul terreno stesso. I plinti sono generalmente realizzati in cemento armato gettato in opera e hanno solitamente forma trapezoidale che consente l’allargamento progressivo della base. Possono, eventualmente, avere base quadrata, triangolare, circolare, con o senza nervature.

Le fondazioni indirette (o profonde): i pali

Assumono comunemente la forma di pali.

Protezione delle murature di fondazione

Le principali cause di infiltrazione nei locali interrati sono:

• Porosità ed incoerenza del cls;
• Fessure e crepe;
• Riprese di getto orizzontali e verticali;
• Distanziatori di cassero;
• Infiltrazioni d’acqua attorno alle rubature;

Opere di drenaggio

Le opere di drenaggio (DIN 4095, 18195) contribuiscono alla dispersione nel terreno dell’acqua in eccesso, evitandone ristagni. La dispersione deve essere distribuita e non concentrata, in modo da non saturare il terreno con carichi eccessivi di acqua ma consentirne il rapido smaltimento. Il drenaggio circonda il perimetro della fondazione; per le opere civili è realizzato con uno strato di pietrame da collocare in opera a mano su terreno ben costipato, onde evitare cedimenti. La dimensione delle pietre diminuirà mano a mano che si sale: da pietre grosse e regolari negli strati più profondi fino ad impiegare, nell’ultimo strato superiore, del pietrame minuto, ghiaia o pietrisco al fine di impedire l’intasamento degli interstizi tra le pietre, con la terra sovrastante, che dovrà essere convenientemente pigiata sull’ultimo strato di pietrisco. Il drenaggio è disposto, come si è detto, sul perimetro delle strutture fondali o a poca distanza da esse (nel caso di elevata presenza di acqua o quando sia necessario bonificare gli strati sottostanti la base di fondazione).

In presenza di terreno impermeabile è opportuno prevedere un tubo di drenaggio, situato alla base del drenaggio. Il tubo di drenaggio presenta dei fori sulla parte superiore, destinati ad incanalare l’acqua drenata al suo interno, ed ha una inclinazione di 5 mm per metro lineare verso le canalizzazioni di scarico. Il tubo deve presentare ottima resistenza alla compressione, ottima flessibilità ed adattabilità ad ogni tipo di percorso. Vicino al tubo di drenaggio il pietrame sarà di maggiore dimensione e regolare. Un ulteriore sistema prevede la disposizione inversa del pietrame: scendendo in profondità, la granulometria è via via più sottile, fino ad arrivare con uno strato di 20-30 cm di sabbia grossa intorno al tubo di drenaggio. Il pietrame necessario al drenaggio può essere avvolto, o semplicemente protetto sul lati esterni, da strato di TNT che, oltre a contenerne la massa, ha anche funzione filtrante.

Unità funzionale: struttura di elevazione

Definizione: È l’unità tecnologica costituita dalle classe di elementi tecnici (strutture di elevazione verticali – strutture di elevazione orizzontali ed inclinate – strutture di elevazione spaziali) aventi la funzione di resistere alle azioni di varia natura agenti sulla parte fuori terra, trasmettendole alle strutture di fondazione.

La norma UNI 8290 sulla Classificazione del Sistema Tecnologico articola la struttura di elevazione in:

Strutture di elevazione verticali

• Strutture a telaio;
• Strutture ad arco;
• Strutture a parete portante.

Strutture di elevazioni orizzontali ed inclinate

• Strutture per impalcati piani;
• Strutture per coperture inclinate.

Strutture di elevazione spaziali

• Strutture tridimensionali;
• Strutture a grigliato piano e curvo;
• Strutture a superficie curva continua.

Requisiti connotanti

I requisiti connotanti sono relativi sia alla scelta dei materiali costituenti, sia alla concezione strutturale in sé, che comprende la conformazione della struttura, il suo dimensionamento, il suo procedimento costruttivo.

• Resistenza meccanica: È rappresentata dalla capacità di mantenere l’integrità fisica e la stabilità in rapporto alle varie azioni che possono agire sulla struttura di elevazione, con riferimento sia ai carichi statici, sia a quelli dinamici.
• Resistenza al fuoco: Rappresenta l’attitudine di un elemento a conservare per un determinato tempo, la stabilità (R), la tenuta (E) e l’isolamento termico (I). Per le strutture è importante che vengano mantenute contemporaneamente stabilità, tenuta ed isolamento termico, che definiscono la classe REI di un elemento, volta ad esprimere in minuti (15, 30, 45, 60, 90, 120, 180) la durata minima richiesta alla struttura portante o ai singoli elementi, di mantenere la propria integrità fisica e funzionale.
• Isolamento termico
• Isolamento acustico
• Durabilità: Le strutture di elevazione devono durare più a lungo di qualsiasi altra parte dell’edificio.
• Protezione e resistenza dagli agenti esterni
• Tenuta all’acqua
• Integrazione impiantistica e Manutenibilità: L’integrazione impiantistica va preventivamente studiata, anche per garantire, in futuro, con il mutare delle esigenze di fruizione dell’edificio, la possibilità di attrezzare le pareti con gli impianti. Va prevista quindi una certa manutenzione delle reti, che dovranno essere facilmente raggiunte. Non è consigliabile, infatti, l’alloggiamento di impianti in sezioni strutturali chiuse, poiché l’unica possibilità di accesso risulterebbe essere quella di intervenire sulla struttura stessa.

Struttura di elevazione verticale

Strutture a telaio

Il telaio è costituito da due ritti e da un traverso rigidamente connessi. Le strutture a telaio sono caratterizzate dall’aggregazione di più telai semplici, i quali concorrono a formare un’orditura di travi e pilastri. Le strutture intelaiate in cemento armato prevedono un telaio in c.a. i cui pilastri vengono connessi con un getto monolitico in c.a. Relativamente alle modalità esecutive, le strutture in c.a. possono essere gettate in opera in elementi cassero oppure possono essere realizzate con sistemi semi-prefabbricati o prefabbricati.

• Strutture gettate in opera: Prevedono l’impiego di casserature di legno o metalliche, in cui vengono preventivamente alloggiate le armature.
• Strutture prefabbricate: Sono costituite da elementi monodimensionali – travi e pilastri – prefabbricati in officina.
• Strutture semi-prefabbricate: Sono quelle che richiedono un getto di completamento.

Le strutture intelaiate in acciaio in genere presentano alcuni aspetti vantaggiosi sia nel dimensionamento che nel processo di realizzazione dell’intera costruzione. Le strutture intelaiate in legno possono essere costituite da elementi in legno massiccio oppure in legno lamellare incollato, impiegato sempre più frequentemente anche per piccole luci perché di qualità controllata e non condizionato dalla reperibilità sul mercato di elementi lignei massicci di grandi dimensioni.

Strutture a pareti portanti

Sono quelle costituite da elementi di tipo bidimensionale caratterizzate da dimensioni longitudinali e di altezza prevalenti sullo spessore. In funzione della posizione nel contesto planimetrico di un edificio, le pareti si definiscono perimetrali se delimitano il perimetro dell’edificio, longitudinali se risultano parallele al lato più lungo e trasversali se parallele al lato breve. Infine sono definite di spina le pareti interne.

In funzione della tipologia degli elementi costruttivi, le pareti possono essere realizzate ad elementi discontinui, a pannelli o a pareti continue. In funzione del materiale utilizzato, le strutture a pareti portanti possono essere classificate in pareti in pietra naturale, in laterizio, in blocchi di calcestruzzo, a setti in c.a. e a intelaiatura lignea.

Le pareti portanti sono caratterizzate, in genere, da spessori di almeno 20 cm che possono garantire una resistenza REI superiore a 180 min.

Strutture in muratura

La muratura è un aggregato di elementi naturali (pietre), artificiali (mattoni o blocchi) o misti, realizzato con ricorsi più o meno regolari fra i quali è interposta una malta con funzione di legante, che conferisce continuità alla muratura stessa.

Strutture in c.a.

Le pareti portanti in c.a. gettato in opera sono realizzate impiegando casseri di varia forma e dimensione – sia a perdere, che reimpiegabili - , in cui, una volta predisposta l’armatura, viene effettuato il getto di calcestruzzo. I sistemi con casseforme a perdere prevedono elementi di casseratura di piccole dimensioni, che diventano parte integrante dell’intera parete portante una volta effettuato il getto di cls. Si ottengono così facilitazioni nelle operazioni di cantiere. Tale tipo di struttura assume una configurazione scatolare e monolitica.

Strutture a pannelli prefabbricati in c.a.

Sono realizzate impiegando elementi costruttivi prefabbricati di tipo bidimensionale, i pannelli. Essi possono essere cavi, monostrato o multistrato.

Strutture in legno

Grazie al peso ridotto degli elementi in legno e alla loro facile mobilità in cantiere, tali strutture possono essere completate in breve tempo. Possono essere realizzate in opera oppure prevedere l’utilizzo di pannelli prefabbricati.

Strutture di elevazione orizzontali

Strutture per impalcati piani

Sono strutture orizzontali portanti continue deputate a trasferire i carichi – orizzontali e verticali, dovuti al peso proprio e non – alla struttura di elevazione verticale. L’impalcato invece è composto da tutti quegli strati funzionali che concorrono alla conformazione degli spazi interni/esterni limitandoli superiormente ed inferiormente, compresi quelli di intradosso ed estradosso. In particolare, gli impalcati si compongono della struttura portante citata, finita superiormente – estradosso – ed inferiormente – intradosso.

Requisiti delle strutture per impalcati

• Resistenza meccanica;
• Resistenza al fuoco;
• Benessere igrotermico;
• Isolamento acustico.

Può essere realizzata:

• Completamente “a secco” con singoli elementi prefabbricati assemblati in opera;
• Prevedere un getto integrativo in calcestruzzo armato con una rete elettrosaldata;
• Con pannelli prefabbricati che possono o meno prevedere il getto integrativo in calcestruzzo armato;
• Con una soletta monolitica in calcestruzzo armato gettato in opera;

Nel primo e nel secondo caso, la struttura si compone di elementi portanti, che a seconda delle dimensioni possono essere travi/travetti con interposti blocchi/tavole/tavelle, o pannelli. Sono generalmente di tipo autoportante.

I sistemi “a secco” sono definiti tali in quanto non prevedono l’impiego del calcestruzzo, quali i solai con strutture in acciaio o legno con interposti di vario materiale, assemblati tra loro meccanicamente. In questo caso, i requisiti di benessere igrometrico ed acustico sono assolti dagli strati funzionali di finitura superiore ed inferiore. L’impiego dei sistemi “a secco” si sta diffondendo come conseguenza delle contemporanee esigenze di sostenibilità, con particolare riferimento alla possibilità di garantire la modificabilità, nel tempo, dell’elemento tecnico ed in particolare la smontabilità delle sue parti. Appartengono a questa categoria le strutture in latero-cemento, in acciaio, in legno e le miste.

Elementi prefabbricati assemblati in opera

Pannelli prefabbricati

Solai misti

Nascono dall’esigenza di realizzare strutture piano orizzontali più leggere di quelle monolitiche, e di semplificare, o eliminare del tutto, le opere provvisionali di sostegno che invece sono previste nella realizzazione dei solai monolitici. L’alleggerimento dei solai misti può essere ottenuto in vari modi.

Solai monolitici in c.a.

Sono costituiti da solo calcestruzzo armato e sono realizzati mediante casserature a perdere o reimpiegabili. Tali solai possono essere a soletta piena o di tipo nervato.

Unità funzionale: chiusura verticale

È l’unità funzionale che delimita lo spazio interno dell’edificio, da quello esterno. Fan parte delle chiusure verticali:

• Pareti perimetrali verticali (PPV);
• Infissi esterni verticali.

Parete perimetrale verticale (PPV)

Tipologie di PPV

In base all’impiego strutturale, si può distinguere in:

• Parete portante – assolve alle funzione strutturale, vi gravano sia il peso proprio che i carichi di esercizio;
• Parete non portante – vi grava solo il peso proprio.

In base alla funzione a cui assolve, può essere classificata in:

• Parete opaca – impedisce il passaggio della luce e, di conseguenza, impedisce la trasmissione diretta di energia radiante solare dall’esterno dell’edifico all’interno;
• Parete trasparente – consente il passaggio della luce e, di conseguenza, consente la trasmissione diretta di energia radiale solare dall’esterno dell’edificio all’interno;
• Parete doppia – è caratterizzata da una camera d’aria;
• Parete ventilata – è caratterizzata dalla presenza di uno strato di ventilazione;
• Parete isolata – è caratterizzata dalla presenza di strati specifici di isolamento termico e/o acustico.

In base agli elementi da cui è composta, si può distinguere:

• PPV composta da piccoli elementi (pietra naturale, laterizio, elementi cementizi, vetrocemento, elementi in gesso);
• PPV composta da pannelli autoportanti;
• PPV gettata in opera in cls armato (mono).