Costruzione delle opere di architettura-appunti

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TECNOLOGIE COSTRUTTIVE

LE TECNOLOGIE DEI MATERIALI

Nella classifcazione dei sistemi di produzione edilizia riferiti ai materiali si individuano

alcune grandi categorie:

1. -le tecnologie della muratura portante

2. -le tecnologie del calcestruzzo armato

3. -le tecnologie dell’acciaio

4. -le tecnologie del legno, che si stanno diffondendo a ragione della loro

“maggiore sostenibilità” ambientale

L’uso di materiali da costruzione e dei prodotti semilavorati consente al progettista la

più ampia flessibilità progettuale ed esecutiva, a differenza della limitata libertà

espressiva data dalle tecniche tradizionali.

Le tecniche della produzione edilizia fanno riferimento ai materiali che caratterizzano,

ai modi di produzione degli elementi costruttivi, alle modalità di lavorazione e di

assemblaggio in cantiere.

Le materie prime, attraverso trattamenti, divengono materiali da costruzione, poi

elementi semilavorati e infne elementi costruttivi.

La disponibilità di nuove tecnologie e di nuovi prodotti industriali ha offerto ai

progettisti nuove possibilità compositive.

I nuovi usi dei materiali tradizionali permettono una varietà di soluzioni tecniche

estremamente ampliata, richiedendo nuove competenze e nuovi specialismi.

1-COSTRUZIONI IN MURATURA

È la tecnica costruttiva più antica e diffusa.

Gli elementi strutturali possono essere realizzati mediante un impasto di argille o

calcestruzzo in appositi stampi, ottenendo mattoni o blocchi sottoposti a un processo

di essicazione e cottura.

La posa avviene mediante la sovrapposizione di ricorsi successivi con interposto uno

strato di legante, per rendere solidale la struttura composta da elementi discreti.

Per ovviare alle sollecitazioni orizzontali a cui vengono sottoposti gli edifci in zone

sismiche, sono state realizzate le murature armate, contenenti barre d’acciaio.

Le strutture orizzontali che insistono sugli apparati murari sono di due tipologie:

-solai monodirezionali, formati da elementi portanti e blocchi di alleggerimento

direttamente appoggiati alle pareti o su travi

-blocchi o lastre prefabbricate di solai in laterizio armato o in calcestruzzo

I criteri di verifca strutturale si basano solo sulle effettive capacità di resistenza e

compressione, e per rendere conclusa una struttura composta da elementi

discreti si realizzano delle colature perimetrali in calcestruzzo armato o vengono

inseriti nelle murature di opportuni tiranti.

Ad una buona capacità strutturale si affianca un ottimo comportamento al fuoco.

La manutenzione alle opere in muratura portante deve essere programmata

attraverso cicli di ripulitura e ripristino degli strati esterni sei paramenti.

La manutenzione periodica consente di conservare molto a lungo nel tempo le

caratteristiche prestazionali dell’elemento costruttivo.

2-COSTRUZIONE IN ACCIAIO

L’acciaio viene prodotto in stabilimento in forma di cavi, barre, proflati e lamiere, cui

sono necessarie successive fasi di lavorazione e fnitura.

L’unione dei componenti in acciaio preformati avviene mediante:

-saldatura, tecnica irreversibile con un tempo di montaggio lungo, ma consente di

realizzare una struttura più leggera ed economica

-Rivettatura

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-Bullonatura

L’acciaio è caratterizzato dalle ottime capacità di resistenza a compressione e a

trazione e buone risposte alle sollecitazioni di torsione e flessione. Non è ottimale

contro il fuoco che ne sminuisce le doti di sicurezza.

La manutenzione avviene mediante verniciatura protettiva, da sostituire ciclicamente

al deterioramento, o con procedimenti elettrochimici di verniciatura ad ossidazione

stabilizzata.

Esistono acciai speciali a cui vengono aggiunti dei minerali particolari in grado di

conferire qualità di resistenza agli sforzi non altrimenti raggiungibili.

È un materiale ferroso.

Formato dall’unione di materiali ferrosi e carbonio.

A seconda della quantità di carbonio presente all’interno del composto:

-sopra al 2%: ghisa, materiale fragile

-sotto il 2%: acciaio, deformabile

Caratteristiche dell’acciaio: riciclabile, affidabile, prefabbricato, rapidità di esecuzione.

Proprietà:

-omogeneo: struttura cristallina omogenea

-isotropo: qualunque parte vado a sollecitare si comporta nella stessa maniera

-isoresistente: riesce bene a trazione e a compressione

-capacità dissipativa: dissipa bene l’energia

Lavorazione:

-laminazione: si fa passare il semilavorato attraverso rulli che girano in sensi opposti,

diventando sottile

-traflatura: avviene secondo il principio del tiraggio, attraverso delle forme

-estrusione: deformazione plastica che funziona per compressione

Svantaggi:

-eccessiva deformabilità

-fenomeni di instabilità

-scarsa resistenza al fuoco poiché fonde

-soggetto a corrosione

Unione di diversi pezzi in acciaio:

-saldatura, a formare un unico pezzo

-bullonatura: collegamento attraverso bulloni, possono consentire anche lo

smontaggio

L’acciaio non può andare sottoterra e quindi si utilizzano dei tenditori.

Per proteggere l’acciaio dal fuoco:

-inglobo l’elemento in acciaio all’interno del cartongesso

-inglobo nel calcestruzzo armato

-inglobo in schiume o uso vernici

3-COSTRUZIONE IN CALCESTRUZZO ARMATO

È il sistema costruttivo più diffuso nell’edilizia corrente, grazie anche al basso costo di

produzione.

Le componenti strutturali vengono realizzate attraverso il getto del calcestruzzo in

apposite casseforme, in cui preventivamente viene posata l’armatura di acciaio in

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barre. Una volta effettuato il disarmo è possibile proseguire con le lavorazioni

successive.

I criteri di calcolo strutturale si basano sui due materiali costituenti: la resistenza a

compressione del conglomerato cementizio e la trazione dell’acciaio.

Il comportamento al fuoco è buono nonostante la presenza di murature metalliche

grazie allo strato di calcestruzzo che ricopre i ferri, il copriferro.

È prevista la protezione degli elementi strutturali in una periodica manutenzione, per

verifcare la possibile insorgenza di cavillature o fessurazioni che potrebbero provocare

ossidazione dei ferri, rigonfamento delle strutture e al distacco di parti del manufatto.

4-COSTRUZIONI IN LEGNO

Il legno è un materiale presente in natura già disponibile all’impiego con

caratteristiche meccanico-fsiche.

Il legno è una risorsa rinnovabile in natura, facilmente lavorabile, non richiede grandi

risorse di energie né per la sua trasformazione in elementi costruttivi né per la

successiva dismissione, essendo completamente biodegradabile. Non è una risorsa in

via di esaurimento.

Le caratteristiche positive del legno sono:

-ottimo rapporto fra il suo peso specifco e la sua resistenza strutturale, anche se non

omogenea in tutte le direzioni, prevalentemente lungo lo sviluppo longitudinale delle

sue fbre.

-bassa conducibilità termica

-materiale durevole

-materiale relativamente sicuro rispetto al rischio di incendio, se opportunamente

dimensionato e protetto

Comporta anche un benessere psicologico:

-materiale caldo

-gradevole

-morbido al tatto

-vibra al suono

-sensazione di vicinanza con la natura

Negli ultimi due secoli è stato abbandonato dall’industria delle costruzioni a causa

delle oggettive limitazioni del materiale: la dimensione massima di un elemento

costruito non poteva superare le dimensioni del tronco di origine e non era compatibile

con la cultura della produzione di massa e con l’incremento esponenziale delle

dimensioni del costruito.

Le principali innovazioni hanno riguardato:

-legno lamellare: realizzare elementi costruttivi di grandi dimensioni partendo da

piccoli elementi

-semilavorati: modifche al tronco dotato di una grande varietà di proprietà

meccaniche e fsiche per usi molto diversifcati

-collegamenti che utilizzano l’acciaio che conferiscono valore aggiunto al sistema

costruttivo

-Pannelli strutturali in legno massiccio, strati incrociati di lamelle di legno che

consentono di superare anche l’ultima limitazione del legno: gli edifci in altezza

Con le tecnologie del legno e con i metodi costruttivi a “secco” in generale, occorre fn

da subito porre sullo stesso piano gli aspetti costruttivi insieme a quelli funzionali e a

quelli formali del progetto.

Il materiale si può rigenerare facilmente perché si può innestare un bosco, con una

durata di 12 anni, non rovinando l’ambiente. Questo tipo di bosco artifciale viene

chiamato “Bosco Ceduo”.

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Proprietà:

-resistenza a compressione

-resistenza a trazione

-resistenza a flessione

-durezza

-tenacità

BALLOON FRAME: sistema costruttivo che vede montanti continui. È un esempio di

autocostruzione ed era basato sul collegamento chiodato di elementi in legno

PLATFORM FRAME: sistema a secco, i montanti si spezzano in corrispondenza dei piani,

non sono continui

Caratteristiche:

-disegno: venature

-tessitura: grandezza elementi cellulari che costituiscono i tessuti

-fbratura: orientamento

-colore: tipo di trattamento superfciale, invecchiamento

LA LAVORAZIONE: abbattimento-trasporto (via aerea, fluviale, su gomma, su rotaie)

-stagionatura (naturale, artifciale).

Il legno massello è un elemento composto interamente in legno, molto costoso.

Si è pensato di sfogliare il tronco in fogli che si possono incollare tra loro per avere una

serie di prodotti.

Le CONNESSIONI di tipo legno-legno: a secco si realizzano attraverso l’uso di viti,

bulloni e piastre oppure per incastro.

IL COMPENSATO: è la sovrapposizione di 3 strati di legno incollati tra loro. Le fbre sono

orientate in entrambi i sensi.

IL MULTISTRATO: consiste nella sovrapposizione di 5 strati di legno incollati tra loro.

I PANIFORTI: sono listelli attaccati gli uni accanto agli altri e racchiusi tra due piallacci

con fbre perpendicolari a quelle dei listelli. Gli strati esterni, per questioni estetiche,

sono pregiati.

Il TAMBURATO: in cui l’anima del pannello è montata a nido d’ape. Gli elementi che

chiudono il pannello sono compensati.

TRUCIOLATI: incollaggio di materiali di scarto di operazioni primarie. Pressati e incollati

ad alte temperature. Rivestiti di piallacci pregiati o di laminato plastico.

MDF: sono fbre di legno, pressate e incollate. Può essere ricoperto da una patina per

dare una fnitura liscia.

LEGNO LAMELLARE: incollaggio di lamelle di legno, le quali consistono in piastre molto

piccole. Le colle sono di origine sintetica, inquinanti, si sta ricercando un modo per

poterle sostituire. Grazie a questa particolare lavorazione si può arrivare a grandi luci,

si può sagomare a nostro piacimento.

PANNELLO XLAM: pannelli strutturali. Consente di costruire in poco tempo edifci

monopiano. Lo spessore varia dai 51mm ai 297mm.

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LE TECNICHE DELLA PRODUZIONE EDILIZIA

Esistono 3 modi per caratterizzare e identifcare una tecnologia costruttiva, operando

una delle seguenti classifcazioni:

-morfologia dell’elemento costruttivo

-processo di produzione

-materiale utilizzato

Classifcazione morfologica:

-elementi monodimensionali: trave, pilastro, montante

-elementi bidimensionali: parete, piastra, lastra stratifcata

-elementi tridimensionali: vani ascensore, vani scala e blocchi bagno prefabbricati

Classifcazione in base al processo di produzione:

Tre famiglie di procedimento:

-Produzione in opera: le maestranze realizzano direttamente in opera gli elementi della

costruzione utilizzando materiale semilavorati. La realizzazione di murature portanti e

tamponamenti o dei solai o delle coperture inclinate con travetti e pignatte sono

tipiche lavorazioni per la produzione in opera, assemblandoli nel luogo che l’elemento

è destinato ad occupare, confgurandoli nella forma defnita del progetto.

-Produzione in stabilimento: modo di produzione di elementi costruttivi prefabbricati

dove i componenti vengono prodotti in stabilimento e poi trasportati in cantiere e

assemblati.

Occorre conoscere quale stabilimento lo produce e dove è localizzato, poiché i costi di

trasporto di elementi ingombranti e pesanti incidono sul costo complessivo

dell’elemento posto in opera. Il raggio di influenza di uno stabilimento è la massima

distanza dello stabilimento di produzione del cantiere tale da garantire una sua

convenienza di utilizzazione.

Qualsiasi sia la scelta del progettista relativamente alla tipologia del materiale,

l’impresa di costruzione nella programmazione del proprio cantiere verifcherà la

scelta più economica anche in relazione alla disponibilità di stabilimenti in un raggio di

influenza utile e, a parità di prestazione, potrà proporre al direttore dei lavori una

soluzione tecnologica differente da quella originale, prevista dal progetto.

La tecnologia del montaggio a secco di elementi costruttivi preassemblati sta

assumendo caratteristiche e dimensioni produttive signifcative anche nel nostro

Paese, in conseguenza della richiesta di prodotti con sempre maggiore valore aggiunto

in termini di prestazioni di isolamento termico e acustico, e in relazione alle istanze di

riciclabilità e di basso impatto ambientale.

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-Produzione a piè d’opera: la tecnica di produzione che utilizza le aree di cantiere per

realizzare uno stabilimento temporaneo di produzione di elementi prefabbricati che

saranno poi montati direttamente in opera, limitando i costi di trasporto degli elementi

fniti.

È un procedimento che utilizza al meglio le disponibilità logistiche del cantiere. La

produzione a piè d’opera sta cadendo in disuso, principalmente a causa della sempre

maggiore complessità degli elementi prefabbricati.

IL PROGETTO E LA SCELTA DELLE TECNOLOGIE COSTRUTTIVE

Parallelamente all’evoluzione di una tecnologia costruttiva si evolve anche il relativo

modo di produzione.

A diversa tecnica di produzione corrisponde differente forma organizzativa

dell’impresa e lo stesso progettista che deve progettare un edifcio deve anche poter

ipotizzare quale sarà la tipologia di impresa di costruzione più idonea a realizzarlo.

Nella scelta di una tecnologia costruttiva occorre tener conto di una serie di fattori di

valutazione: economici, linguistici, organizzazione imprenditoriale.

Il progetto può verifcare la compresenza di situazioni produttive contrapposte, da una

parte strutture di tipo tradizionale, affiancate da elementi che rispondono a modelli di

produzione più evoluti.

Più un elemento costruttivo assomma diverse funzioni, maggiore sarà il suo costo, a

favore però di un minor tempo di esecuzione in cantiere e di un minor impiego di

manodopera.

Il tempo della messa in opera è un elemento importante da considerare per quanto

attiene alle implicazioni economiche, sia per le considerazioni in merito ai fattori

atmosferici (esempio: impermeabilizzazione).

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IL PROGETTO DALLE ESIGENZE ALLE PRESTAZIONI

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L’approccio esigenziale prestazionale è una metodologia che parte dall’analisi e dalla

valutazione delle esigenze espresse dal committente, passando attraverso la

defnizione dei requisiti a cui devono rispondere i diversi elementi della costruzione e

l’edifcio nel suo insieme, fno ad arrivare alla defnizione delle prestazioni espresse

dalle componenti fsiche dell’edifcio in grado di soddisfare tali requisiti.

Le prestazioni di una costruzione sono l’insieme di proprietà che identifcano

l’attitudine di una costruzione a svolgere correttamente le sue diverse funzioni e

costituiscono la risposta tecnica alle esigenze dell’utilizzatore.

L’approccio esigenziale-prestazionale si affianca alla progettazione di tipo oggettuale-

descrittivo, il metodo che defnisce il progetto attraverso la descrizione delle

caratteristiche morfologiche, tecnologiche e produttive ogni elemento tecnico della

costruzione.

Esistono altre metodologie progettuali: metodi che partono dell’atto-estetico

compositivo o che privilegiano la defnizione del modello strutturale dell’edifcio.

Ma con lo sviluppo attuale delle tecniche costruttive si rende necessario

l’affiancamento di un approccio analitico alla progettazione, approccio che non era

richiesto fnche’ le tecniche costruttive si potevano consolidare nel tempo e ogni

componente della costruzione veniva realizzato ad “