Le strutture in acciaio, parte 3

Nota sull'opera di costruzione

Lo scheletro finale d'acciaio ha subito tutte le verifiche strutturali previste, quindi è conforme al progetto del progettista; è stato realizzato a regola d'arte. Se ci sono problematiche, vengono risolte nel corso della realizzazione.

Quando abbiamo tutto finito si può procedere agli elementi di finitura dell'opera, ad esempio la realizzazione dei tompagni, che possono essere vetrati o opachi.

Adesso si utilizza una gru a torre, per il sollevamento dei carichi. A destra è una ad elementi innestati. A sinistra è una a torre: c'è il piccolo braccio con un elemento che fa zavorra ed il grande braccio; con tutti elementi innestati può raggiungere notevoli altezze; è fissa sul terreno. In basso è una gru mobile con piccolo e grande braccio, però è utilizzata per carichi più modesti rispetto a quella fissa.

Unione tra trave e pilastro con una piastra, dove sono predisposti dei fori:

collegamento bullonato. Qua stiamo vedendo la costruzione della nostra struttura ascheletro metallico: vediamo un pilastro di tipo scatolare, in cui sidevono andare a collegare le travi a doppio T, tramite questi sistemidi serraggio e quindi questa unione bullonata. Ovviamente i bullonivengono prima stretti a mano con chiave e poi serrati con deisistemi più di tipo elettrico, che consentono il pieno serraggio delbullone.

Il bullone è quello che veramente garantisce la stabilità dell'unione,perché se si rompe il bullone viene meno la stabilità dell’unione.Spesso, anziché montare tutti quanti gli elementi, come abbiamoappena visto, si può anche montare a terra il telaio, cioè montaretutta la porzione in acciaio, in metallo, con tutti quanti gli elementi,e poi tramite delle macchine viene alzata, ruotata di 90 ° e vieneposta, con tutti quanti i meccanismi di collegamento, insieme allealtre che sono state già create.

Quindi questo è un procedimento che si può scegliere a seconda della tipologia di costruzione, se ci sono difficoltà costruttive, comunque sono delle condizioni che poi vengono a decidersi caso per caso rispetto all'opera che stiamo realizzando. La struttura in metallo parte quando nell'ottocento abbiamo il boom dell'industria siderurgica. Si passa dal ferro, alla ghisa e poi all'acciaio: sempre un'implementazione e un upgrade di performance del materiale. Le strutture in acciaio hanno ovviamente vantaggi e svantaggi: VANTAGGI: Il vantaggio principale è quello della prefabbricazione, cioè si fa il progetto, questo viene mandato in stabilimento, vengono tutte le opere, gli elementi forniti, realizzati in stabilimenti, in officina e poi vengono montati a secco in opera, in cantiere: questo significa ridurre i tempi di una costruzione con una tecnologia ad umido. Alto rendimento statico, perché abbiamo un peso proprio ridotto, abbiamodegli elementi generalmente di limitato peso proprio, quindi degli elementi leggeri. Abbiamo degli elementi di facile trasformabilità, perché possono essere riciclati quando si intende dismettere una struttura in acciaio. Hanno un facile recupero finale, quindi sono materiali sostenibili, perché non si perdono. Sono materiali che consentono di giocare con ampie possibilità di impianto planimetrico, perché spesso riescono a superare delle grandi luci senza avere troppi pilastri interposti in pianta. Spesso, come abbiamo visto nelle costruzioni reticolari e nei portali, caratterizzano stilisticamente le varie coperture, le strutture, eccetera. SVANTAGGI: Dal punto di vista formale sono quasi tutti rettilinei (pilastri e travi, eccetto alcuni casi di portali collegati secondo un collegamento circolare): limitato dettaglio di possibili forme dei vari profilati (anche se oggi questo problema è risolto dall'industria siderurgica che produce dei profilati in

acciaio di forme e dimensioni moltovarie, però rimane lo svantaggio che il materiale acciaio èvulnerabile alla corruzione e al fuoco (perdita caratteristichemeccaniche)).

Nel primo semestre abbiamo visto il sistema costruttivo in muraturaportante, fatto da una fondazione in muratura, da elevati in pietranaturale o artificiale con degli spessori piuttosto considerevoli, conun impianto planimetrico molto vincolato, perché i muri erano tuttiquanti portanti, con aperture (piattabande, architravi o archi).

Ora stiamo vedendo questo sistema intelaiato in acciaio e dopovedremo il sistema costruttivo conglomerato cementizio armato.

Nella slide vediamo questa fondazione fatta con una trave rovesciaordita in un solo senso (la trave di fondazione), su cui si bullonano ipilastri. Ai pilastri vengono collegate le travi, finché non si va adeterminare il solaio di copertura, che può essere fatto in acciaio, inprefabbricato, con lamine, lastre, eccetera.

Le costruzioni

In acciaio generalmente hanno sempre uno scheletro che è fatto in modo che la disposizione reticolare sia a maglie regolari, con determinate lunghezze che possono variare tra i 4 e i 7m, ma anche raggiungere delle luci maggiori, e poi il progetto, che è la pianta di carpenteria, dovete andare a posizionare tutti quanti i vari pilastri sopra la fondazione, poi dovete disegnare come devono essere allocate i vari traversi orizzontali, le travi principali, maestre, le travi secondarie, etc.

Questa è una pianta 1:100, mentre per i dettagli 1:50 (non parlo di dettaglio costruttivo, perché il dettaglio costruttivo va in una scala 1:20, 1:10, 1:5, perché il dettaglio costruttivo ci deve far vedere proprio nel dettaglio come avviene, per esempio, il collegamento tra il pilastro 11 e le due travi ai lati. È un dettaglio molto zoommato e quotato (i dettagli si quotano e si definiscono tutti gli elementi)).

NOTA: gli elementi in acciaio si quotano in millimetri, tutti.

Gli altri incentimetri. Qui vedete una pianta di carpenteria: i pilastri sono numerati, quindi sappiamo il pilastro uno, che è questo in angolo sommitale, il pilastro 2, che è un perimetrale, il pilastro 3, dove poi viene realizzato il collegamento verticale, eccetera.

Quella di sotto è una sezione con il telaio: stiamo tagliando la fondazione in queste due travi trasversali; si vede una trave di collegamento in prospetto; poi viene bullonato tutto quanto, come abbiamo imparato a fare, e posizionati i vari controventi: il controvento viene messo insieme alla carpenteria, allo scheletro in metallo per l'interposizione di fazzoletti, di piastre metalliche, che vengono saldate agli elementi principali e poi a questa (piastra) viene bullonato il nostro controvento.

Travi di tipo IPE collegate in asse ai pilastri di tipo HE200A (se andate nel prontuario degli elementi in acciaio, vedete che dimensioni ha (20x20, quindi iscrivibile in un quadrato), ha un carico max di tot kgN/cm^2.

Poi ha un suo modulo elastico: quindi tutte le informazioni rispetto a quella membratura, rispetto a quell'elemento in acciaio, le trovate tutte quante nel tabellario, nel prontuario delle costruzioni.

Un'altra tipologia di trave è a NPC, che è disposta non in asse, ma lateralmente alle ali del nostro pilastro HE, che va ad attaccarsi alla trave.

Qua vedete due tipologie di collegamenti: un nodo d'angolo e un nodo di perimetro:

Per il nodo d'angolo abbiamo il pilastro HE, poi da una parte arriva una trave IPE e questa trave IPE è collegata per mezzo di una piastra saldata all'ala dell'HE, poi bullonata all'anima della trave; dall'altro lato, abbiamo una trave a C collegata tramite bullonatura (in tal caso) tra l'anima della C e l'ala del nostro pilastro.

Per il nodo di perimetro abbiamo il pilastro HE, la trave principale costituita da due profilati a C, che vengono bullonati da un lato all'ala dell'HE.

Dall'altro lato all'anima di una trave perimetrale a forma di C. Sia da un lato che dall'altro, sempre connessa tramite queste squadrette, tramite questi due angolari.

NOTA: non dobbiamo imparare a memoria i tipi di nodi, ma dobbiamo saper ragionarci su per ottenere un nodo funzionale.

Questa è una pianta di carpenteria della fondazione (questa è una fondazione a travi rovesce ordite in un unico senso (longitudinale) (NOTA: oggi, le travi rovesce vengono ordite, soprattutto in zona sismica, sia in senso longitudinale che trasversale)): nelle posizioni 1, 2, 3, etc. vengono posizionati i vari pilastri, ancorati come sappiamo (plinto in c.a., con questo sottofondo noto con il termine di magrone che varia tra i 10 ai 20 cm di altezza e che ha lo scopo di livellare il terreno su cui si andrà a gettare la fondazione; poi vediamo i pilastri che si ancorano alla fondazione.

Come si proteggono le strutture in acciaio dalla corrosione e dalle elevate temperature?

(incendi)? Innanzitutto la corruzione che cosa significa? Significa che viene creata questa ruggine, che è in termini chimici è l'idrato ferrico (vedi sigla), che si deposita su queste superfici esposte solitamente all'umidità e all'area, però che è pericolosa, perché piano piano penetra all'interno del materiale e va a determinare una distruzione, un assottigliamento di tutta la sezione del ferro, per cui arriviamo, in casi estremi, anche alla distruzione del nostro ferro. Per ovviare a ciò, vengono utilizzati due metodi: la catramatura e la zincatura (se si usa lo zinco) o la cadmiatura (se si usa il cadmio): La catramatura viene solitamente utilizzata per delle tubazioni; si impiegano dei catrami grassi che resistono alle fessurazioni, anche per lunghi periodi, e spesso, fino a poco tempo fa, venivano utilizzati strati di cemento e amianto per proteggere le tubazioni, per esempio, in metallo da eventuali fessurazioni.e di resine sintetiche, come ad esempio l'epossidica o la poliuretanica, che garantiscono una maggiore durata nel tempo e una migliore adesione alla superficie da proteggere. Questo tipo di verniciatura è particolarmente indicato per strutture esposte all'azione degli agenti atmosferici, come ad esempio ponti, gru, serbatoi, ecc. Un'altra tecnica utilizzata per proteggere il materiale dall'azione corrosiva è la galvanizzazione a caldo. In questo caso, l'elemento viene immerso in uno zinco fuso ad alta temperatura, che si lega chimicamente alla superficie del materiale, formando uno strato protettivo di zinco. Questa tecnica è molto utilizzata per proteggere l'acciaio dalla corrosione, soprattutto in ambienti marini o industriali. Infine, è possibile utilizzare anche rivestimenti con cadmio, che garantiscono una maggiore resistenza alla corrosione rispetto alla zincatura. Tuttavia, il cadmio è un metallo tossico e il suo utilizzo è regolamentato da normative specifiche. In conclusione, sia la zincatura che la verniciatura sono tecniche molto utilizzate per proteggere il materiale dall'azione corrosiva. La scelta della tecnica più adatta dipende dalle specifiche esigenze e dall'ambiente in cui verrà utilizzato il materiale.