Le strutture in conglomerato cementizio armato, parte 2

18.2 Le strutture in conglomerato

cementizio armato

Introduzione

Avendo analizzato in modo analitico tutte le fasi che portano alla

definizione, alla realizzazione di un’opera in calcestruzzo, tenendo

conto che prima di tutto vi è la progettazione, ossia il progetto

strutturale e delle armature e dopodiché vi è la realizzazione

tramite la predisposizione delle casseforme, la predisposizione delle

armature, il getto di cls e infine il disarmo.

Di conseguenza si giunge a dover analizzare tutti gli elementi che

compongono una struttura in cls cementizio

armato.

La foto risulta essere particolarmente

esplicativa e raffigura una di struttura in cls

armato di Pierluigi Nervi, il maestro

dell’ingegneria italiana. Nell’immagine viene

rappresentato un dettaglio della cupola del

palazzetto dello sport a Roma, la struttura è

realizzata intorno agli anni 50 è Pierluigi

Nervi dimostra quelle che erano e che sono

tutt’ora, le grandi potenzialità del

calcestruzzo armato. Ovvero prendere quella

che è stato il grande entusiasmo di tutti i

progettisti dell’epoca a partire dagli anni 20

e 30, quando questo nuovo materiale irrompe nel panorama

costruttivo europeo. Potenzialità che non potevano essere raggiunte

con una struttura in muratura come coprire grandi luci, avere delle

conformazioni stilistiche e una certa libertà anche espressiva

dovuta alla plasmabilità del cls che prende la forma della

cassaforma, ovviamente in cui si getta. Questo grande entusiasmo

verso il calcestruzzo come materiale principe, soprattutto nei primi

anni quando ancora non esisteva una disciplina scientificamente

regolata, ossia manuali di dimensionamento, ecc.… ha portato a

opere in cls che sono andate a degradarsi e rovinarsi molto

velocemente. Grazie però in seguito alla nascita dei brevetti e dei

manuali di dimensionamento, tutti i progettisti si sono adeguati e

ciò ha portato a creare opere di grande spessore proprio come

quella di Pierluigi Nervi.

In generale quando si parla di strutture in calcestruzzo cementizio

strutture a telaio, strutture intelaiate

armato si va a parlare di cioè

dove si ha un collegamento virtuoso tra travi e pilastri.

Quest’ultimo, ossia il collegamento tra travi e pilastri è un incastro,

cioè un mutuo incastro elastico di tutte le membrature ed è per tale

motivo che vengono definite strutture a telaio o gabbie in

conglomerato cementizio armato; le quali proprio per via della loro

struttura riescono ad assorbire anche le spinte orizzontali che nelle

strutture in acciaio erano assorbite dalla presenza dei controventi

diagonali. Quindi tutta la struttura a telaio riesce a resistere e a

assorbire le spinte orizzontali ma anche nelle strutture in

conglomerato cementizio armato è possibile inserire dei

controventi, i quali però non sono degli elementi in acciaio a croce

di Sant’Andrea (come visto precedentemente nelle strutture in

acciaio) bensì possono essere delle pareti opportunamente disposte

in pianta che sono dei sistemi rigidi nei confronti delle spinte

orizzontali oppure possono essere dei veri proprio nuclei,

solitamente il nucleo che contiene il corpo scala, quindi un nucleo

rigido che rappresenta esteticamente un controvento per assorbire

la massima porzione di azioni orizzontali.

Quando si trattano le strutture in conglomerato cementizio si va ad

analizzare essenzialmente:

1. Opere di sostegno verticali: I

PILASTRI;

2. Opere di sostegno orizzontale:

LE TRAVI;

3. I TELAI (travi +pilastri).

L’immagine di fianco riportata

rappresenta una struttura intelaiata

che poggia su un piano interrato,

ancora in muratura portante mentre

in elevazione si ha la presenza di

travi che si agganciano ai vari

pilastri. Dopodiché tra i vari interassi

vi è l’orditura del solaio. Di

conseguenza si ha che il solaio

scarica sulla trave, che poi scarica sul

pilastro, il quale infine scarica sulla

fondazione. Notiamo fin da subito, a

primo occhio, la differenza tra questa tipologia di costruzione

intelaiata con un sistema costruttivo in muratura portante, poiché

quest’ultimo era costituito da murature piuttosto importanti (dal

punto di vista dello spessore), tutte le pareti erano portanti e di

conseguenza vi era una pianta con una conformazione planimetrica

decisamente vincolata dalla struttura. Invece con la costruzione

intelaiata si ha un minimo ingombro della struttura poiché i pilastri

hanno in pianta appunto un minimo ingombro consentendo di

andare a conformare un impianto planimetrico molto flessibile, qui

risulta poi immediato ai 5 principi di Le Corbusier che si basavano

proprio sulle nuove potenzialità della struttura intelaiata tra cui “la

pianta libera”. Questa certamente è dovuta al sistema costruttivo in

calcestruzzo cementizio armato perché non era possibile una pianta

libera con una costruzione in muratura. Tale discorso vale anche per

la “facciata libera” (altro principio) lo spazio di parete presente tra

pilastro e pilastro in una struttura intelaiata, è completamente

flessibile infatti alla parete piena, vi si può sostituire un’ampia

vetrata, avere entrambe o una parete opaca. Quindi tale sistema

costruttivo a telaio ha aperto la strada ad un modo di progettare e

fare l’architettura completamente diverso e innovativo rispetto a

quella che era stata la produzione architettonica dei secoli

precedenti.

NOTA: tompagno

Tamponamento, tamponatura o muro di è la

parete di chiusura tra due pilastri di una struttura intelaiata.

L’ingegnere l’ha nominata ma poi ha cambiato discorso.

In immagine ancora una

volta ritroviamo l’istituto

di case popolari a

Salerno (visto

precedentemente). Nella

foto si può osservare il

cantiera durante la

costruzione dell’edificio,

infatti, si ritrovano i

pilastri, le travi ed in

alcuni punti ancora la

puntellatura, per via del

fatto che si stava procedendo ancora a costruire i piani successivi,

inoltre si può osservare anche i tompagni realizzati con muratura.

Il tompagno è l’elemento di tamponatura che deve (come si

analizzerà con gli argomenti finali del corso) rispondere a delle

precise caratteristiche di sostenibilità; quindi, tutto il poggetto

dell’involucro deve essere opportunamente calibrato rapporto a

quelle che sono le proprietà energetiche, estetiche, funzionali e

tecnologiche della nuova costruzione appunto per rispondere a

requisiti del fare architettonico del 2021.

1. Strutture di sostegno verticali: I PILASTRI

I pilastri in conglomerato cementizio armato sono caratterizzati da:

un limitato ingombro della loro struttura rispetto alla

 conformazione planimetrica dell’edificio;

rapidità di esecuzione;

 collegamento intimo con tutti i sostegni orizzontali.

 plinto

Il pilastro è collegato alla fondazione che può essere su

trave rovescia

isolato o su .

La fondazione su plinto è di tipo diretta e isolata; quindi, la

fondazione non è collegata a tutti gli altri plinti è ciò ha comportato

un po’ l’abbandono di questa tipologia, soprattutto per rispondere a

delle precise caratteristiche di resistenza da sisma. Per cui in zone

sismiche ma anche in generale non si impiega più la fondazione su

plinti e si ricorre, sempre nell’ambito delle fondazione di tipo

travi rovesce,

diretto, a fondazioni su dove si ha sempre una sorta

di plinto ma che viene inglobato ad una trave, la quale può essere

ordita sia solo longitudinalmente (cioè come in immagine) oppure

anche trasversalmente, ovvero in entrambi i sensi (longitudinale e

ortogonale).

Nota: le fondazioni verranno trattate ampliamente nel loro capitolo,

queste sono solo delle prime indicazioni generali.

Le armature che fuoriescono dalla sezione della fondazione devono

essere corrispondenti sia per dimensione che per disposizione a

quelli del pilastro, in modo tale da avere un ottimo collegamento

con quest’ultimo e far si che il collegamento trave-pilastro

attraverso i ferri di armatura sia completamente solidale. per

Le armature vengono unite a quelle sporgenti dalla fondazione

sovrapposizione, ovvero si realizzano le casseforme di fondazione,

si dispongono le armature, si realizza il getto di conglomerato

facendo, appunto, fuoriuscire le barre di armatura della fondazione,

dopodiché quando bisognerà realizzare il pilastro, le barre di

quest’ultimo (il pilastro) dovranno unirsi per sovrapposizione alle

barre della fondazione.

La sovrapposizione deve avvenire secondo una determinata

lunghezza, la quale secondo la norma tecnica è di almeno 40 volte il

diametro del tondino, quando però non vi è abbastanza spazio può

testa a testa

essere realizzata una giunzione del tipo con delle

piastrine di ausilio per la connessione di tutti questi vari elementi

metallici. A loro volta anche le armature del pilastro devono

fuoriuscire (quando ad esempio si è completato il getto del pilastro

del pianoterra) dalla testa del pilastro per potersi collegare alle

armature del pilastro sovrastante oppure per essere piegare ad

angolo rette ed essere collegate alle piastre degli elementi in

calcestruzzo armato dei solai.

1.1 Casseforme per i pilastri Quindi

anche in

questo caso il processo costruttivo rimane invariato rispetto a

quello visto precedentemente. Ossia, bisogna prima di tutto

realizzare la cassaforma del pilastro che dipende dalla sezione e

dalla forma che il pilastro deve avere. La cassaforma può essere

costituita il più delle volte da:

una scatola rettangolare con pannelli di compensato se il pilastro

 è rettangolare;

un tubo cilindrico che è fatto spesso in acciaio o di materiale

 plastico, realizzato con delle grappe per agevolare

successivamente il disarmo;

un tubo cilindrico in cartone paraffinato, disarmato distaccando

 tutti questi strati di cartone.

Quindi solitamente si ha per pilastri a sezione quadrate e

rettangolari delle casseforme lignee con tutte le apposite

puntellature del caso mentre per sezioni circolari si avranno

casseforme costituite da materiali plastico o in acciaio.

NOTA: l’ingegnere non ha spiegato molto chiaramente questa

prima parte delle casseforme è consigliato riprendere ciò che è

scritto sulla slide.

L’opera di puntellatura (come già analizzata precedentemente)

risulta essere particolarmente importate perché va a solidarizzare il

tutto così che quando si va a realizzare il getto, la cassaforma non si

spancia ovvero il cassero non si apre, in modo tale da contenere il

getto ed evitare quindi qualsiasi ribaltamento.

1.2 Armatura dei pilastri

Realizzato tutto il progetto della cassaforma, realizzato il cassero

con tutti i puntelli si va successivamente a disporre l’armatura dei

pilastri. Solitamente l’armatura di un pilastro è certamente

verificata in base alle sollecitazioni a cui è sottoposto un pilastro,

generalmente un pilastro in strutture in conglomerato è sottoposto

a pressoflessione ossia non è sollecitato ad un carico normale ma

ad un carico che produce appunto una pressione ed una inflessione.

Quindi in base alle sollecitazioni bisogna capire quanti ferri porre

all’interno e soprattutto quali tondini, ossia che diametro scegliere.

verticali orizzontali,

In un pilastro solitamente si rinvengono barre e

queste due tipologie di armatura in un pilastro hanno funzioni

diverse. barre verticali

Infatti, le che generalmente presentano un

diametro compreso tra Φ 12 e Φ 20, sono disposte lungo il

perimetro della pianta del pilastro ossia in corrispondenza degli

spigoli (se siamo di fronte ad un pilastro di forma quadrata,

rettangolare o poligonale), ed in prevalenza nelle zone tese delle

strutture pressoinflesse. Queste barre possono essere 4, 6, 8 in

base alle sollecitazioni e collaborano proprio con il calcestruzzo a

rispondere alle sollecitazioni di compressione e soprattutto a quelle

di trazioni, quando si hanno carichi orizzontali dovuti al vento o

scosse sismiche oppure quando siamo in sollecitazione deviata (?).

Invece le staffe orizzontali, costituite da tondini di ferro di piccolo

diametro (ossia Φ 6 e Φ8 mm, raramente Φ 10), vengono avvolte

intorno alle barre verticali innanzitutto per tenerle tutte insieme e

poi per impedire che queste, sotto carico, si curvino

verso l’esterno ossia si spanciano (mentre verso

l’interno la curvatura delle barre è impedita dal

calcestruzzo). Il passo e di conseguenza il numero

delle staffe orizzontali viene garantito dalle norme

tecniche (NTC 2018) che indica appunto quale sia il

passo minimo delle staffe orizzontali che risulta

comunque sempre in funzione del diametro dei

tondini delle barre.

staffe

Le possono essere di due tipologie ossia:

indipendenti tra loro: nel caso specifico (in immagine) si ha

 questo pilastro quadrato con 8 tondini di armatura verticale e

delle staffe che tengono il tutto insieme, le due parti terminali

della staffa orizzontale vengono in un angolo piegati così da

ancorare maggiormente la staffatura al tondino di acciaio

verticale.

continue ad elica

 : si può inoltre

avere quest’altra conformazione

costituita da una staffatura continua

ad elica, la quale arriva già

direttamente sotto forma di elica in

cantiera e deve essere quindi

soltanto messa in opera.

Si può inoltre avere con un pilastro

poligonale la staffatura di lato.

NOTA

: Questi appena indicati sono le

diverse tipologie di staffature che

possiamo rinvenire in un pilastro.

staffe continue ad elica

Le giungono in

cantiere in spire compresse che vengono

allungate fino a ottenere il passo di staffa

desiderato e poi legate alle barre verticali

mediante filo di ferro. Vengono usate perlopiù

quando le barre verticali sono disposte

secondo un perimetro circolare o quadrato Le

.

norme stabiliscono che per quanto riguarda il

passo delle staffe continue ad elica non deve

essere inferiore a 1/5 del diametro del nucleo di calcestruzzo

compreso fra i ferri verticali.

staffe separate

Diversamente le sono più

economiche di quelle continue ad elica e

vengono usate anche quando i ferri

d’armatura sono disposti in circolo. Si usano,

però, perlopiù quando le barre verticali sono

disposte secondo un perimetro rettangolare.

La distanza è pari a 10 volte il diametro delle

barre di armature, oppure pari alla metà della

minima sezione trasversale del pilastro, se

questa è inferiore a 10d; ovviamente tutto

questo è regolato dalle norme tecniche precisamente dalle NTC del

2018.

Nell’analisi delle strutture in armatura, si è visto che man mano che

si saliva in altezza la sezione della muratura poteva diminuire

poiché il carico andava anch’esso via via a diminuirsi, infatti il

carico che doveva sopportare l’ultimo piano era inferiore risetto a

quello del piano terra. Ebbene, ciò accade anche per strutture

intelaiate poiché si riduce la sezione dei pilastri arrivando ad una

riseghe

sezione minima di 0,25 x 0,25 m per l’ultimo piano. Tali

vanno realizzate in modo tale che la risultante dei carichi relativa ad

ogni sezione resti baricentrica (come nel disegno a sinistra) mentre

non è possibile quando siamo di fronte a pilastri perimetrali (come

nell’immagine a destra), ossia quando la risega non è speculare o

simmetrica in entrambi i lati.

In merito all’armatura quando si ha una risega avviene il cosiddetto

ammarro dei ferri longitudinali ovvero viene fatto in modo che il

prolungamento dei ferri del pilastro inferiore si sovrappongono a

sovrapposizione di almeno 30

quelli del pilastro superiore, con una

volte il diametro del tondino ripiegandone poi l’estremità ad uncino.

In determinate situazioni di natura statica o strutturale possono

essere sfruttate delle sorte di

cerniere nei collegamenti definite

“semicerniere”. Quest’ultime si

ottengono incrociando ad “X” (come

in immagine) i ferri longitudinali

dell’armatura. Solitamente tali

sistemi possono essere perfezionati

interrompendo il getto di

calcestruzzo in corrispondenza della

cerniera, utilizzando delle lastre di

piombo o feltro bitumato e poi

staffando in maniera molta robusta

le armature terminali del pilastro

così da andare a diminuire o andare a circoscrivere il più possibile i

carichi nel punto di contatto della struttura. Questa soluzione risulta

essere non molto impiegata.

1.3 Getto dei pilastri

Una volta realizzata la cassaforma, una volta predisposta

l’armatura, si può andare a realizzare il getto di calcestruzzo che

solitamente viene interrotto quando bisogna poi realizzare la trave

orizzontale e costruire di seguito l’orizzontamento, il solaio.

Solitamente le strutture di fondazione, i pilastri, ecc… devono

essere realizzati senza l’interruzione di getto, risulta chiaro e ben si

comprende che realizzare l’interruzione del getto in un pilastro non

è certamente un dato a favore per la solidarietà dell’elemento

verticale o della struttura in elevazione. Quindi, quando bisogna

realizzare l’interruzione di getto vi deve essere l’accortezza di

andare poi a corrugare la superficie indurita del calcestruzzo

precedentemente gettato, in modo tale che quando si va a

realizzare superiormente il getto per la nuova costruzione si ha una

maggiore solidarietà tra i vari elementi. Altra accortezza da

adempiere è che l’interruzione e la ripresa del getto debba avvenire

nelle zone meno