Le strutture intelaiate

14. Le strutture a telaio e gabbia

Introduzione

L’edificio in muratura si è iniziato a costruire e a perfezionare nell’epoca dei romani rimanendo poi inalterato nelle tecniche costruttive fino intorno all’800 ma con l’introduzione dei nuovi materiali e dell’industria a partire dalla fine del 700, qualche anticipazione, 800 abbiamo l’introduzione di un nuovo sistema costruttivo, ovvero il sistema “costruttivo intelaiato”. Questo sistema costruttivo è possibile principalmente grazie all’introduzione dell’acciaio e del calcestruzzo cementizio armato.

La novità di questi materiali a differenza della pietra utilizzata per diversi secoli è l’essere dei materiali elastici che quindi consentono di realizzare dei sistemi costruttivi completamente diversi dai sistemi pesanti della muratura. Principalmente si osserveranno la struttura a telaio e a gabbia dove il telaio è l’elemento singolo mentre la gabbia è la ripetizione nello spazio.

Dall’immagine qui corrente possiamo osservare come sia cambiato tutto nella realizzazione degli edifici poiché principalmente eravamo abituati ad osservare edifici in cui prevaleva la parte piena da quella vuota, in cui la scansione delle facciate era verticale con una corrispondenza di finestre sulla stessa verticale, cioè allineate, mentre adesso con l’introduzione dei nuovi materiali ritroviamo pieni e i vuoti che si alternano a scacchiera, prevalenze orizzontali con la presenza inoltre di grande spazi vuoti. Siamo quindi dinnanzi ad una modifica completa dell’architettura che si è succeduta nel tempo.

Prima di giungere a comprendere questa modifica dell’architettura dobbiamo necessariamente conoscere la figura di Pierluigi Nervi, uno degli ingegneri se non il più importante ingegnere italiano del 900. Egli è molto noto in tutto il mondo come fautore di alcune delle opere di ingegneria di alto livello, infatti fu chiamato in Brasile e negli Stati Uniti per poter progettare le sue strutture. La conoscenza di questa figura è molto importante poiché egli era uno dei principali esponenti che meglio seppe coniugare la struttura con la forma nelle opere di architettura, inoltre questa figura incarna quelle che sono le competenze dell’architetto, che aspiriamo nel corso.

La struttura intelaiata

L’idea di poter sostituire i sostegni verticali, ovvero i sostegni isolati e principalmente i sostegni continui cioè le spesse murature che occupavano la maggior parte del corpo di fabbrica avvenne con l’avvento di nuove tecnologie e tipologie edilizie, che si affacceranno prima in Inghilterra e poi nel resto del mondo, le quali portarono l’esigenza di spazi sempre più ampi all’interno degli edifici. Ciò è dovuto principalmente alla rivoluzione industriale che porta le industrie, tra le prime ad avere questa necessità ritroviamo sicuramente le filande, a richiedere grandi spazi aperti all’interno delle fabbriche, per poter introdurre i macchinari utili allo svolgimento delle operazioni. La realizzazione di questi grandi spazi liberi fu possibile dalla contemporanea introduzione dei nuovi materiali, dapprima quelli metallici quali ghisa e acciaio, e poi successivamente dal calcestruzzo armato.

Nota: la ghisa fu il primo materiale ad essere utilizzato per i sostegni verticali e solo successivamente l’acciaio.

Si ha quindi che nel periodo a cavallo tra l’800 e il 900 molti edifici al piano terra cominciarono a presentare al posto delle murature piene delle colonnine in ghisa che consentivano di avere degli spazi liberi, non più vincolati dalla presenza delle murature di spina e trasversali.

Si inizia a cambiare profondamente quello che è lo schema dell’edificio tradizionale, costituito dagli allineamenti di pieni e di vuoti e dalla presenza, talvolta, del porticato comportando la presenza dei sostegni isolati. La distanza fra questi sostegni era principalmente vincolata dalla possibilità di realizzare un arco, una piattabanda o un architrave, ciò non permetteva quindi di raggiungere delle distanze tra i piedritti sufficientemente ampie. Inoltre, vi era la necessità di conservare l’allineamento tra i pieni, ovvero le cosiddette “maschiature murarie” che garantivano maggiore stabilità all’edificio.

Perciò lo schema planimetrico dell’edificio in muratura era caratterizzato da delle murature trasversali e ortogonali, tra cui vi era il muro di spina, una delle murature più importanti all’interno dell’edificio. Tuttalpiù vi si poteva sostituire questa maglia muraria con degli appoggi puntuali che avevano una distanza tra di loro sempre ridotta, per poter garantire la realizzazione dei sostegni sui vani.

Si aveva all’interno dell’edificio una precisa suddivisione dei muri in muri divisori cui vi si ritrovavano tutte murature portanti eccetto i, segnati col numero 4, inoltre la muratura portante costituiva anche l’involucro dell’edificio ossia il cosiddetto muro di perimetro. Vi era poi il muro di spina di fondamentale importanza, come anche i muri di partimento che garantivano una necessaria rigidezza alla struttura muraria, rendendo l’edificio resistente alle azioni laterali.

Se si guardava all’edificio in muratura in verticale, ci si rendeva conto che le murature erano più spesse alla base e poi man mano che si saliva, queste andavano ad assottigliarsi. Esse erano le cosiddette “riseghe della muratura” che consentivano appunto questa riduzione dello spessore ovvero man mano che si saliva, i carichi della muratura stessa che doveva sopportare andavano diminuendo. Poiché la muratura del piano terra doveva sostenere tutta la muratura del primo e del secondo piano, differentemente da quella del primo piano che doveva sostenere solo quella del secondo con tutti i carichi dei solai e delle strutture orizzontali che vi gravano.

Invece se si osservano le tipologie costruttive degli elementi costruttivi degli edifici, si individua uno schema costruttivo. Questo nella maggior parte degli edifici in muratura era costituito da un piano seminterrato o interrato dove vi erano appunto le fondazioni, pilastri e archi nel caso specifico in immagine, il quale veniva svuotato dal terreno per potervi realizzare un ambiente cantinato, coperto da una volta. Il pianterreno era il più delle volte realizzato con murature piene e volte che andavano a coprire gli ambienti.

Salendo ai piani successivi al posto delle volte vi si trovavano i solai piani in legno, poiché quest’ultimi avevano un peso ridotto e non erano delle strutture spingenti, ciò comportava che diversamente dal pianterreno dove gli spessori delle murature ci garantivano un equilibrio delle spinte delle volte, ai piani superiori dove le murature si erano assottigliate il solaio, essendo una struttura non spingente, poteva essere sostenuto da tali murature sottili. Nella parte alta dell’edificio si aveva poi un ultimo solaio con la zona del sottotetto e infine il tetto vero e proprio, che nel caso specifico in immagine era un tetto a falde con capriate palladiana.

Ricordiamo che le capriate sono strutture non spingenti ed erano particolarmente innovative nel sostituire i falsi puntoni nella costruzione delle falde.

Se si osservava, invece, il prospetto dell’edificio in muratura, ritrovavamo sempre una preferenza nell’allineamento delle aperture, ovvero si preferiva il caso A rispetto al caso B, che comunque ritrovavamo in alcuni situazioni ma questo era fortemente sconsigliabile, poiché sull’apertura centrale al piano terra insisteva tutto il carico del maschio murario che comportava quindi una distribuzione meno equilibrata dei carichi.

Ad un certo punto nella scena delle costruzioni irrompono dei nuovi materiali che sono l’acciaio e la ghisa, da una parte, e il calcestruzzo cementizio armato dall’altra. Ciò comporta che essendo questi materiali elastici possono resistere a flessione e soprattutto a trazione, quindi alla muratura piena si possono sostituire pilastri e travi. I primi edifici, come descritto precedentemente, presentavano al piano terra delle colonnine in ghisa, le quali erano ovviamente collegate anche a delle travi, sempre in ghisa, si aveva che quest’ultimi erano degli edifici misti, come possiamo vedere anche dall’immagine sopra riportata.

Infatti, quest’ultima presenta una fondazione ancora organizzata su archi e pilastri in muratura mentre i piani in elevazioni sono realizzati con travi e pilastri. In questo caso, però, la tipologia dell’edificio è la stessa di quello in muratura ovvero si mantengono gli stessi allineamenti di una scatola e molto spesso si aveva che anche la facciata assomigliava in tutto e per tutto a quella di un edificio in muratura con tutte le finestre allineate. Tutto ciò, perché, inizialmente non si erano ancora comprese le potenzialità di questo materiale e quindi molto spesso si andava solo a sostituire la struttura in muratura con pilastri e travi.

Sistemi costruttivi

Per comprendere al meglio, anche da un punto di vista formale, questo cambiamento epocale che si è avuto nelle costruzioni risulta necessario chiarire con maggiore approfondimento le differenze tra tre sistemi o schemi costruttivi base, ovvero il sistema trilitico, sistema ad arco e il sistema intelaiato. Quindi deve essere chiaro come questi tre sistemi funzionano così da poter poi ricondurre ad uno di questi tre schemi costruttivi le tipologie edilizie che incontriamo.

• Il sistema trilitico: formato da due piedritti e un architrave che insiste sui due piedritti.
• Il sistema basato sul principio dell’arco e della volta: basato sempre sull’utilizzo di piedritti e un arco, un sistema spingente che collega i due piedritti.
• Il sistema intelaiato: questo sistema è formato da pilastri e una trave, di fatto sembrerebbe assomigliare al sistema trilitico ma poiché formato da materiali elastici e resistenti a trazione, non è più vincolato a dover mantenere una distanza ridotta tra i piedritti e soprattutto l