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Il calcestruzzo armato e i suoi vantaggi
Ebbene come si può osservare dall'immagine corrente, questi elementi sostituiscono le travi ma sono allo stesso modo degli elementi che resistono bene a trazione con ottime proprietà elastiche. Lo schema, quindi, è sempre quello di struttura anelastica e orizzontamenti elastici. Con l'avvento del calcestruzzo armato alla fine dell'800 oltre a isolai con struttura in acciaio si cominciano ad affacciare il solaio con calcestruzzo cementizio armato. Questo è un materiale che brevettò l'ingegnere francese Francois Henneique, il quale accoppio al calcestruzzo cementizio (che si stava sempre sperimentando in quegli anni) un'armatura con dei tondini di acciaio all'interno, poiché il calcestruzzo cementizio è una sorta di pietra artificiale che di per sé non resiste a trazione ma inglobando al suo interno dei tondini in acciaio, si otteneva un materiale in grado di resistere anche a trazione. Quindi si otteneva un.materiale che era adatto, per esempio, a realizzare (con nel caso dell'immagine sovrastante) negli edifici in muratura dei solai in calcestruzzo armato che resistendo bene a trazione potevano anche coprire luci piuttosto consistenti e garantire che i sostegni verticali si potessero distanziare maggiormente.
A3. Schema con orizzontamenti e sostegni elastici
Come terzo schema del sistema trilitico ritroviamo la sostituzione delle murature con, ad esempio, delle colonnine in acciaio e i collegamenti orizzontali sono realizzati con delle travi in acciaio (nel caso dell'immagine si ha una trave a traliccio).
Nel caso di qui fianco riportato (->) si può osservare un tubolare in acciaio su cui è appoggiata una trave a doppia T, anch'essa in acciaio.
Si ha quindi che questo schema si è evoluto ancora ritrovando sia dei sostegni che degli orizzontamenti elastici.
B. Sistema basato sul principio dell'arco e della volta
Il secondo sistema costruttivo classificabile
Il gotico si raggionse all'apice di quest'architettura basata su archi e volte, perché le cattedrali raggiungevano delle altezze notevoli ma soprattutto con delle strutture murarie molto esili, ciò grazie ad una conoscenza approfondita delle capacità costruttive degli elementi quali archi e volte, ma soprattutto grazie alle conoscenze della geometria legata a queste strutture murarie.
Con l'introduzione dell'acciaio e del calcestruzzo armato si giunge al sistema intelaiato. Da un punto di vista geometrico assomiglia al sistema trilitico ma la grande differenza da quest'ultimo è che tra il piedritto e l'orizzontamento viene realizzato un incastro perfetto. Tale incastro garantisce che questo elemento, formato a sua volta da tre elementi (piedritto, orizzontamento e ancorapiedritto), si deformi in maniera congiunta (come un unico insieme) e la caratteristica è che l'angolo fra i due elementi resta indeformato.
Tutto ciò succede per via dell'incastro che garantisce che l'intera struttura risulticome un elemento monolitico.Nel caso b), qui di lato riportato, si puòosservare un altro telaio, il qualepresenta sempre l'angolo indeformato, per via dell'incastro perfetto.Alla base invece si può avere, differentemente dal caso precedente,anche dei vincoli diversi come il vincolo cerniera. Con ciò viene aribaltarsi completamente quella che è la regola della costruzionemuraria, poiché si era abituati ad avere sempre la struttura piùspessa alla base che va poi ad assottigliarsi verso la sommità,invece con i nuovi materiali elastici (acciaio e c.a.) si può avere unoschema strutturale che ha, addirittura, l'assottigliamento verso labase del telaio, quando questo telaio viene incernierato al piede.Nota:Per poter distinguere le varie tipologie di telai dobbiamo prima ditutto sapere che l'elemento formatosoltanto da due piedritti e“portalel’architrave prende il nome di se invece si reiterano più”, portaleportali nel piano, ciò che otteniamo prende il nome di “piano”, infine se si assemblano più telai piani nello spazio otteniamo“gabbia”.l’edificio a Quest’ultima è quindi tutta formata da portaliche hanno la funzione di telai ma sono gli incastri che negarantiscono la resistenza alle azioni orizzontali e la presenza diquesti angoli indeformabili.
Esempi di diagrammi di momenti flettenti per telaivariamente caricati e variamenti vincolati.
Nell’analisi delle strutture murarie e dei suoi elementi si è introdottoil diagramma dei momenti. Quest’ultimo rappresentava il modo incui, ad esempio, l’architrave si andava a deformare quando loandavamo a caricare con un carico verticale e quindi vedevamo chesi infletteva ovvero che le fibre inferiori erano tese, le fibre superiorierano compresse
ed il massimo di questa inflessione si aveva inmezzeria. Ebbene, se questo stesso schema lo si traspone neltelaio, laddove si hanno tre elementi elastici, e si ipotizza sempreun carico uniformemente distribuito sull'architrave, si hanno dueschemi.
Il primo prevede delle cerniere alla base, le quali altro non sono chedei vincoli che permettono le rotazioni; la cerniera può esserecilindrica consentendo le rotazioni solo rispetto ad un piano oppuresferica consentendone le rotazioni rispetto a tutti i piani. Si haquindi che il vincolo cerniera permette determinate rotazioni deipiedritti rispetto alla base.
Invece nel secondo schema ciò non è possibile perché ritroviamo un vincolo d'incastro che blocca i piedritti al suolo. Altracaratteristica da dover considerare per questi due schemi, è che ilpiedritto con l'architrave è caratterizzato da un incastro perfetto, ilquale permette nonostante tutte le deformazioni che si applicano
dimantenere inalterato l'angolo di 90°. LaGli schemi che osserviamo nella seconda fila rappresentano "deformazione" di un telaio sotto l'effetto di un caricouniformemente distribuito ed evidenziamo che la deformazionevaria lievemente a seconda del tipo di vincolo ovvero se ritroviamouna cerniera o un incastro. "diagrammi dei momenti"Nella terza fascia invece ritroviamo i e simomento massimoindividua in entrambi i casi la presenza del inmezzeria, però osserviamo che mentre il diagramma dei momentinella struttura architravata in cui l'architrave era semplicementeappoggiato (o caratterizzato da un semplice vincolo di appoggio), siandava ad annullare il diagramma dei momenti in corrispondenzadegli appoggi, perché l'elemento architrave rispetto all'appoggio sisollevava e in quel caso la sollecitazione si annullava. Invece si hain questi casi (cioè quelli rappresentati in immagine nella terza fila)che essendoci
degli incastri, osservando come funziona la deformazione (riportata nella seconda fila), si ha quindi che insi inverte”, prossimità degli incastri il diagramma dei momenti “ovvero vuol dire che avviene una sorta di flesso. Ossia, nella parte centrale si ha che le fibre inferiori sono tese e quelli superiori sono compresse ma appena si arriva nel punto in cui si ha l’inversione del momento avviene esattamente il contrario, cioè nell’ultima parte della trave si avrà che saranno le fibre superiori tese e le fibre inferiori compresse. Osserviamo perfettamente ciò nella deformazione della trave, la quale forma propria questa sorta di onda o di S che porta ad invertire il momento e le fibre tese e compresse. Questa caratteristica risulta essere particolarmente importante poiché ci accompagnerà nel comprendere tutte le strutture del telaio in calcestruzzo armato e per capire anche le armature, laddove bisognerà preoccuparsi delle
sollecitazioni di trazione. Ritroviamo poi altre tipologie di schemi, che variano da quelliprecedentemente descritti, infatti nell'esempio riportato inimmagine (a sinistra) si ha un carico non più distribuito bensìconcentrato, per giunta neanche posizionato al centro. Ciò chepossiamo osservare nei vari schemi è che l'angolo di 90° noncambia mai. Nota: dare in questa fase grande importanza all'angolo di 90° eall'inversione che avviene in un telaio con vincolo d'incastro trapiedritto e architrave. Nell'immagine qui di sopra riportata, ritroviamo ancora un altroschema dove al telaio si aggiunge una sorta di mensola che sporgecon una sollecitazione, carico P proprio in punta, possiamo diconseguenza osservare come cambia ancora la deformata ma allostesso tempo osservare come ancora una volta l'angolo non cambi,questo angolo è sempre a 90° ed è indeformabile. Quindi possonocambiare gli schemi ma sesi tratta di un telaio (ovvero ha i piedrittie le travi incastrate) avremo sempre l'angolo immutato.Schema dell'edificio a gabbia
Dal portale si ottiene il telaio, dalla ripetizione del telaio si ottiene la gabbia, di conseguenza, si può ben capire qual è stata la diretta evoluzione per formare gli edifici a gabbia.
Sistema Intelaiato
Abbiamo analizzato come il sistema telaio si deformi in maniera solidale ovvero non si deforma prima la trave e poi i pilastri, bensì, si ha un'unica deformazione che si trasmette dall'architrave ai pilastri. Tutto ciò avviene perché, il nodo con l'incastro consente di trasmettere tutte le