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Il rendimento e la produzione teorica di un escavatore

dipendono dal volume a colmo della benna, dal coefficiente

di riempimento della benna (r), dal coefficiente di

rigonfiamento (s) e dal tempo di ciclo (T ):

C

P = V (r/S) (3600/T )

T C

La produzione effettiva può esser data dal prodotto di P con il

T

coefficiente di rendimento del cantiere (f) o mediante l’analisi

della produzione ottimale della macchina in condizioni

standard (informazione fornita dai produttori) con opportune

correzioni: P = P ∙ f = P ∙ f ∙ α ∙ β ∙ γ

E T OTT

Con α = rotazioni differenti rispetto al 90°, β = benna diversa

da quella diritta, γ = profondità diversa da quella ottimale.

Sarebbe opportuno valutare anche un’eventuale correzione

legata all’abilità ed alle capacità degli operatori.

Il miniescavatore, o bobcat, è un macchinario di piccole

dimensioni e di limitate capacità di scavo; sono molto

efficienti per spazi ristretti o piccole lavorazioni, come

giardinaggio, canalizazioni, zone densamente abitate. Può

essere impiegato anche per operazioni di demolizioni o

perforazioni di manufatti di piccola dimensione, riempimento

di piccoli scavi.

Pala meccanica (va e torna, come un veicolo).

La terna è dotata di una benna di caricamento nella parte

anteriore e di un braccio meccanico posteriore (caricatore

anteriore ed escavatore posteriore); questa macchina è

utilizzata per lavori di piccola entità, soprattutto in ambito

agricolo o per spazi circoscritti. È particolarmente funzionale in

quanto non necessita di montaggi di accessori (perché

dotata di entrambi), ma soprattutto una grande versatilità

data dalla postazione di comando semplicemente ruotabile a

seconda della funzione desiderata. Anche in questo

frangente possiamo avere un telaio rigido o articolato; grande

efficienza nella movimentazione, un po’ meno per quanto

riguarda lo scavo in profondità di materiali compatti.

Entrambi i macchinari proposti devono avere un carico

massimo pari alla portata prevista o al “volume raso”, in

quanto per legge non si possono trasportare materiali

sporgenti.

Trasporto Gli autocarri sono dei mezzi di trasporto su strada; sono dotati

di cassone ribaltabile e si distinguono a seconda della

capacità di carico. È necessario programmare in modo

accurato il percorso da eseguire, in quanto il cospicuo carico

gravitazionale potrebbe indurre dei problemi ai manti stradali.

I dumper hanno una dimensione maggiore, delle ruote più

pesanti e robuste per cave e miniere; possono, infatti, spostarsi

su terrenti accidentati e non pavimentati, in genere non

possono circolare su strada. È caratterizzato da pneumatici di

grandi dimensioni, a bassa pressione e larghezza accentuata

(maggior impronta a terra per l’aderenza), ma anche un

raggio di curvatura ridotto; anch’essi si classificano per

capacità di carico volumetrica.

L’apripista (o dozer) esercita una trazione o una spinta

mediante un attrezzo montato sulla macchina stessa (quindi

fissa); è in grado di scavare e trasportare per trascinamento

per distanze fino a 100 m. Può essere gommato (maggiori

velocità) o cingolato (garantisce miglior aderenza), è dotato

di una lama tagliente concava; il corpo macchina è un

trattore di grande potenza. A seconda dell’inclinazione della

lama hanno diverse definizioni.

La durata del ciclo dipende dalle distanze percorse e dalle

relative velocità (t = d/v): in particolare abbiamo fasi in cui la

Scavo e trasporto lama è in posizione di taglio, in posizione di trasporto, fasi di

ritorno, oltre a tempistiche ulteriori dovute a abbassamento

lama, cambi di velocità e direzione.

Scavo, trasporto,

carico e scarico Le ruspe (caricatore) hanno un cinematismo anteriore e sono

dotati di benna per operazioni di scavo e carico; è

particolarmente efficace nella movimentazione e nello scavo

di terreni a livello del piano di appoggio o superiore (quote

sottostanti prestazioni minori). Sono macchinari molto versatili,

data la vasta gamma di accessori disponibili, come ad

esempio forche di sollevamento, ganci per la movimentazione

di carichi. Si suddividono in pale caricatrici cingolate,

gommate con telaio rigido (rilevante capacità di spinta,

girano anche le ruote posteriori, duplici assi sterzanti),

gommate con telaio articolato (sterzata agevolata dalla ralla

centrale tra cabina e castello di carico, meno efficiente, per

terreni sciolti) o minipale gommate (ingombro ridotto, velocità

di spostamento, scarsa capacità di spinta, si usa soprattutto

per la movimentazione di materiale). In generale, hanno una

postazione di guida con struttura di protezione contro il

ribaltamento, il rovesciamento (ROPS) e la caduta di oggetti

(FOPS), insonorizzata e con cinture di sicurezza antivibranti.

Solitamente si cerca di accostare il più possibile l’autocarro

alle aree di carico, in modo da sfruttare al meglio i tempi.

Il ciclo, in questo caso, abbiamo fasi di carico, manovre a

pieno carico, trasporto a pieno carico, scarico e ritorno a

vuoto: è possibile definire il “ciclo base” come la somma delle

fasi di carico, manovra e scarico; ovviamente il trasporto

dipende dalle caratteristiche della macchina (potenza,

gommatura) ma anche dalla morfologia del terreno.

(minipala, ruspa)

Livellamento Livellatrice

Costipamento Rullo gommato, liscio, dinamico e a piedi costipanti

Gli argani sono degli apparecchi atti ad esercitare uno sforzo di trazione (verticale o

orizzontale): sono costituiti da un tamburo, su cui si avvolge la fune, il quale viene fatto

ruotare per mezzo di un motore elettrico o a combustione interna (raro); sono importanti

gli elementi frenanti e quelli di sicurezza per un arresto immediato. Possono essere a

cavalletto o a bandiera.

I paranchi agiscono in modo similare ad una serie di carrucole (trazione verticale o

limitato tiro orizzontale – N carrucole daranno una forza di Q/N): generalmente, si

montano su carrelli mobili o travi in acciaio.

I martinetti, anch’essi predisposti per il sollevamento, si differenziano per l’elevata

capacità di sollevamento dal basso verso l’alto (tipo un cric per le auto), per brevi

distanze: possono essere idraulici (pompa a comando manuale-elettrico) o meccanici

(con asta a cremagliera con manovella).

La gru a torre è utilizzata per il sollevamento ed il trasporto di carichi, a servizio di vaste

aree: può traslare alla base per mezzo di rotaie, può ruotare, può traslare il carrello lungo

la freccia e calare il gancio.

1. Base/basamento: può essere fissa o mobile su rotaie, solitamente è zavorrata,

fissata su massicciata in pietrisco o inglobata in una soletta in CLS.

2. Torre/pilone: solitamente è composta da una struttura reticolare, per altezze fino a

200 m (se sopra i 40-50 m è necessaria una serie di ancoraggi al suolo).

3. Braccio/freccia: supporto del carrello scorrevole; in alcune gru può avere

inclinazione variabile per garantire una maggior altezza di sollevamento.

4. Controbraccio/controfreccia: è quell’elemento opposto dotato di zavorramento.

5. Cuspide (nel caso non ci sia si definiscono “gru topless”).

6. Carrello/bozzello: in corrispondenza della freccia vi sono delle bandierine indicanti i

vari limiti di carico (quelle moderne hanno un sistema di blocco automatico in

relazione al carico).

È importante garantire adeguata stabilità contro la pressione del

vento: in esercizio (quindi con carico) e a vuoto.

La gru automontante si autospacchetta da sé, particolarmente

indicata per i centri urbani. Viene posizionata e preparata da un

operatore specializzato, seguendo una precisa sequenza riportata

dal produttore; hanno il vantaggio di un minor ingombro ed una

velocità di montaggio, ma anche altezze e carichi ridotti.

La gru a portale è simile ad un carroponte, ovvero un telaio a

portale (fisso o scorrevole) con un paranco. Le gru Derrick sono

caratterizzate da notevoli portate ed altezze di sollevamento; sono movimentate da

argani che comandano le funi di sollevamento e di rotazione del braccio.

Le autogrù sono semplicemente delle gru installate su autotelai (autocarro o dumper);

sono dotate di torretta girevole a 360°, con braccio telescopico estensibile a cui poter

connettere un eventuale prolungamento. Quando in posizione di lavoro risulta opportuno

ricorrere agli stabilizzatori, in modo da estendere la base d’appoggio ed aumentare la

prestazione (maggior carico ed altezza); la capacità di sollevamento dipende

dall’altezza e dall’inclinazione del braccio. Sono classificate in funzione della portata.

Capitolo 5 – Scelta delle Macchine – Trasporto e Messa in Opera del CLS:

Negli ultimi anni, ormai, si tende ad evitare il confezionamento in opera del CLS a favore

del preconfezionamento in stabilimenti capaci di produrre grandi quantitativi di materiale

in poco tempo. Ovviamente le modalità e la durata del trasporto, ma anche le condizioni

ambientali, influiscono sulle caratteristiche finali del prodotto; i principali rischi sono:

• Segregazione del CLS dovuto ad eccessive vibrazioni;

• Inizio del processo di presa, quindi indurimento;

• Disidratazione per esposizione a vento e sole, dilavamento (diluizione) per contatto con

pioggia;

• Variazioni del tempo di presa a seconda delle differenze di temperatura in ambiente.

La lavorabilità dell’impasto cementizio, quindi la progressiva evaporazione dell’acqua di

impasto e accelerazione dei tempi di presa, viene meno all’aumentare della durata del

trasporto, della temperatura o al diminuire dell’umidità. Per climi caldi ed asciutti è

possibile ricorrere ad additivi atti a ritardare i tempi di presa; la suddetta lavorabilità è

funzione della tipologia di aggregati impiegati nel mix design, in particolare si valuta la

relativa porosità (l’assorbimento di acqua fa perdere fluidità) e tessitura (se ruvidi e

spigolosi fanno perdere lavorabilità). Infine, anche il rapporto a/c ha ripercussioni sulla

lavorabilità: con un basso rapporto, infatti, i tempi di presa sono ben più contenuti.

Per tutte queste ragioni, nelle fasi di trasporto ed all’arrivo in cantiere, è possibile

aggiungere un quantitativo di acqua per compensare le perdite dovute

all’evaporazione, all’assorbimento ed all’idratazione; in media, per un trasporto agevole,

si consiglia un raggio d’azione di 30 km circa (massimo 50 km).

L’autobetoniera è il veicolo adibito al trasporto del CLS dalla centrale di betonaggio al

cantiere: il materiale è contenuto in un tamburo rotante (sia quando il veicolo è in

movimento sia quando è fermo); al momento dello scarico il senso di rotazione viene

invertito. È possibile associare l’autobetoniera ad un sistema di pompaggio snodabile che

garantisca una riduzione di tempi di lavorazione. Il materiale viene accompagnato da

una bolla di consegna che attesta le caratteristiche del conglomerato in uscita dallo

stabilimento; all’arrivo è necessario registrare l’ora di arrivo del veicolo in cantiere, il

quantitativo di acqua aggiunta durante il tragitto o in cantiere, effettuare un controllo

dello slump (verifica di lavorabilità entro dei limiti di accettabilità previsti in sede

contrattuale, mai sotto i 10-15 cm).

Nelle fasi di messa in opera è necessario verificare che il materiale risulti distribuito in modo

omogeneo all’interno delle casseforme, evitando la segregazione dell’impasto.

Il CLS preconfezionato può essere pompato direttamente dall’autobetoniera: minori

tempi di posa e possibilità di raggiungere altezze e posizioni più difficoltose; è necessario

garantire adeguate misure di sicurezza, in particolare per gli operatori preposti alla

movimentazione e al supporto della tubazione (rigida lungo il suo sviluppo, flessibile nella

parte terminale, per evitare spinte eccessive). Per la valutazione di una stazione di

pompaggio è necessario considerare un diametro massimo dell’aggregato < 1/3 di quello

del tubo, il peso dell’aggregato deve essere compatibile con i limiti legati al diametro e la

potenza deve essere sufficiente. Le pompe possono essere di tipo meccanico, idraulico o

pneumatico; in base alla struttura di supporto possono essere fisse, carrellate, autocarrate

o abbinate all’autobetoniera (autobetonpompa).

Capitolo X – Strumenti Topografici:

Il tracciamento è la materializzazione ed il trasferimento del progetto sull’area di

riferimento. Il tracciamento generale è sicuramente di grande importanza e

responsabilità, in quanto stabilisce l’impronta perimetrale dell’edificio e quindi le distanze

dagli altri fabbricati o dalle strade massimizzazione del livello di competenza (che sarà

magari minore per tracciamento di dettaglio).

Il rilievo è la raccolta delle informazioni necessarie a caratterizzare geometricamente gli

organismi edilizi o porzioni di territorio (topografia); sono effettuati per verificare le

preesistenze o anche per motivi fiscali (frazionamenti, divisioni territoriali).

A volte per tracciare è necessario rilevare per avere dei riferimenti: ad esempio le quote si

riferiscono tutte al piano del marciapiede, ma nel caso di assenza di marciapiede si

concorda con l’amministrazione per impostare una quota base, ovvero la cosiddetta

consegna dei punti fissi di linea di livello.

Lo squadro e l’agrimensorio è di origine romana, viene utilizzato nelle attività

agricole o nella divisione dei terreni: è un cilindro metallico con delle incisioni,

viene posizionato su un palo e, una volta messo in bolla con le 3 viti calanti,

riesco a verificare l’inclinazione di alcuni elementi secondo angoli noti; non è

uno strumento di misura.

Il livello ottico, anch’esso non corrispondente ad uno strumento di

misura, è una derivazione dello squadro; una volta messo in piano

posso visualizzare con il cannocchiale (ruotabile di 360°) tutti i punti

appartenente al piano orizzontale di riferimento, quindi riportare in

orizzontale le varie quote. Gli angoli topografici, in scala

sessadecimale, hanno un verso orario. L’autolivello a livello

concettuale è identico al livello ottico; la differenza è dovuta alla

ricerca automatica della verticale e quindi dell’asse ottico orizzontale del

cannocchiale.

Il teodolite o tacheometro ha due gradi di libertà, ovvero rispetto al livello ottico

ha la possibilità di ruotare rispetto al piano orizzontale (cerchio orizzontale,

azimut) ma anche in verticale (intorno ad un asse orizzontale – cerchio

verticale, zenit); è utilizzato per ricavare coordinate angolari polari rispetto al

punto in cui è posizionato lo strumento. Anche in questo caso possiamo avere

gli autoteodoliti.

La stazione totale ha in aggiunta un distanziometro elettrottico,

che garantisce la restituzione delle 3 dimensioni caratterizzanti il

punto (2 angoli ed una distanza); con un segnale ad IR si

trasmette un segnale al centro di un prisma, o mira (posto in

corrispondenza del punto da rilevare), che riflette tale raggio

permettendo di misurare la distanza tra lo strumento stesso e la

mira.

Le stazioni GPS basano la propria rilevazione sulla posizione della propria mira,

indipendentemente da quella della stazione stessa (misurazione rispetto a se stessi e

rispetto ad una rete di riferimento, posizioni relative). Si utilizzano praticamente solo in

cantieri dimensionalmente molto estesi.

Il doppio-metro è lo strumento in

legno avvolgibile; la stadia è un

elemento rettilineo per la misurazione

(approssimazione di ½ cm). Con il filo

a piombo è possibile far misurare i fuori piombo: in particolare faccio pendere questo

strumento di una quota nota segnata, il punto corrispondente lo misuro da quel punto di

quota nota.

La bindella è un rotolo di nastro metallico millimetrato; a seconda della

distanza di rilievo si raccomanda una determinata tensione da imporvi.

La livella laser, in seguito ad una messa a piombo, è uno strumento in grado di proiettare

una quota in verticale, al fine di garantire l’orizzontalità di alcuni elementi (es. piedini di

sostegno di pavimento galleggiante).

L’allineamento è il tracciamento e la materializzazione della proiezione parallela di una

linea (es. facciata posta a 5 m dalla strada); il riporto di quota, invece, è la

materializzazione di una quota altimetrica rispetto al punto fisso di riferimento. La verifica

di ortogonalità viene effettuata mediante l’applicazione di nastri metallici in

corrispondenza di 4 picchetti costituenti un quadrilatero, quindi l’eventuale uguaglianza

della distanza delle diagonali stesse corrisponde ad un’ortogonalità degli elementi.

Per realizzare riporti in verticale di allineamenti si utilizzano i fili a piombo per le piombatura

accoppiate; vedere PDF (1:20 – part1): montando dei cavalletti, con dei chiodi e un filo

metallico sospeso posizionato sull’allineamento desiderato, proietto l’allineamento

desiderato sul fondo. Per evitare la propagazione degli errori, quindi la somma progressiva

delle varie entità, si tende a riferire tutti i vari allineamenti a quello principale (errore si

mantiene circa costante per tutti gli allineamenti da realizzare), non ad un altro

allineamento realizzato poco prima. Per verificare un allineamento è possibile ricorrere

alla capacità del teodolite di ruotare in verticale: se tutti i punti che vedo appartengono

al piano verticale del teodolite allora il piano visualizzato è a piombo.

Per un riporto in orizzontale, come ad esempio la posa di un solaio, si usa segnare un

righello su una parete (ad esempio quella del vano scala) che funge da quota di

riferimento all’aumentare dell’altezza dell’edificio (non lo riferisco più al piano

campagna): mediante lettura della stadia si riportano le quote desiderate sul piano della

parete stessa (eventuale proiezione con incisione a matita o gesso di una linea indicante

l’orizzontale).

Per tracciare un ortogonale o una parallela si utilizza il principio delle squadrette: in

cantiere, invece, si utilizza il nastro metallico.

Le tolleranze con cui vengono definite le condizioni di accettabilità dipendono dalle

esigenze tecniche legate al prodotto o all’elemento tecnico (statiche, estetiche,

funzionali).

Si consideri, in fase di programmazione operativa, che per un tracciamento di una villetta

ci si impiega circa mezza giornata; per la realizzazione di un cavalletto di legno sono

coinvolti 2 carpentieri ed un tecnico. Può accadere che i due cavalletti necessari alla

proiezione del nastro metallico sono troppo lontani fra loro, per cui il cavo utilizzato si

spezzerebbe: in questo caso, è possibile ricorrere ad un cavalletto intermedio che

riproduca la continuità. Nonostante i materiali e gli strumenti impiegati per il tracciamento

siano in grado di assicurare un livello prestazionale teorico, in cantiere la realtà parla di

errori e discostamenti differenti (alcune volte la realtà pratica è incompatibile con le

esigenze espresse in sede contrattuale circa la tolleranze ammissibili).

Lo sbadacchio, o sbaggio, è una sorta di treppiede metallico installato dietro il cassero di

una parete per una funzione di sostegno. Le cravatte dei pilastri sono delle cerchiature

utilizzate per rinforzare i casseri in fase di getto dei pilastri (eventuale spinta).

Capitolo 7 – Automazione del Cantiere:

L’aleatorietà del processo edilizio (approccio probabilistico) comporta una pluralità di

modalità operative con cui realizzare uno stesso elemento. In generale si può parlare di

risultati incerti, sicuramente non precisi e garantiti come una produzione seriale come nel

mondo dell’industria. Un’altra differenza evidente tra i due settori consiste nel rapporto tra

macchina ed uomo, in quanto in cantiere le lavorazioni possono essere eseguite con

ugual risultato mantenendo diversi utilizzi di risorse meccaniche (tasso di

meccanizzazione), il tutto influenzabile da fattori contestuali non trascurabili. Inoltre il

contesto rappresenta un elemento fondamentale con cui analizzare le modalità

operative e gestionali dell’edilizia: basti pensare alle tecniche costruttive in Africa, le

misure di sicurezza adottate lì sono approssimative ma efficaci in base alla loro

conoscenza (se sulla capanna usi delle scarpe antinfortunistica rischi di sfondare tutto, vai

scalzo!), pertanto le valutazioni sono relative al contesto.

L’organismo edilizio è un complesso di tecnologie più o meno elaborate a seconda del

contesto di realizzazione; la qualità finale dell’opera è principalmente legata alla qualità

operativa, quindi dalle modalità di installazione ed esecuzione. La produzione industriale è

semplicemente l’impiego di lavoro, quindi energia, volto all’elaborazione di una materia

prima per ottenere un output di valore maggiore, quindi utile. Per quanto concerne il

mondo dell’edilizia si è fatto enormi passi avanti, in particolare per le modalità realizzative

ed il prodotto finale: gli operai sono stati rimpiazzati sempre più da macchinari di estrema

precisione, pertanto il risultato finale in serie è garantito per una prestazione molto

affidabile. Inoltre negli ultimi tempi si può considerare una tendenza verso produzioni di

tipo su commessa (massima qualità mirata alle esigenze specifiche di quel progetto), non

più volte a creare un magazzino di stoccaggio (produzione continua, sperando di

vendere) o per cataloghi (produzione che prende vita in seguito all’ordine).

La produzione edilizia in cantiere, però, è caratterizzata da imprese sempre meno

specializzate (in relazione allo sviluppo di tecniche costruttive e materiali sempre più

elaborati). Il cantiere è un prototipo unicamente legato al contesto di riferimento, quindi

un progetto non può essere replicato perfettamente in un altro luogo, subirebbe delle

modifiche progettuali, gestionali.

Uno stesso elemento può avere diversi rapporti con una tipologia di oggetti: a seconda

della modalità di giunzione, ad esempio, implicano molte considerazioni di tipo

economico, operativo, sicurezza: la modalità realizzativa più veloce, solitamente, è la più

pericolosa, quella più sicura di solito è quella più costosa. I componenti edilizi, quindi, sono

il risultato di processi industriali (ovvero avvenuto in stabilimento) o di processi

industrializzati (ottimizzazione del processo produttivo).

Pertanto in edilizia ci troviamo di fronte ad una variabilità in termini di qualità/costo (es.

piastrelle di 1° categoria che costano di più), ma anche flessibilità dimensionali e

morfologiche per la messa in opera quindi si devono considerare degli aspetti legati

alla geometria e alle dimensioni, alla tipologia dei giunti e alla qualità dei componenti.

Si sottolinea come il giunto sia l’entità spaziale, ovvero il luogo dove si incontrano due o

più prodotti edilizi, il dispositivo di giunto è l’entità fisica per mezzo della quale può

avvenire questa unione (possiamo avere il giunto senza dispositivo, semplice appoggio). Si

distinguono giunti umidi (malte) e sistemi di giunzione a secco (chiodi, viti o bulloni),

solitamente più complessi.

L’evoluzione del processo produttivo, come detto, non riguarda solo il prodotto finale; da

un lato abbiamo sicuramente una qualità più affidabile e controllata, costante e

garantita. La produzione in serie icastica è basata su una efficacia rappresentativa,

tradotta in termini di serialità di prodotti morfologicamente e dimensionalmente uguali

con le stesse prestazioni. La produzione in serie analogica è simile ma permette una

maggior varietà di prodotti modificando un po’ le caratteristiche prestazionali,

dimensionali o morfologiche (es. gamma di piastrelle): in questo modo si garantisce

maggior flessibilità e versatilità a seconda delle esigenze di collocazione. A riguardo si

sottolinea la tendenza verso una produzione discontinua o direttamente su commessa: la

personalizzazione in funzione delle proprie esigenze costruttive rende sicuramente più

flessibile e funzionale l’intero processo produttivo; si sottolinea come non tutti i prodotti

possono essere prodotti secondo questo modello (es. blocchi di laterizio).

La nuova rivoluzione in termini produttivi riguarda l’informatizzazione del processo: il

risultato più evidente è sicuramente l’automazione, ovvero tecnologie in grado di gestire

autonomamente le macchine ed il processo riducendo la necessità di intervento umano.

Attualmente si stanno sempre più sviluppando i cyborg, l’unione tra elementi artificiali e

organismo biologico in grado di sostituire la manodopera umana: in realtà questi non

sono né totalmente organici né totalmente meccanici, ma degli esseri umani potenziati

con un cervello elettronico.

Un sistema di produzione flessibile (FMS) è in grado di realizzare con l’automazione un

processo di produzione di prodotti differenti: un computer centrale coordina tutte le

operazioni, il resto sono macchine, collegamento ai magazzini, sistema di sostituzione

degli utensili necessari, con controllo di produzione integrato da un sistema automatico di

controllo e gestione. Il FMS è parte del CIM (computer integrated manufactoring), ovvero

il sistemi di produzione automatizzato, dalla progettazione alla produzione.

In particolare si richiamano gli importanti strumenti di ingegnerizzazione, quindi

progettazione ed analisi (CAE – computer aided engineering) quali CAD (computer

aided design), utili alla modellazione, simulazione e calcolo; affiancato troviamo il sistema

di produzione vero e proprio, ovvero l’FMS: all’interno si possono identificare le tecnologie

del CAM (computer aided manufacturing) e i software di gestione della produzione.

Il grado di meccanizzazione del cantiere varia in funzione della natura delle lavorazioni,

dal contesto e dalle esigenze operative; per quanto riguarda l’automazione nel campo

dell’edilizia è necessario approfondire l’ambito della costruzione integrata (CIC –

computer integrated construction), ovvero il trasferimento del CIM in cantiere. Questi

strumenti sono volti ad incrementare il livello di progettazione, ottimizzando la gestione

delle informazioni, delle risorse ed il coordinamento massimizzazione del grado di

meccanizzazione (umani praticamente assenti, per lo più gestiscono il sistema di controllo

centrale):

• Integrazione della progettazione e della programmazione, quindi i 3 diversi livelli di

progettazione, stima dei costi e programmazione dei lavori;;

• Automazione della produzione dei componenti edilizi, che può avvenire a piè d’opera

oppure in stabilimento, magari con un processo automatizzato CIM.

• Automazione del cantiere, è indicata per specifiche tipologie e tecnologie costruttive,

in particolare edifici multipiano, soprattutto di forma regolare ed in acciaio.

L’automazione può essere completa o parziale, ovvero con specifiche mansioni (robot

muratori, intonacatori, saldatori). Per quanto riguarda il sistema automatizzato questo si

occupa del trasporto delle varie componenti dallo stabilimento di prefabbricazione a piè

d’opera, dello stoccaggio, del trasporto interno al cantiere, posizionamento, posa in

opera, assemblaggio e montaggio.

Se fino ad ora avevamo più stabilimenti in cui si assemblavano i vari componenti ora

abbiamo a che fare con un sistema integrato unitario completo, formato da più sistemi

tecnologici, in grado di gestire la progettazione, la programmazione ed il management di

un intervento edilizio. Come detto l’unica presenza umana è in posizione di controllo e

supervisione; a riguardo si evidenziano i sistemi SMART. Tutti questi sistemi prevedono delle

tecnologie costruttive e dei particolari appositamente studiati per facilitarne

l’assemblaggio in opera; il tutto è composto da una piattaforma operativa, delle torri di

sollevamento dotate di martinetti idraulici (simile ad un carroponte) e gru, copertura ed

involucro per proteggere il luogo di lavoro. La fondazione è necessariamente da

realizzare con manodopera umana; si evidenzia come la procedura prevede prima il

montaggio del sistema automatizzato, poi l’involucro esterno (non facciata dell’edificio

ma protezione del sistema) e solo successivamente elevazione-solette-chiusure-partizioni.

Il fulcro fondamentale di un complesso così elaborato è sicuramente il sistema integrato di

gestione delle informazioni, che vengono monitorate in tempo reale in relazione ad ogni

tipo di operazione in corso.

Il sistema ABCS è simile, si differenzia per una gestione di tipo visiva resa possibile da una

serie di telecamere installate in cantiere.

L’utilizzo dell’intelligenza artificiale ha reso possibile l’introduzione di umanoidi, sempre più

simili all’essere umano, in grado di eseguire le mansioni più faticose con estrema facilità,

come gli esoscheletri (sono in grado di incrementare la capacità dell’operatore di 20

volte).

BIM = building information modeling = sviluppo ed analisi di modelli virtuali

multidimensionali digitali consente di avere una progettazione e programmazione

complessiva a partire da sistemi disaggregati come ad esempio delle stratigrafie.

Just in time = approccio filosofico di produzione in cui gli slittamenti sono tutti nulli,

pertanto ogni passaggio segue quello precedente, senza perdite di tempo.

Robot = automa meccanico comandato da un cervello elettronico.

Capitolo 8 – Coordinazione Dimensionale:

La coordinazione dimensionale è una branchia della geometria atta ad istituire una

correlazione tra le forme in modo da limitare gli interventi di adattamento e tagli in

cantiere. Perché questo sia possibile è necessario possedere un sistema di tolleranze

dimensionali e un modello di giustapposizione (affiancamento, accostamento,

combinazione) che sia in grado di assecondare le necessità tecnologiche di

quell’elemento considerato.

Lo spazio generale di coordinazione è composto dallo spazio teorico dell’elemento

costruttivo più quello destinato ad assorbire la variabilità dimensionale di questo stesso,

quello necessario a consentire i giochi funzionali per il montaggio e i giunti funzionali per la

connessione con altri elementi contigui. Tali grandezze si ritengono indipendenti, le varie

tolleranze relative alla dimensione dell’elemento (quindi di fabbricazione), di messa in

opera e inerente (effetti differenziali dell’elemento) sono soggetti a variabilità, quindi

dipendenti, dovuta alla qualità operativa.

A riguardo si può classificare il prodotto secondo una scala gerarchica, materiali

(dimensionalmente indefiniti, mattoni), semilavorati (cartongesso) ed elementi semplici

(serramenti). Il giunto è il luogo in cui due prodotti edilizi si incontrano; la modalità di

connessione può avvenire con o senza dispositivo di giunto.

Le incertezze dimensionali si suddividono in errori di fabbricazione ed errori di posa in

opera:

• L’errore può svilupparsi linearmente lungo un lato dell’elemento, in corrispondenza di un

angolo, presentare errori di planarità, svergolamento e parallelismi.

• La posa in opera si concentra su aspetti operativi come il tracciamento (posizione ed

orientamento) o di posizionamento dell’elemento (orientamento, verticalità/orizzontalità).

Negli anni 60 è stato fondato il gruppo internazionale per la modularità con cui è stato

possibile definire il modulo di base pari a 10 cm. La coordinazione dimensionale modulare,

quindi, permette di produrre componenti secondo una gamma dimensionale ridotta; si

considerino delle grandezze ottenibili mediante il modulo M stesso, quindi ¼ M, ½ M, 3M,

6M, 12M. Il sistema di dimensioni di coordinazione è strutturato secondo entità

dimensionali il cui valore è multiplo di una delle grandezze riportate precedentemente

(grandezze modulari).

Spazio generale di coordinazione: spazio teorico dell’oggetto + variabilità dimensionale +

giunti funzionali + giochi funzionali.

Spazio di coordinazione: è lo stesso concetto ma è inteso come il parallelepipedo che

circoscrive completamente l’oggetto coprendone l’intero ingombro. Ques’entità ha

sicuramente più vincoli in quanto è necessario gestire più spazio per giustapporre 2

elementi.

Variabili indipendenti: dimensione di coordinazione (dell’oggetto) D , gioco funzionale g

C

e giunto funzionale g .

F

Variabili dipendenti: tolleranza di fabbricazione t , tolleranza di tracciamento t , tolleranza

F T

di posizionamento t , tolleranza di verticalità t , tolleranza di orizzontalità t , tolleranza

P V O

inerente t , dimensiona di fabbricazione D .

i f

In riferimento ai punti fissi, ovvero le strutture, possiamo adottare un modello di inserimento

degli elementi in luce. In particolare è possibile evidenziare diversi piani XY:

• Piani assiali verticali (asse dell’elemento considerato);

• Piano di coordinazione verticale (limite geometrico ultimo dell’elemento);

• Piani limite verticali (ultimo piano di coordinazione, quello più estremo di tutto l’edificio o

parete).

Quindi in generale si può considerare un modello strutturato secondo delle relazioni

dimensionali tra piani di coordinazione o tra interassi. Di seguito un esempio:

La parete inserita è completamente compresa nei piani di coordinazione dei pilastri; la

parete semi-inserita è parzialmente compresa. La parete a cortina è posizionata

all’esterno dei pilastri (passo strutturale = interasse diverso da luce modulare).

Il modello di giustapposizione inteso in senso verticale, invece, abbiamo 2 varianti, con

piani limite riferiti all’intradosso, per governare le finiture interne superiori (soffitti) o

all’estradosso, per governare le finiture interne inferiori (piastrelle). Tutte le misure H (altezza

misurata a partire da vari piani) devono essere modulari, le h (altezze dei vari pacchetti,

soletta e 2 finiture) devono essere multipli di ½ o ¼ di M.

La qualità, in generale, è il rapporto tra la prestazione offerta e quella attesa; in termini

dimensionali ogni elemento può essere classificato come non additivo, se funzionalmente

indivisibile, o additivo (combino più elementi per la stessa funzionalità). L’obiettivo, quindi,

è giustapporre più elementi di una dimensione di coordinazione definita generando una

dimensione critica complessiva più contenuta possibile.

Combinando 2 o più numeri (di cui almeno 2 primi tra loro) il numero critico è quello a

partire dal quale sono ottenibili tutti i numeri interi fino all’infinito mediante una

combinazione dei primi numeri la dimensione critica si ottiene per moltiplicazione del

numero critico per un fattore dimensionale δ pari a ¼ M, ½ M, M, 3M, 6M, 12M, a seconda

della flessibilità dimensionale che voglio avere.

N = (a-1)(b-1) se 2 numeri primi tra loro

C

S = N /2 – 1 al di sotto di N ci sono S numeri interi esprimibili come

CR C C CR

combinazione lineare di a e b.

D = δa D = δb Quindi da D tutte le dimensioni successive con scatti pari a δ si

a b cr

ottengono per combinazione dei termini D e D .

a b

N = P /2 se P è pari (P più piccolo dei 3 numeri consecutivi) oppure = P(P-1)/2 se P è

2

C

dispari.

Se i numeri non sono consecutivi non esiste un algoritmo matematico; per tale ragione si

utilizza l’abaco di Dunstone (2 dei 3 numeri devono essere primi tra loro): prendere i 2

numeri primi fra loro, il 3° numero è la casella, il numero critico è quello contenuto

all’interno di quella casella; se non vi è nulla all’interno di quella casella significa che

anche aggiungendo un terzo numero non è possibile ridurre il numero critico ottenuto con

i soli 2 numeri primi considerati.

In generale si può notare come a parità di numero critico si predilige il minor numero

possibile di elementi (tanto più è alto il 3° numero) in modo da minimizzare il numero di

giunti.

Per 4 numeri è necessario applicare il metodo MACC: prendendo una semiretta A

graduata con tutti i numeri interi, se ne prende un’altra (B) in cui si segnano i 4 numeri,

faccio coincidere lo 0 della B con il primo numero della A segnando tutti i numeri

coincidenti con i 4 numeri della B. Iterando questo procedimento per i 4 numeri desiderati

il solo numero non segnato corrisponde al numero critico.

Considerando un esempio progettuale si tenga presente: la stanza deve avere 51 mq di

superficie, la conformazione geometrica è accettabile se uno dei lati ha lunghezza

compresa tra 5,4 e 9,6 m; le spallette delle porte possono essere da 15 cm o da 60 cm, le

porte da 1,2 m. Si richiede di definire δ, 3 dimensioni preferenziali di coordinazione e la

dimensione critica. Le due soluzioni possibili sono con la porta sul lato lungo o sul lato

corto, a sua volta possiamo distinguere le due varianti di spallette valutate.


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Appunti di Ergotecnica edile 2 per l'esame del docente Gottfried. Il corso di ergotecnica edile 2 è quasi sempre uno scoglio durissimo da affrontare con successo: questo documento contiene gli appunti di tutte le lezioni del corso ed il contenuto del testo universitario di riferimento. Si sottolinea come le sole conoscenze relative al testo non risultino sufficienti per superare in modo positivo l'esame, quindi questo PDF si pone nelle condizioni per ovviare a tale preparazione in quanto contiene tutto il necessario per conseguire un ottimo risultato.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in ingegneria dei sistemi edilizi (MILANO)
SSD:
A.A.: 2015-2016

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher orla91 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Ergotecnica Edile 2 e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Politecnico di Milano - Polimi o del prof Gottfried Arie.

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