Lezioni, Materiali e sistemi costruttivi

Materiali e sistemi costruttivi

Acciaio, cemento, laterizio, legno, vetro, materiali isolanti, cantiere.

Acciaio

Vantaggi dei sistemi costruttivi in acciaio

A livello di progetto

• Grandi luci
• Sezioni ridotte dei pilastri
• Grandi altezze di costruzione
• Elevate capacità portanti

Durante la costruzione

• Periodo di costruzione/assemblaggio ridotto
• Montaggio indipendente rispetto alle condizioni atmosferiche (non come il cemento)
• Ingombro ridotto del cantiere

In esercizio

• Grande flessibilità d'uso
• Possibilità di smontaggio
• Durata prolungata della vita dell'edificio

Tipi di travi in acciaio

1. Profilati I ed H: Questo tipo di travi è il più comunemente usato soprattutto grazie al fatto che la sua forma è particolarmente adatta ad ogni tipo di assemblaggio in quanto "ogni parte è accessibile per la bullonatura.
2. Profili a cassone rettangolare: Sono maggiormente utilizzati per i pilastri, viste le grandi forze a cui sono sottoposti. Solitamente vengono lasciati senza rivestimento.
3. Pilastri cruciformi: È un profilato formato da 4 angolari, la sua forma ne deriva il fatto che è spesso utilizzato per motivi architettonici.
4. Profilati cavi: Sono fondamentalmente di 2 tipi, rettangolari o quadrati. Per incrementare la sua resistenza viene aumentato lo spessore dell'acciaio da cui è composto.

Caratteristiche di giunzione

Per quanto riguarda il metodo di giunzione delle travi, il più usato è il sistema che comprende l'utilizzo di una piastra metallica, saldata o imbullonata su entrambi i lati in modo tale da ripartire le forze di compressione a cui è sottoposta la trave in questione. Per quanto riguarda le caratteristiche di giunzione, possiamo dire che durante la giunzione di una trave, sul luogo dell'intervento secondo la normativa UNI EN 12062 deve essere presente un personale opportunamente qualificato (con almeno il 2^° livello).

Solai

1. Solai ad un sistema di travi: Per questo tipo di solaio viene utilizzata un'orditura principale di travi in acciaio sulla quale poi verrà gettato il calcestruzzo, attraverso i modi standardizzati di costituzione di solai.
2. Solai a due sistemi di travi: Per quanto riguarda questo tipo, la prima struttura di travi è sovrastata da un'altra tessuta nel modo opposto in modo tale da costruire un "doppio strato" di orditura. L'unione di queste 2 orditure di travi, generalmente, avviene tramite dei fori sulle travi che costituiscono l'orditura principale.
3. Solai a trame combinate: I solai a trame combinate sono composti dall'orditura principale e/o quella secondaria, che si mescolano a orditure differenti (per modo di sistemazione dovuta all'edificio in questione o posizionamento diverso dovuto a diversa resistenza ai carichi da cui sono sollecitate).

Edifici a solai sospesi

Per quanto riguarda questo tipo di edifici, solitamente tutti i carichi vengono "appesi" ad un nucleo centrale in modo tale da poter ripartire i carichi a cui sono sottoposti. (Edificio amministrativo di una impresa di materiale elettrico a Saint Denis – Francia).

Protezione antincendio

Per quanto riguarda la protezione dal fuoco, alcuni pilastri vengono rivestiti da uno spessore di calcestruzzo in modo da soddisfare i requisiti REI resistendo per un determinato tempo al fuoco.

Rottura e snervamento - Diagramma

Opere importanti

• Velodromo di Berlino 1992-1998
• Hexibition Hall, Austria 1994
• Complesso Urbano di Chiswick Park, Londra 1999-2004

Il cemento

Legante idraulico prodotto per mezzo della cottura di calcare e sostanze argillose sino a clinkerizzare (silicato idraulico di calcio) + sostanze che ne regolarizzano il processo di idratazione.

Principali tipi di cemento

1. Portland: Ottenuto dalla macinazione di clinker + gesso.
2. Pozzolanico: Con l'aggiunta di pozzolana.
3. D'AltoForno: Con l'aggiunta di loppa basica d'altoforno.
4. Alluminosi: Ottenuti da alluminati idraulici di calcio.

Cemento

Conglomerato composto da una miscela di legante (cemento), inerti ed acqua. Attualmente il calcestruzzo è classificato in base alla resistenza caratteristica di rottura a compressione che varia comunemente da 250 a 400 Cmq.

Cemento armato

Tecnologia che fonde l'utilizzo di acciaio e calcestruzzo in modo tale da aumentare sia la resistenza di compressione sia quella di trazione inserendo delle barre metalliche opportunamente verificate laddove saranno maggiori le forze spingenti.

Malte cementizie

Utilizzate per realizzare allettamenti di murature, intonaci ecc.

Calcestruzzi

Utilizzati per realizzare strutture di cemento armato e cemento armato precompresso.

1. Prefabbricate: Strutture o elementi che vengono realizzati in un luogo differente da quello in cui verranno poi assemblate in opera.
2. Semi-Prefabbricate: Strutture parzialmente realizzate, che vengono posate in opera una volta arrivate in cantiere e completate tramite un getto di completamento.
3. Gettate in opera: Questo tipo di strutture viene realizzato direttamente là dove dovranno essere posizionate.

Calcestruzzo non armato

Il calcestruzzo non armato è fondamentalmente usato per la costruzione di blocchi prefabbricati, i quali verranno poi posati in opera tramite l'utilizzo di malte cementizie. Questo trova largo impiego per quanto riguarda l'arredo urbano. La tamponatura di pareti e la costruzione di strutture costruite dai blocchi in questione.

Calcestruzzo armato

Il calcestruzzo armato invece, vista la sua elevata resistenza sia a trazione e compressione, viene utilizzato per la costruzione di strutture di:

• Tamponamento
• Fondazione (pali, plinti e travi rovesce)
• Di elevazione (travi lineari, piastra solaio, volte)

Strutture Semi-Prefabbricate

• Di fondazione (pali e cavi)
• Elementi componibili (blocchi cavi in CLS)
• Elementi lineari (travi, travetti prefabbricati per solai)

Vantaggi e svantaggi

Vantaggi strutture prefabbricate

• Organizzazione del cantiere semplificata
• Velocità di esecuzione dell'opera

Svantaggi strutture prefabbricate

• Scarsa flessibilità formale e dimensionale
• Rischi di scarsa qualità estetico-formale
• Criticità dei punti di giunzione

Vantaggi strutture semi-prefabbricate

• Leggerezza e facilità nella messa in opera
• Sicurezza del cantiere
• Costi finali contenuti

Svantaggi strutture semi-prefabbricate

• Criticità nell'integrazione-collegamento delle armature ed esecuzione dei getti di completamento

Sequenzialità della realizzazione di opere in cemento armato

1. Realizzazione della cassaforma
2. Disposizione delle armature
3. Getto di costipamento del conglomerato (o a spruzzo in alcuni casi)
4. Solidificazione e stabilizzazione del getto
5. Disarmo dalle casseforme di contenimento

La maturazione

• La superficie del getto deve essere lasciata umida (soprattutto in estate) evitando così il fenomeno di "ritiro" del cemento