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UNIVERSITA DEGLI STUDI DI ROMA LA SAPIENZAPRIMA FACOLTA DI ARCHITETTURA LUDOVICO QUARONI

Tecnologia dell'Archite ura Corso C A.A. 2008/2009Prof. Alessandra Ba s

Lacciaio nellarchite uraCara eris che, funzioni e prestazioni dellacciaio

A cura dell Archite o Alessandro Viglie

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Argomen(:

1. Lacciaio

1.2 Fasi di produzione dellacciaio

1.3 Tipologie dacciaio

1.4 Stru ure in acciaio1.5 Lacciaio come elemento archite onico

1.6 Lacciaio come involucro edilizio

Obie.vi: Conoscenza delle varie tecnoligie portan e di tamponatura dellinvolucro edilizio Capacita di scelta delle tecnoligie edilizie in funzione delle necessita costru ve e prestazionalidellinvolucro

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1 Lacciaio

Introduzione

Tradizionalmentelacciaio inossidabile viene impiegato per la sua capacit diresistere alla corrosione, per le sue doti di igienicit ed ingenerale per la sua attitudine a mantenersi inalterato neltempo. Proprio alla sua resistenza alla corrosione sono legatele tradizionali applicazioni di questo materiale nel settore edile;basti pensare a tutti quei componenti quali grondaie,scossaline, ecc., comunemente radunate sotto la definizionedi lattoneria, o alle coperture di grandi edifici e, infine, aicomponenti per larredo urbano (corrimano, parapetti ecc.). Si

tratta, comunque, di applicazioni in cui le caratteristichemeccaniche dellacciaio inossidabile sono secondarie rispettoalla resistenza alla corrosione, che, in questi casi, laspettofondamentale. Da qualche tempo si per potuto assistere aduna crescita dellinteresse dei progettisti per le applicazioni incui linox sfruttato per le sue doti strutturali: viene percivisto come un materiale da costruzione che , in pi, resistealla corrosione. Tra i vari esempi si possono citare le barre adaderenza migliorata per cemento armato, le zanche di

ancoraggio per le facciate, sistemi di fissaggio puntuale per vetrate strutturali, le canne fumarie autoportanti, gli elementiper interventi di restauro, la tiranteria, le opere diconsolidamento sotteraneo, ecc. Di seguito sono illustratealcune applicazioni rappresentative che, meglio di ognidescrizione, possono dare unidea delle risorse, molte voltenon pienamente utilizzate, che linox possiede:

Lacciaio come elementoarchitettonico

Lacciaio come elementostrutturale

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1 2 Fasi di produzione dellacciaio

Fasi di lavorazione Fase di fusione

Processi di laminazione dellacciaio

Processo di produzione

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1 2 Fasi di produzione dellacciaio

Lavorazione mediante deformazione plastica

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1 3 Tipologie dacciaioIdentificazione e tipologie di acciaio

Acciai strutturaliLa gamma degli acciai per impieghi strutturali, in conformit con le norme europee, composta da tre tipi che differiscononelle caratteristiche meccaniche e nella composizione chimica.Altri tipi di acciaio, per esempio conformi alle norme americane (ASTM), sono disponibili su richiesta.L' Appendice C della norma EN 10025 confronta l'elenco delle precedenti designazioni corrispondenti tra le norme europee.Gli acciai sono normalmente forniti con un contenuto di Si che pu variare tra 0,15% e 0,25% e, pertanto, sono in grado diformare uno strato di zinco durante il processo di zincatura a caldo per immersione. Poich il contenuto di fosforo di questiacciai solitamente inferiore a 0,040%, ci non comporta influenza alcuna sullo spessore del rivestimento finale.Le caratteristiche meccaniche dei profilati possono essere migliorate grazie ad un preciso controllo della temperatura duranteil processo di laminazione. Gli acciai prodotti per mezzo della cosiddetta laminazione termomeccanica (condizioni di fornituraM) sono disponibili su richiesta.Qualit degli acciai specialiGli acciai resistenti alla corrosione atmosferica in conformit con la normativa EN 10025-5:2005, i tipi di acciaio conformi agli

standard EN 10025-4:2005 e altri tipi di acciaio conformi a specifiche particolari (composizione chimica e proprietmeccaniche) sono soggetti ad accordi sui quantitativi minimi di fornitura.Usuale classificazione dei tipi e delle qualit degli acciai da costruzione secondo le norme EN 10027 e EN 10025La gamma degli acciai per impieghi strutturali offerta da Presider, in conformit con le norme europee EN 10027:1992 ed EN10025:2005, composta da tre tipi che differiscono nelle caratteristiche meccaniche e nella composizione chimica:Nelle designazioni tipiche dei tipi di acciaio- il simbolo "S" sta per Acciai per impieghi strutturali- il numero che segue pari al carico unitario di snervamento minimo prescritto per spessori 16 mm, espresso in Mpa.I tipi di acciai sono forniti in diverse qualit che differiscono per la saldabilit e i valori di resilienza prescritti.

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1 3 Tipologie dacciaio

Gli acciai inossidabili pi usati nel settore

edile Brevemente ricordiamo che gliinossidabili sono acciai che prevedono unacomposizione chimica in cui il tenore dicromo raggiunge come minimo il 10,5 %circa; in virt di ci possibile il fenomenodellautopassivazione (formazionespontanea del film di passivit in presenza diun ambiente ossidante), che rende talemateriale resistente alla corrosione. Lapresenza di altri elementi contribuisce adesaltare determinate caratteristiche; adesempio il nichel e il molibdenocontribuiscono ad aumentare la resistenzaalla corrosione, mentre elementi come lozolfo e il calcio, in percentuali calibrate,migliorano la lavorabilit alle macchineutensili. Esistono cinque grandi famiglie diacciai inox: quella dei martensitici (al 12 %cromo), quella dei ferritici (al 17 % cromo),quelle degli austenitici (al cromo-nichel e alcromonichel-molibdeno), quella dei PH(precipitation hardening, indurenti per precipitazione) e quella dei duplex oausteno-ferritici.

Lacciaio inox

Profilati in acciaio inox

Struttura in acciaio inox

I vantaggi dellinox in

edilizia Grazie alle suecaratteristiche fisico-meccaniche, di elevatadeformabilit e,naturalmente, di resistenzaalla corrosione, lacciaioinossidabile pu costituire,per alcune applicazioni,una valida alternativa aimateriali da costruzionetradizionali. In particolaregli aspetti pi significativiche possono essere tenutipresente dal progettista,quando si trovi a voler valutare lopportunitdellimpiego dellinox, sono:buone caratteristichemeccaniche; elevatadeformabilit prima dellarottura; capacit diassorbire grosse quantitdi energia; tenacit anche

alle basse temperature ;

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1 4 StruCure in acciaio

Pregi e difetti dellacciaio nelledilizia

I VANTAGGI DEL COSTRUIRE IN ACCIAIO

Elevato rendimentoderivante dal rapporto tra Resistenza meccanicaunitaria/peso specifico

Grande elasticitquindi capacitdi sopportare sollecitazioni sismiche Possibilitdi variare le caratteristiche del materialeadattandolo alle esigenze

strutturali Possibilitdi trasformazioni e riparazioniparziali della struttturadovuta alle

connessioni reversibili Velocite precisionedel montaggio in cantiere Caratteristiche certificate SostenibilitambientaleI

LIMITI DEL COSTRUIRE IN ACCIAIO

Particolare sensibilitai fenomeni di instabilit(snellezza) Eccessiva deformabilitdelle strutture (problemi di funzionalit) Scarsa resistenza al fuoco Grande consumo di energia per produzione e trasporto (maggiore di cls,

laterizio e legno) Vulnerabilit alla corrosione atmosferica

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Lacciaio nelle strutture portanti

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1 4 StruCure in acciaioSolaio in acciaio

Si procede al montaggio della strutturain acciaio

Si stendono le lamiere grecate soprale travi. Si possono sovrapporre allatrave non piu di due lamiere

Si procede al fissaggio dei connettori

Si procede alla stesura della reteelettrosaldata.Il solaio ora pronto per

il getto di calcestruzzo

Vista del solaio dal piano inferiore

Si realizzano con travi in acciaiolaminato, saldato o reticolare cui sono

affidate le sollecitazioni a trazione e ataglio. Normalmente si sovrapponeuna lamiera grecata che costituiscel'armatura a flessione e funge dacassero del successivo getto dicalcestruzzo collaborante cui sonoaffidate le compressioni. I connettorisopra sparati hanno la funzione diimpedire lo scorrimento dei due

materiali. I connettori che lavorano ataglio possono essere fissatiseguendo il diagramma di tagliostesso ovvero in modo piu fitto versogli appoggi e piu diradati al centrodella trave composta.

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4.1 Lacciaio nelle strutture portanti

Schemi tipo dei graticci reticolari

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Palazzetto dello sport di Pesaro

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Copertura della fiera di Milano

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AMPLIAMENTO DELLAEROPORTO DI MARSIGLIA

Archi di copertura

Effetto spaziale sugli sbalzi Sistema delle vetrate con struttura in acciaio

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1 5 Lacciaio come elemento architeConico

Lacciaio nellilluminotecnica Ambiente bagno Pranzo

Cucine Pavimenti

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L acciao come elemento architettonico

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Il progetto dellampliamento dellostabilimento Nardini trova la suamassima espressivit nellasospen-sione di due ellissoidivetrati, sfalsa-ti, sovrapposti e didimensioni diver-se in uncontesto naturale prestigio-so , ungiardinodi firma, opera di PietroPorcinai.Percorrendo la viaMadonna di Monte Berico checosteggia la distilleriaBortoloNardini ;sono ovvia-mente i duevolumi aracniformi (i laboratoriNardini), poggianti su lun-ghecolonne inclinate che spiccano dai muri in c.a. del piano interrato,ad accentrare su di s gli sguardidei pas-santi anche se, in realt, proprio la forza e la grevitdella parte interrata del progetto(lauditorium), celata alla vista dauno scenografico specchio diacqua, a completare e alegittimare la magia di unafabbrica architettonica di scalaquasi artigianale.

Nardini Research & Multimedia Center,Bassano del Grappa (VI), Architetto Massimiliano Fuksas

Immagini delle bolle ellissoidali in vetro e acciaio

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fasi di realizzazione Dettaglio del solaio in acciaio con lamiera gregata

Sezione longitudinale dellintervento e dei vari livelli di progetto

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Dettaglio della trave strutturale Scala in acciaio con sistema di illuminazione integrata

Dettaglio involucro Dettaglio della scala con il sistema di illuminazione integrato

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1 6 Lacciaio come involucro edilizio

Condominio a sHertogenbosch Arch. Building design Partnership

Dettaglio prospetto Waterfront

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Dettaglio della copertura

Dettaglio del sistema di raccolta delle acque meteoriche

Condominio a sHertogenbosch Arch. Building design Partnership

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Parco scientifico-Tecnologico di Porto Marghera Arch. W. Holzbauer, P.Piva, R. Sordina

Pianta dinsieme 1:500

Prospetto sud/ovest Dettaglio prospetto sud/ovest

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Parco scientifico-Tecnologico di Porto Marghera Arch. W. Holzbauer, P.Piva, R. Sordina

Dettaglio edifico principale Dettaglio edificio secondario

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