Università degli Studi della Campania Luigi Vanvitelli ......2017/12/19 · Corso di Tecnologia...

Chiusura orizzontale superiore: le coperture

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CP Corso di Laurea in Architettura Tecnologia dell‘Architettura B a.a. 2017/18 Prof.ssa Caterina Frettoloso [email protected]

Università degli Studi della Campania Luigi Vanvitelli Dipartimento di Architettura e Disegno Industriale

mailto:[email protected]

Corso di Tecnologia dell‘Architettura B a.a. 2017/18

Prof.ssa Caterina Frettoloso

Le coperture CP

Tadao Ando's Casa Wabi is an artist's retreat that stretches along the Mexican coast



Le coperture CP



La funzione principale della copertura è di proteggere l’edificio e chi ne fa uso da:

Le coperture CP

Freddo, caldo, vento, sole e precipitazioni atmosferiche

La copertura determina la configurazione architettonica del coronamento dell’edificio.

Sopporta i carichi naturali e quelli dovuti all’utilizzo impedendo il passaggio di persone, animali e oggetti anche nei casi di shock meccanico; controlla il passaggio di sostanze liquide e gassose e il passaggio di energia termica fra interno ed esterno.

La copertura in architettura è definita come una frontiera orizzontale superiore.

Costituisce la parte dell'edificio soggetta direttamente all'attacco degli agenti atmosferici esterni. Quindi di particolare rilevanza sono la scelta dei materiali, la conformazione geometrica, la curabilità della copertura .



La funzione principale della copertura è di proteggere l’edificio e chi ne fa uso da:

Le coperture CP

Smaltimento acque meteoriche


Prof.ssa Caterina Frettoloso Classificazione Le coperture CP

Morfologia Continue/discontinue

Strati funzionali caratteristici Isolate e non/ventilate e non

Accessibilità Grado di accessibilità

Geometria Planari/curve



caratteristiche dello strato di tenuta all'acqua

Continue Discontinue

Comportamento termoigrometrico

non isolate e non ventilate isolate e non ventilate ventilate e non isolate isolate e ventilate

Grado di accessibilità

classe A: accessibile esclusivamente per la sua manutenzione. classe B: accessibile per la sua manutenzione e per quella degli impianti classe C: accessibile ai pedoni (carico 400 kg/m2). classe D: accessibile ai veicoli leggeri (< 2 t per asse). classe E: accessibile ai veicoli pesanti (> 2 t per asse). classe F: soddisfa le funzioni relative al giardino pensile (sollecitazioni meccaniche e chimiche).

caratteristiche geometriche con implicazioni formali per l'edificio

planari orizzontali: la pendenza è inferiore a 1%. planari suborizzontali: la pendenza varia da 1% a 5%. planari inclinate: la pendenza è superiore a 5%. curve: la superficie dell'estradosso delle coperture presenta un andamento curvo

Le chiusure orizzontali. Quaderni del manuale di progettazione edilizia

Di Arie Gottfried, Hoepli, Milano (2010) da pp. 37



caratteristiche dello strato di tenuta all'acqua

Continue Discontinue

Strato di tenuta all’acqua

Ha la funzione di conferire alla copertura l’impermeabilità all’acqua meteorica, e deve essere in grado di resistere alle sollecitazioni causate dall’ambiente esterno, dai movimenti della struttura e dall’uso della copertura.


Prof.ssa Caterina Frettoloso Coperture continue Le coperture CP

In questo sistema la tenuta all'acqua è ottenuta mediante uno strato che non presenta soluzione di continuità (elemento continuo), indipendentemente dalla pendenza della superficie della struttura. Questa tipologia si avvale del carattere stagno dello strato di tenuta, il che comporta particolarità di messa in opera e di scelta dei materiali privilegiando le modalità di connessione e di protezione dell'elemento di tenuta all'acqua. Non essendo vincolato né a particolari pendenze né a specifiche morfologie questa soluzione permette la realizzazione di coperture curve o piane orizzontali o suborizzontali.

Copertura continua curva (A. Loos, Casa Steiner) Copertura continua piana orizzontale (Fire Station Zaha Hadid)


Prof.ssa Caterina Frettoloso Coperture discontinue Le coperture CP

Esse realizzano la tenuta all'acqua in particolari condizioni di pendenza della struttura. La pendenza, adeguata in base al materiale impiegato e alle condizioni ambientali, e in relazione all’organizzazione geometrica degli elementi, deve impedire infiltrazioni attraverso la discontinuità dello strato di tenuta.



Comportamento termoigrometrico

non isolate e non ventilate isolate e non ventilate ventilate e non isolate isolate e ventilate


Prof.ssa Caterina Frettoloso Classificazione in base agli strati funzionali Le coperture CP

Tale caratterizzazione può essere associata a qualunque tipologia di copertura indipendentemente dalla pendenza (sia coperture piane che inclinate)

1. Coperture non isolate e non ventilate. In questa tipologia non c'è controllo della trasmissione di energia termica e del comportamento termo-igrometrico attraverso gli starti funzionali. 2. Coperture ventilate e non isolate. Controllano, attraverso uno strato funzionale specifico, il comportamento termo-igrometrico ma non controllano la trasmissione del calore.

3. Coperture isolate e non ventilate. Attraverso strati funzionali specifici c'è controllo riguardo alla trasmissione del calore ma non è verificato il comportamento termo-igrometrico. 4. Coperture isolate e ventilate. Assicurano il controllo del comportamento termo-igrometrico e della trasmissione del calore attraverso strati funzionali specifici.

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Tale caratterizzazione può essere associata a qualunque tipologia di copertura indipendentemente dalla pendenza (sia coperture piane che inclinate)



Differenza di scambi termici tra una copertura ventilata ed una non ventilata nel periodo estivo

Differenza di scambi termici tra una copertura ventilata ed una non ventilata nel periodo invernale



caratteristiche geometriche con implicazioni formali per l'edificio

planari orizzontali: la pendenza è inferiore a 1%. planari suborizzontali: la pendenza varia da 1% a 5%. planari inclinate: la pendenza è superiore a 5%. curve: la superficie dell'estradosso delle coperture presenta un andamento curvo



Le coperture CP

Unità tecnologica

Chiusure superiore

Classi di elementi tecnici

Coperture

Elemento tecnico

Copertura inclinata

Classe di Unità tecnologica


Prof.ssa Caterina Frettoloso Copertura inclinata Le coperture CP

Il tetto, sin dalle origini, ha rappresentato una delle manifestazioni più efficaci del bisogno di protezione dell'uomo nei confronti di agenti esterni di qualsiasi natura e il termine, in molte lingue, si eleva a significato di 'scudo', 'riparo', 'rifugio', finanche di 'protezione materna’. Per i Romani, il tectum designava genericamente il luogo abitato.

Se si osservano le rappresentazioni che i bambini fanno della casa o si riflette su alcune espressioni di uso comune si capisce che il tetto è qualcosa in più di un'unità tecnologica: è una metafora dell'abitare che evoca e sintetizza il concetto stesso di casa, il concetto di spazio delimitato in cui vive l'uomo



Le coperture CP

Copertura inclinata_ Terminologia geometrica



Le coperture CP

Copertura inclinata_ Terminologia elementi complementari/soluzioni di continuità



Le coperture CP

Copertura inclinata_ Morfologia

In relazione alla giacitura delle falde si individuano:

Tetti a displuvio nei quali l’acqua è convogliata verso il perimetro esterno dell’edificio Tetti a impluvio nei quali l’acqua è convogliata verso un punto o una linea di gronda interna all’edificio



Le coperture CP

Copertura inclinata_ Morfologia

A leggio il deflusso dell’acqua avviene lungo una sola superficie. La falda poggia su pareti perimetrali poste ad altezze diverse. Rappresentano la matrice di base di tutte le coperture inclinate che sono sempre riconducibili a sommatorie di leggii tra loro giustapposti. A capanna le due falde convergono in alto lungo una linea di colmo l’intersezione delle falde con le pareti di testata avviene secondo linee inclinate che delimitano una porzione di muro triangolare detta timpano. A padiglione lo smaltimento delle acque avviene su tutti i lati del poligono di base. La linea di gronda corre lungo tutto il perimetro. Le intersezioni tra falde contigue danno luogo a compluvi o displuvi.



Le coperture CP

Copertura inclinata_ Requisiti

Un tetto deve rispondere ad una pluralità di requisiti in relazione reciproca che possono essere soddisfatti mediante idonei strati ed elementi funzionali.

Requisiti tecnologici controllo della tenuta all’acqua controllo igrometrico del manto comfort termico resistenza ai carichi verticali ed orizzontali

Strati funzionali strato di tenuta all’acqua strato di micro-ventilazione strato termo-isolante/di ventilazione strato portante



Le coperture CP

Copertura inclinata_ Controllo della tenuta all’acqua

Garantire la tenuta all’acqua significa impedire le infiltrazioni delle precipitazioni atmosferiche. I manti di copertura in laterizio garantiscono la tenuta all’acqua mediante la sovrapposizione di piccoli elementi posati in pendenza (tegole).



Le coperture CP


Fattori di controllo

1. Pendenza di falda 2. Regolarità geometrica 3. Lunghezza di falda



Le coperture CP


1. La pendenza di falda

La pendenza condiziona l’entità della sovrapposizione tra elementi e determina le modalità di fissaggio. A causa della sovrapposizione degli elementi, la pendenza effettiva del manto (pendenza di esercizio) è sempre minore della pendenza di falda.

pendenza di esercizio

pendenza di falda



Le coperture CP




Le coperture CP


2. Regolarità geometrica delle falde

La regolarità geometrica della falda si traduce nell’attitudine del canale di gronda a raccogliere in ogni tratto del suo sviluppo una pari quantità di acqua: si ottiene, in termini rigorosi, solo quando la linea di gronda e quella di colmo hanno la stessa lunghezza, sono parallele ed orizzontali (falde rettangolari o quadrate). Ogni qualvolta tale condizione è disattesa si determinano problemi - più o meno gravi - di deflusso. Un tipico caso di discontinuità geometrica è costituito dai compluvi inclinati che convogliano in una zona estremamente circoscritta del canale di gronda la pioggia caduta su un’ampia superficie di falda.

Da Antonio Lauria, I manti di copertura in laterizio, Il progetto e la posa in opera.



Le coperture CP


3. La lunghezza di falda

È direttamente proporzionale alla pendenza ed inoltre dipende dal tipo di manto e dalla zona climatica; quando è considerevole in caso di pioggia torrenziale, la grande quantità d’acqua che scorre lungo la falda può oltrepassare i bordi di tenuta delle tegole infiltrandosi al di sotto del manto.

grembialina

In presenza di falde molto lunghe è necessario prevedere una interruzione di falda ed il raddoppio del canale di gronda:

Da Antonio Lauria, I manti di copertura in laterizio, Il progetto e la posa in opera.

Lunghezza massima di falda per tetti di pendenza compresa tra il 30 e il 35%, in rapporto al tipo di elementi del manto e alle diverse regioni climatiche.



Le coperture CP

Copertura inclinata_ Controllo igrometrico

La micro-ventilazione del sottomanto è essenziale per l’efficienza e l’affidabilità del tetto e consente di tenere asciutto l’intradosso del manto, impedendo l’imputridimento e il degrado degli elementi di supporto del manto. Si attua posando a secco gli elementi del manto su supporti paralleli alla linea di gronda.

Fuoriuscita dell’aria Soluzione di colmo

Ingresso dell’aria Soluzione di gronda

Effetto camino (e, per manti in coppi, effetto dissipativo dovuto ai giunti).



Le coperture CP

Copertura inclinata_ Controllo termico

Per il buon comportamento termico particolarmente importante è la ventilazione sotto-manto che si realizza normalmente mediante una doppia orditura di listelli: la prima - che crea lo spessore dello strato di ventilazione - è perpendicolare alla linea di gronda; la seconda - di supporto delle tegole - è parallela alla linea di gronda. Lo strato di ventilazione sovrasta sempre lo strato termo-isolante.

Copertura ventilata ad unica intercapedine

Dimensioni camera di ventilazione - UNI 9460

Manti di copertura in TEGOLE

550 cm2/m di larghezza di falda

Manti di copertura in COPPI

225 cm2/m di larghezza di falda

Dimensioni camera di ventilazione - DIN 4108/3 (per p >10%)

Sezione ingresso (alla gronda)

Sezione uscita (al colmo)

h libera camera di ventilazione

> 2% di superficie di falda >200 cm2 /m di lunghezza di gronda

> 0,5% della superficie del tetto

> 2 cm >200 cm2 /m di lunghezza di falda



Le coperture CP

Copertura inclinata_ Controllo termico

In certi casi si ricorre a soluzioni con doppia intercapedine che sono più efficaci di quelle ad intercapedine unica poiché pongono meno ostacoli ai moti convettivi. Inoltre, consentono di smaltire il vapore d’acqua proveniente dal sottotetto anche in presenza di eventuali membrane di tenuta all’acqua, che potranno essere poste al di sopra della sotto-copertura.

Copertura ventilata a doppia intercapedine



Le coperture CP

Copertura inclinata_ Resistenza ai carichi

Le nove zone di ventosità Le tre zone di nevosità

Una prerogativa del tetto è la resistenza ai carichi dovuti alla neve, al ghiaccio e alla spinta del vento. Ai fini del dimensionamento strutturale i valori di tali sovraccarichi sono stabiliti in relazione alle diverse zone climatiche già indicate dal Decreto Ministeriale del 16.1.1996 che divideva l’Italia in tre zone climatiche di nevosità e in nove zone climatiche di ventosità. Coefficienti e procedure di calcolo sono indicate nel DM 14.01.2008.



Le coperture CP


Per pendenze < del 36% (20°) la neve si accumula in strati stabili; per pendenze > del 76% (60°) la neve non si accumula. Per pendenze tra 20° e 60° la neve si accumula in blocchi che possono scivolare verso il basso, pertanto, è opportuno ricorrere a speciali dispositivi – quali elementi ferma neve o staccionate d’arresto – per impedire la caduta rovinosa di cumuli di neve ghiacciata.

Tegole fermaneve

Disposizione delle tegole fermaneve. A sinistra, per siti di altitudine < 750 m slm;

A destra, per siti di altitudine 750 – 1200 m slm.



Le coperture CP


Nelle zone ventose, in corrispondenza delle linee di bordo, di colmo e dei corpi emergenti, gli elementi del manto vanno opportunamente fissati al supporto. I dispositivi di fissaggio si dividono in due grandi categorie:

Fissaggio di coppi con nasello ai listelli di sostegno

Ganci, staffe, fili metallici Chiodi o viti



Le coperture CP

Le tipologie costruttive sono :

1. A piano portante continuo 2. A piano portante discontinuo

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Copertura inclinata_ Costruzione piano di falda



Le coperture CP


Il piano di falda continuo si può realizzare con solai inclinati in cemento armato e laterizio con le stesse tipologie costruttive dei solai orizzontali.



Le coperture CP

Piano di falda discontinuo realizzato con sistema a falsi puntoni (copertura spingente). Una struttura si considera spingente se, sotto l’azione di carichi verticali, trasmette ai propri vincoli esterni azioni orizzontali, ovvero “spinte” che devono essere contrastate dalle strutture inferiori sulle quali si trasmettono i carichi di copertura.

Soluzione costruttiva a falsi puntoni con muro di colmo

Soluzione costruttiva a falsi puntoni con trave di colmo


Travi inclinate dell’orditura alla piemontese, sollecitate principalmente a flessione, aventi sezione di 12x18 - 16x23 cm, disposti ad interasse di 100/150 cm.



Le coperture CP

Piano di falda discontinuo con sistema ad arcarecci (non trasmette spinte ai muri portanti)


Gli arcarecci sono componenti portanti che corrono paralleli alla gronda e sostengono la membrana di copertura dei tetti. Possono essere posizionati sulle capriate o agganciati tra di esse.

Elementi orizzontali dell’orditura alla lombarda (sezione 12x17 cm - 19x25 cm) disposti ad interasse di 120/170 cm.

Gli arcarecci si calcolano come travi semplicemente appoggiate soggette a flessione deviata



Le coperture CP


Le capriate, sono strutture non spingenti appoggiate ai muri perimetrali. Trasmettono sui muri di appoggio solo carichi verticali, sono strutture piuttosto rigide (perché reticolari) e di costruzione relativamente semplice, essendo i collegamenti tra le varie aste affidati a giunti realizzati con intagli (giunti di carpenteria).

1. capriata semplice 2. capriata semplice con monaco 3. capriata palladiana con monaco e saette 4. capriata composta con sotto-catena 5. capriata composta con sotto-catena e saette



Le coperture CP


Piano di falda discontinuo con sistema a capriate (non trasmette spinte ai muri portanti)

Nomenclatura degli elementi e nodi della capriata



Le coperture CP

Copertura continua

Unità tecnologica

Chiusure superiore

Classi di elementi tecnici

Coperture

Elemento tecnico

Copertura orizzontale

Classe di Unità tecnologica



Le coperture CP

Copertura orizzontale_ Smaltimento dell’acqua piovana

L’acqua piovana viene convogliata, mediante opportune linee di compluvio, in bocchettoni collocati preferibilmente lungo il perimetro nelle zone più basse della copertura dove tende a defluire l’acqua. I canali discendenti (pluviali) sono collegati ai bocchettoni.



Le coperture CP

Copertura orizzontale_ Smaltimento dell’acqua piovana

Tabella per il numero e dimensionamento dei pluviali



Le coperture CP

Copertura orizzontale_ Isolamento termico

Tipologia “a tetto caldo” È il sistema più diffuso per la sua semplicità ed economicità di esecuzione. In esso l’isolante è collocato al disotto dello strato impermeabile. Il principale svantaggio di questo sistema è che lo strato impermeabile è esposto a notevoli sbalzi termici e nel tempo si deteriora. Inoltre il funzionamento del pacchetto dipende molto dall’efficacia della barriera al vapore.

Tipologia “a tetto rovescio” Nel tetto rovescio l’isolamento è posto sopra l'impermeabilizzazione che è lo strato più delicato, proteggendolo dalle escursioni termiche, dalle radiazioni ultraviolette e dagli eventuali danni meccanici. Questo modello funzionale permette l'infiltrazione delle acque fra lo strato isolante e quello di tenuta. I pannelli termoisolanti vanno scelti fra quelli con caratteristiche di basso assorbimento d'acqua e non idrofili; devono, inoltre, essere obbligatoriamente protetti dagli agenti esterni e zavorrati per evitare rischi d'asportazione da parte del vento.



Le coperture CP


Tipologia “a tetto caldo”



Le coperture CP


Tipologia “a tetto rovescio”



Le coperture CP


I materiali per l’isolamento termico sono, dal punto di vista morfologico, essenzialmente di tre tipi:

Pannelli rigidi Sono generalmente autoportanti, spesso accompagnati da materiale di rivestimento ed hanno i bordi sagomati per consentire il collegamento per incastro tra i pannelli stessi, al fine di evitare dispersione di calore. Possono essere costituiti da materiali di origine naturale (sughero, legno) o sintetica (polistirene, poliuretano, fibre minerali). Materassini Non sono autoportanti, sono costituiti da fibre di origine naturale o sintetica Materiali sciolti Sono costituiti da granulati leggeri (argilla espansa, perlite, lapillo, vermiculite) che possono essere messi in opera a secco o sotto forma di conglomerato.

http://certificazione-energetica.net/servizi-e-informazioni/normativa-certificazione-energetica/

Normativa in materia di certificazioni energetiche














Le coperture CP


Caratteristiche fisico-meccaniche significative:

Resistenza a compressione Conduttività termica Densità Resistenza alla diffusione del vapore

La letteratura di settore definisce come isolanti materiali con un valore di conduttività termica inferiore a 0,065 W/m·K (i materiali isolanti comunemente commercializzati hanno valori tra 0,030 e 0,045 W/m·K).



Le coperture CP


Pannelli rigidi

Pannello in fibra di legno mineralizzata con cemento Pannello in sughero

Pannello in polistirene estruso

Pannello in lana di roccia



Le coperture CP


Materassini

Fibra vegetale – canapa e kenaf

Lana di vetro

Lana di roccia ad alta densità



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Materiali sciolti

Argilla espansa

Lapillo vulcanico

Vengono usati come inerti per calcestruzzi destinati alla realizzazione dei massetti di pendenza



Le coperture CP

Coperture verdi

Renzo Piano’s California Academy of Sciences - San Francisco's Golden Gate Park - http://www.fondazionerenzopiano.org/project/91/california-academy-of-sciences/genesis/?l=it

http://www.fondazionerenzopiano.org/project/91/california-academy-of-sciences/genesis/?l=it









Le coperture CP

Coperture verdi

Renzo Piano’s California Academy of Sciences – foto di R. Mariconte (2014)



Le coperture CP

Coperture verdi

II giardino deve trovarsi anche al di sopra. Mentre per secoli il tetto è stato costruito a spioventi per eliminare rapidamente la pioggia evitando infiltrazioni e, accentuandone l'inclinazione (nei paesi settentrionali), anche la neve, il cemento armato permette il tetto piano, anzi concavo, perché, sottoposto alla possibilità di «fessurazioni» per gli sbalzi climatici, ha bisogno di mantenere l'umidità costante, con la sola condizione che il lastrico solare sia protetto da sabbia, ricoperta di spesse lastre di cemento a giunti allargati seminati di erba; cosi, sul tetto, fioriranno i giardini. (Le Corbusier- 2° punto dell’architettura nuova)

TETTI VERDI – copertura discontinua TETTI VERDI – copertura continua



Le coperture CP

Coperture verdi

Il tetto verde garantisce l’equilibrio termico, in quanto trattiene nello strato di terra parte dell’acqua piovana che, evaporando lentamente impedisce l’eccessivo riscaldamento della copertura e contemporaneamente impedisce la fuoriuscita del calore del fabbricato nei mesi invernali.

Questa soluzione, inoltre, contribuisce sensibilmente a ridurre le emissioni di CO2 (la vegetazione assorbe alcuni dei maggiori inquinanti emessi in atmosfera, quali ossidi di carbonio, azoto, zolfo, anidride solforosa) e a migliorare l'aspetto delle città. Tra le principali caratteristiche "di valenza ambientale" dei sistemi costruttivi a verde vi sono l'assorbimento acustico, e l'ottimizzazione idrica. Il tetto verde o tetto giardino infatti alleggerisce il carico sulla rete di canalizzazione delle acque bianche, rendendo percorribile la strada del riutilizzo delle acque piovane, previo recupero e filtrazione. La scelta delle specie vegetali da utilizzare deve tenere in considerazione ogni aspetto climatico che possa compromettere non solo la crescita ridotta o sbagliata della vegetazione, ma, soprattutto, il funzionamento sia della copertura che della parete.



Le coperture CP

Coperture verdi



Le coperture CP

Coperture verdi

E' prassi abbastanza comune definire un inverdimento come "estensivo" quando questo è caratterizzato da basso spessore e peso della stratificazione e da vegetazione rustica a contenuto sviluppo in altezza. Al contrario, l'intensivo viene definito come un intervento con alto spessore e peso e con vegetazione ricca e a sviluppo maggiore.

Verde estensivo Verde intensivo



Le coperture CP

Coperture verdi

La caratteristica del sistema di tetto verde della Geoplast è il modulo COMPLETA, costituito da un sistema drenante realizzato in plastica rigenerata atossica, dotato di cuspidi forate alla base, che consentono il miglior deflusso dell'acqua piovana e ne permette la risalita; lo strato drenante viene intasato con granello di pomice e riempito completamente con un substrato di coltivazione VULCAFLOR in cui vengono piantumate delle talee ricoperte con ghiaia per favorire la radicazione. Il modulo COMPLETA viene successivamente riempito e messo in coltivazione per un periodo dai 6-12 mesi.

Verde estensivo



Le coperture CP

Coperture verdi

Malmo – Quartiere Bo01

http://www.empirismoeretico.it/wp-content/uploads/2013/11/02-APPROFONDIMETO_-PREDA.pdf

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