02/03/11 Novembre 2008 1

Lez. 8- Gli elementi costruttivi- Struttura portante

UNIVERSITA’DEGLI STUDI MEDITERRANEA DI REGGIO CALABRIA CdL SCBAACorso di Storia e Conservazione dei Beni Architettonici e Ambientali-Classe L-43

DASTECDipartimento "Arte Scienza e Tecnica del Costruire"Anno Accademico 2010-2011

Materiali tradizionali dell’architettura e del risparmio energetico (8 cfu)

Docente: Cherubina Modaffari

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Indice

IntroduzioneStruttura Portante

Struttura di fondazioneStruttura di elevazione verticale e orizzontaleStruttura di contenimento verticale e orizzontale

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Introduzione

NORMATIVA DELLA QUALITÀ.ESIGENZE/REQUISITI/PRESTAZIONI

La normativa della qualità è una guida per le decisioni progettuali e per il controllo delle qualità da realizzare.

E’ uno strumento articolato, fondato sui concetti di esigenza, requisito e prestazione, che pone la necessitàdi distinguere i due aspettifondamentali dell’intervento progettuale:

l’aspetto ambientale(tipologico, spaziale e microclimatico);

aspetto tecnologico.

ESIGENZA: ciò che, di necessità, si richiede per il normale svolgimento di una attività. La norma UNI 8290 fornisce le seguenti esigenze: • benessere• sicurezza• fruibilità• gestione• integrabilità• aspetto• salvaguardia dell’ambiente • economicità• durabilità• controllabilità• programmabilità

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Introduzione

REQUISITO: trasposizione di un’esigenza in un insieme di caratteri che la connotano.

Il requisito è la richiesta rivolta ad un determinato elemento edilizio (spazio, ambiente o componente) di possedere caratteristiche di funzionamento tali da soddisfare determinate esigenze.

NORMATIVA DELLA QUALITÀ.ESIGENZE/REQUISITI/PRESTAZIONI

PRESTAZIONE: comportamento nell’uso di un elemento edilizio, riferito ai caratteri che connotano un requisito.

Le prestazioni descrivono il comportamento di un determinato componente o elemento edilizio all’atto dell’impiego.

Il materiale scelto influenza in modo significativo l’ottenimento delle prestazioni necessarie.

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Introduzione

LA PROGETTAZIONE TECNOLOGICA DEL SISTEMA EDILIZIO

SISTEMA EDILIZIO: insieme strutturato delle caratteristiche prestazionali che determina il livello di qualità dell’oggetto edilizio, espresso dai sistemi parziali o sottosistema ambientale e tecnologico;

Sottosistema ambientale: insieme strutturato delle caratteristiche qualitative dello spazio che prescindendo dagli elementi di involucro, concorrono a soddisfare gli obiettivi prestabiliti;

Sottosistema tecnologico: insieme strutturato delle caratteristiche fisiche degli elementi di involucro che rendono possibile il raggiungimento totale degli obiettivi.

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Introduzione

CLASSIFICAZIONE DEL SOTTOSISTEMA TECNOLOGICO

La classificazione UNI 8290 (1981) fornisce l’articolazione delle unitàtecnologiche e degli elementi tecnici nei quali è scomponibile il sistema tecnologico.

La scomposizione presenta tre livelli e dà luogo a tre insiemi denominati:Classi di unità tecnologicheUnità tecnologiche (raggruppamento di funzioni, compatibili

tecnologicamente, necessarie per l’ottenimento di prestazioni prestabilite)

Classi di elementi tecnici (elementi capaci di svolgere completamente o parzialmente funzioni proprie di una o più unitàtecnologiche)

LA PROGETTAZIONE TECNOLOGICA DEL SISTEMA EDILIZIO

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Introduzione

2.1.1 Pareti perimetrali vert.2.1.2 Infissi esterni vert.

2.2.1 Solai a terra2.2.2 Infissi orizzontali

2.3.1 Solai su spazi aperti

2.4.1 Coperture2.4.2 Infissi esterni orizzontali

2.1 Chiusura verticale

2.2 Chiusura orizzontale inferiore

2.3 Chiusura orizz. su spazi esterni

2.4. Chiusura superiore

2. Chiusura

1.1.1 Strutt. di fond. dirette1.1.2 Strutt. di fond. indirette

1.2.1 Strutt. di elev. verticali1.2.2 Strutt. di elev. orizzontali e inclinate1.2.3 Strutt. di elev. spaziali

1.3.1 Strutt. di cont. verticali1.3.2 Strutt. di cont. orizzontali

1. 1 Struttura di fondazione

1. 2 Struttura di elevazione

1. 3 Struttura di contenimento

1. Struttura portante

Classi di Elementi TecniciUnità TecnologicheClassi di Unità Tecnologica

SCHEMA DI CLASSIFICAZIONE IN BASE ALLA NORMA UNI 8290

LA PROGETTAZIONE TECNOLOGICA DEL SISTEMA EDILIZIO

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Introduzione

SCHEMA DI CLASSIFICAZIONE IN BASE ALLA NORMA UNI 8290

4.1.1 Elementi di protezione4.1.2 Elementi di separazione

4.2.1 Balconi e logge4.2.2 Passerelle

4.3.1 Scale esterne4.3.2 Rampe esterne

4.1 Partizione esterna verticale

4.2 Partizione esterna orizzontale

4.3 Partizione esterna inclinata

4. Partizione esterna

3.1.1 Pareti interne verticali3.1.2 Infissi interni verticali3.1.3 Elementi di protezione

3.2.1 Solai3.2.2 Soppalchi3.2.3 Infissi interni orizzontali

3.3.1 Scale interne3.3.2 Rampe interne

3.1 Partizione interna verticale

3.2 Partizione interna orizzontale

3.3 Partizione interna inclinata

3. Partizione interna

Classi di Elementi TecniciUnità TecnologicheClassi di Unità Tecnologica

LA PROGETTAZIONE TECNOLOGICA DEL SISTEMA EDILIZIO

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Struttura Portante: Sistemi strutturali di fondazione

Il compito della struttura portante nell’organismo edilizio è:Assicurare la trasmissione dei carichi delle varie parti dell’organismo edilizio al terreno

Assicurare la convivenza funzionale e strutturale tra i vari elementi tecnici dell’ organismo edilizio

Assicurare l’equilibrio statico e dimanico dei vari elementi tecnici dell’organismo edilizio in esercizio

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Struttura Portante: Sistemi strutturali di fondazione

quali sono i carichi a cui la struttura deve fare fronte:

il carico permanente dovuto al peso proprio degli elementi, sia strutturali portanti che portati;i carichi accidentali di esercizio dell’edificio;i carichi accidentali ambientali a cui può essere sottoposto l’organismo edilizio nel suo ciclo di vita utile.

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Sistemi strutturali di fondazione

Affinché la struttura portante possa assolvere in modo efficiente al suo compito è fondamentale la progettazione del suo collegamento strutturale con il terreno su cui insiste l’edificio, ovvero della STRUTTURA DI FONDAZIONE

La progettazione degli elementi strutturali di FONDAZIONE e l’individuazione di un adeguato piano di fondazione, rappresentano il momento della progettazione della messa in EQUILIBRIO DEI RAPPORTI DIFORZA TRA EDIFICIO E TERRENO.

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Per fondazione si intende l’unità tecnologica che funge da collegamento statico tra edificio e suolo e che ha il compito di trasmettere a terra i carichi imposti alla costruzione.

Definizione (Uni 8290)

Sistemi strutturali di fondazione

FONDAZIONE o Struttura di fondazione

• TERRENO

• FONDAZIONE

• STRUTTURA PORTANTE IN ELEVAZIONE

FORMANO UN INSIEME FUNZIONALE CHE DEVE ESSERE CONSIDERATO COME UN INSIEME UNITARIO

Le fondazioni saranno quindi progettate in funzione di:

• CARATTERISTICHE TECNOLOGICHE E COSTRUTTIVE DELL’ORGANISMO EDILIZIO

• CARATTERISTICHE MECCANICHE DEL TERRENO DI FONDAZIONE

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Sistemi strutturali di fondazione

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Sistemi strutturali di fondazione

Criteri di progettazione

I dati necessari alla progettazione delle strutture di fondazione sono:

La PORTANZA del terreno

I CARICHI TRASMESSI a terra dall’edificio

La MORFOLOGIA dell’area di progetto e la posizione dell’edificio

La PROFONDITA’ DEL PIANO DI FONDAZIONE, ovvero del piano di posadelle fondazioni

Criteri di classificazione

La uni 8290 articola l’unità tecnologica

1.2. STRUTTURE DI FONDAZIONE in :

1.1.1. Strutture di fondazione DIRETTE

1.1.2. Strutture di fondazione INDIRETTE

Nella pratica le strutture di fondazione possono esser classificate in base alla loro morfologia, al loro comportamento statico, alla qualità del terreno su cui insistono.

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Sistemi strutturali di fondazione

Criteri di classificazione

Esistono quindi diverse classificazioni derivate da:

L’estensione della superficie di appoggio;

La profondità del terreno resistente;

La presenza o meno di acqua nel terreno;

La modalità di trasmissione dei carichi al terreno resistente;

La natura del terreno resistente

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Sistemi strutturali di fondazione

FONDAZIONI DIRETTE

O SUPERFICIALI

CONTINUE

• Cordoli

• Travi rovesce

• A platea

• Scatolari

DISCONTINUE

• A plinti isolati

• A plinti collegati

• Combinate

Criteri di classificazione

La Uni 8290 può quindi essere comunque arricchita in base a tutte queste indicazioni come segue:

FONDAZIONI INDIRETTE

O PROFONDE

A POZZO

A DIAFRAMMA

•Continue

•Discontinue

SU PALI

•Prefabbricati

•Gettati in opera

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Sistemi strutturali di fondazione

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Sistemi strutturali di fondazione

Fondazioni dirette plinto

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Sistemi strutturali di fondazione

Fondazioni dirette a trave rovescia

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Sistemi strutturali di fondazione

Fondazioni dirette

tipi di nodo pilastro in acciaio e fondazione in c.a. realizzati con differenti tipi di vincolo: cerniera, semincastro, incastro perfetto.

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Sistemi strutturali di fondazione

Fondazioni indirette pali gettati in opera

Palo battuto con casseforme recuperabile

Palo trivellato senza cassaforma

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Sistemi strutturali di elevazione

LA STRUTTURA SI INDENTIFICA QUASI COMPLETAMENTE CON L’EDIFICIO NELLA CULTURA COSTRUTTIVA PRE-MODERNA.Non esiste quasi separazione tra elementi strutturali ed elementi di completamento, finitura,chiusura e partizione.

La separazione e la classificazione degli elementi strutturalirispetto ad involucro e partizioni è un concetto della cultura costruttiva moderna.La riconoscibilità degli elementi costruttivi è conseguenza della riconoscibilità delle funzioni specifiche di ogni singolo elemento.

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Sistemi strutturali di elevazione

LA STRUTTURA E’SEMPRE CHIARAMENTE RICONOSCIBILE NELL’EDIFICIO MODERNO.

NE CONDIZIONA O NE ASSECONDA LA FORMA

CONVIVE O SI INDENTIFICA CON ALTRI ELEMENTI TECNICI E COSTRUTTIVI

SUPPORTA IN MODO INDIPENDENTE ALTRI ELEMENTI TECNICI E COSTRUTTIVI

La SPECIALIZZAZIONE degli elementi tecnici strutturali deriva dalla specializzazione dellePRESTAZIONI DEI MATERIALI,quindi dall’evoluzione della ricerca tecnica e della capacità di calcolo strutturale derivata dalla maggiore conoscenza delle proprietà dei materiali.

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Criteri di classificazione

La uni 8290 articola l’unità tecnologica

1.2. STRUTTURE DI ELEVAZIONE in :

1.2.1. Strutture di elevazione verticale

1.2.2. Strutture di elevazione orizzontali e inclinate

1.2.3 Strutture di elevazione spaziali

La classificazione proposta dalla norma è sempre una classificazione di carattere funzionale.

Sistemi strutturali di elevazione

L’insieme delle unità tecnologiche e degli elementi tecnici aventi funzione di sostenere i carichi del sistema edilizio, trasmettendoli alle strutture di fondazione, e di collegarne staticamente le sue parti.

Definizione (Uni 8290)

Le Strutture di elevazione

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Le strutture in elevazione sono comunque anche individuabili permorfologia e caratteristiche costruttive, e quindi organizzati in diversi sistemi costruttivi, ovvero

SISTEMI COSTRUTTIVI CONTINUI

SISTEMI COSTRUTTIVI PUNTIFORMI

SISTEMI COSTRUTTIVI MISTI

Sistemi strutturali di elevazione

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Sistemi Costruttivi ContinuiLe tecnologie principali di questo tipo di sistemi costruttivi sono due:

LA MURATURA

IL CEMENTO ARMATO

in particolare sono individuabili:

sistemi continui in

MURATURA PORTANTE

sistemi continui in MURATURA PORTANTE ARMATA

sistemi continui inCALCESTRUZZO ARMATO

Sistemi strutturali di elevazione

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Sistemi Costruttivi Continuiin particolare gli elementi costruttivi che si possono realizzare sono:

MURATURA ORDINARIA:laterizi,pietra naturale, blocchi di calcestruzzo

MURATURA ARMATA: laterizi

CALCESTRUZZO ARMATO: pareti portanti in c.a. gettato in opera, pannelli prefabbricati in c.a.

STRUTTURE IN LEGNO:pareti leggere a intelaiatura lignea realizzati in opera,pannelli prefabbricati

Sistemi strutturali di elevazione

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SISTEMI CONTINUI

Criteri di progettazione

I sistemi strutturali continui sono sistemi caratterizzati da una grossaRIGIDITA’, dovuta alle caratteristiche della progettazione strutturale degli elementi.

La necessaria CONTINUITA’ degli elementi strutturali di questi sistemi condiziona l’intera progettazione dell’edificio.

Interviene su:

PROGETTAZIONE ARCHITETTONICA

IMPIANTISTICA

GESTIONALE E DICANTIERE

Sistemi strutturali di elevazione

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SISTEMI CONTINUI in muratura portante

Sistemi strutturali di elevazione

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SISTEMI CONTINUI in muratura portante armata

Sistemi strutturali di elevazione

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SISTEMI CONTINUI in calcestruzzo armato

Sistemi strutturali di elevazione

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CLASSIFICAZIONE: Sistemi Costruttivi Puntiformi

Sistemi strutturali di elevazione

Le tecnologie principali di questo tipo di sistemi costruttivi sono tre:

IL LEGNO

L’ACCIAIO

IL CEMENTO ARMATO

in funzione dei procedimenti

costruttivi sono individuabili:

sistemi puntiformi in REALIZZATI IN OPERA

sistemi puntiformi in PREFABBRICATI

sistemi puntiformi in SEMI-PREFABBRICATI

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Sistemi Puntiformi

Sistemi strutturali di elevazione

Disposizione planimetrica delle maglie strutturali Posizione dei pilastri in relazione alla parete esterna

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Sistemi Puntiformi

Sistemi strutturali di elevazione

Criteri funzionali e morfologici

I sistemi puntiformi sono caratterizzati da:

Elementi VERTICALI LINEARI (pilastri, colonne, montanti) che convogliano e trasmettono le sollecitazioni al sistema di fondazione in forma concentrata, anziché diffusa come nei sistemi continui;

Elementi di ORIZZONTAMENTO costituiti da elementi PIANI BIDIMENSIONALI, accompagnati da elementi lineari di collegamento (travi).

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Sistemi Puntiformi in calcestruzzo armato

Sistemi strutturali di elevazione

Nodo pilastro/trave c.a. gettato in opera

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I travetti sono gettati in opera. La sagoma delle pignatte fornisce una cassaforma per il getto. L’intonaco all’intradosso del solaio ha un supporto continuo ed omogeneo

I travetti prefabbricati fanno da appoggio alle pignatte.Il comportamento dell’intonaco all’intradosso cambierà in funzione del materiale di costituzione dei travetti.

Sistemi di elevazione orizzontale:

Solaio in latero-cemento

Sistemi strutturali di elevazione

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Sistemi Puntiformi in acciaio

Sistemi strutturali di elevazione

Pilastro prefabbricato in profilato di acciaio

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La scelta costruttiva influenzerà lo spessore dell’impalcato e la vista dell’intradosso.

Sistemi strutturali di elevazione

Sistemi di elevazione orizzontale

in acciaio: solai

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Sistemi strutturali di elevazione

Sistemi di elevazione inclinate

Coperture inclinate: strutture miste

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Elementi verticali

Hanno la funzione di consentire “tagli” del terreno e di contrastare le spinte esercitate dai terrapieni che in questo modo si vengono a formare.

Le soluzioni costruttive più frequenti prevedono

• l'uso di muratura più o meno “legata”

• il conglomerato cementizio armato, gettato in opera o prefabbricato

• altri materiali (legno, acciaio).

Sistemi strutturali di contenimento

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Le classificazioni dei muri di sostegno possono dipendere da molti fattori: materiale, geometria della sezione, ecc.; quella più usuale mette in relazione la loro configurazione con quella del terrapieno sostenuto.

Alcune modalità di cedimento dei muri di sostegno

Sistemi strutturali di contenimento

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In relazione a ciò, si possono avere:1. Muri di sostegno2. Muri di sottoscarpa3. Muri di controripa

•I primi sostengono un rilevato per tutta la sua altezza; •i muri di sottoscarpa hanno altezza inferiore a quella del terrapieno; •quelli di controripa sono addossati a pareti di trincee inclinate.

1

2

3

Sistemi strutturali di contenimento

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muri a sbalzo:• in c.a.• in c.a. debolmente armato o semigravità• in acciaio• in elementi prefabbricati in c.a.• con blocchi cassero in c.a.

opere speciali:• strutture intelaiate• rivestimenti delle scarpate• gabbionate• palancolate, palificate, diaframmi• opere rinforzate con tiranti. Muro a sbalzo: La base del muro è

conformata in maniera tale da resistere alle spinte di ribaltamento e di scostamento

In relazione al loro principio statico e di funzionamento:muri semplici o a "gravità":• in muratura di pietrame a secco;• in muratura di pietrame con malta;

Muro di sostegno a gravità

Sistemi strutturali di contenimento

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Elementi di contenimento orizzontali

Strutture che contribuiscono a ripartire uniformemente sul terreno i carichi agenti sulla superficie orizzontale sovrastante e che garantiscono il drenaggio dell'umidità da risalita.

La loro esecuzione avviene normalmente attraverso un vespaio in pietrame di cava, di grossa e media pezzatura e una sovrastantesoletta in conglomerato cementizio gettata in opera.

La soletta viene leggermente armata per garantire l'integrità della struttura anche in casi di piccoli assestamenti del terreno.

Oltre alla soluzione tradizionale si utilizzano elementi modulari a volta in PVC, che, accostati, determinano il supporto per il getto.

Sistemi strutturali di contenimento

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Elementi di contenimento orizzontali

Sistemi strutturali di contenimento

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Elemento modulare in materiale plastico (PVC)

Vantaggi:• Barriera al vapore

• Ottima capacità portante

• Aerazione nelle due direzioni

• Rapidità di posa e di esecuzione

• Convogliamento all’esterno dell’umidità e del gas radioattivo radon

• Elevata adattabilità a qualsiasi superficie d’appoggio

Sistemi strutturali di contenimento

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Riferimenti bibliografici

AA.VV.(1995) Manuale di Progettazione edilizia, vol. 4, Hoepli, Milano

M.C. Torricelli, R. Del Nord, P.Felli (2004), Materiali e tecnologie dell’architettura, ed. Laterza, Bari

Mandolesi E. (1978), Edilizia, Utet, Torino

AA. VV.(1990), Costruire a regola d'arte. Repertorio di soluzioni tecniche conformi e di specifiche di prestazione per la formazione di capitolati di appalto, BE.MA ,Milano– vol. 6 strutture, 1991