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L’edificio

Definizione costruttiva

L’edificio è un sistema costituito dalle strutture edilizie esterne che delimitano uno spazio di volume definito.

L’edificio è inoltre definito dalle strutture interne che ripartiscono detto volume e da tutti gli impianti, dispositivi tecnologici ed arredi che si trovano al suo interno; (D.P.R. 26 agosto 1993, n. 412)

L’edificio: definizioni

Definizione sistemica

Il sistema edilizio si scompone in:

• SISTEMA TECNOLOGICO (unità tecnologiche ed elementi tecnici)

• SISTEMA AMBIENTALE (unità ambientali ed elementi spaziali)

La struttura portante comprende:

- le strutture in elevazione, ossia gli elementi che si innalzano al di sopra del terreno

- le strutture di fondazione, ossia tutti gli elementi la cui funzione è quella di collegare l’edificio al suolo e di trasmettere a terra i carichi che l’edificio è destinato a sostenere

Edificio: Struttura portante

Il progetto della struttura portante deve nascere insieme alla concezione tipologica e distributiva dell’edificio poiché le scelte di posizionamento delle strutture condizionano la dimensione degli spazi interni e la loro fruibilità.

Queste scelte riguardano per esempio l’individuazione degli schemi strutturali (struttura portante continua o puntiforme) e la definizione dei passi strutturali (luci o campate)

Edificio: Struttura portante

Il progetto architettonico di un edificio si basa in genere su un dimensionamento di massima delle strutture che dipende:

- dal materiale (calcestruzzo cementizio armato, acciaio, legno o muratura)

- dalle luci strutturali da coprire

Cui segue la progettazione strutturale esecutiva vera e propria.

Edificio: Struttura portante

- Carichi permanenti: costituiti da peso proprio delle parti dell’edificio stesso (tetti, pareti, solai …)

- Carichi accidentali: che comprendono le persone, gli arredi, la pressione del vento e i sovraccarichi eccezionali come la neve

- Carichi dinamici: azione sismica, urti, azione di corpi in caduta. L’azione dinamica del sisma impone all’edificio sollecitazioni non solo verticali ma anche orizzontali.

- La struttura portante dell’edificio deve essere dimensionata ipotizzando la situazione di massimo carico possibile:- rispetto alla funzione cui è destinato- alla zona climatica (neve)- alla zona sismica

I carichi che l’edificio sostiene

Rispetto all’uso di murature portanti continue di grande spessore, che ha caratterizzato la realizzazione delle strutture portanti fino alla fine dell’ottocento, l’avvento dei nuovi materiali (acciaio e calcestruzzo armato a fine ottocento e legno lamellare, compositi armati ad alta resistenza e, infine, tessili tecnici della seconda metà del novecento) ha consentito l’evoluzione della concezione strutturale degli edifici con un notevole alleggerimento delle strutture e capacità di coprire luci sempre più ampie.

La leggerezza delle strutture diminuisce il carico dovuto al peso proprio ma aumenta la loro instabilità rispetto alle sollecitazioni dinamiche (vento, sisma).

La resistenza meccanica: rigidità vs elasticità

Edificio in muratura = struttura rigida e anelastica Edificio a telaio = struttura flessibile ed elastica

Edifici in muratura: il trilite

Edifici in muratura

Edifici in muratura

Il comportamento complessivo del fabbricato in muratura portante deve essere di tiposcatolare

Le pareti portanti devono essere intersecate ortogonalmente da altre pareti portanti echiudersi in una forma di tipo rettangolare.

Si devono evitare pareti di lunghezza superiore ai 6-7 mt che non siano intersecateortogonalmente da altre pareti portanti.

Edifici in muratura

Edifici con struttura portante in muratura

Bisogna evitare irregolarità nelle murature portanticon aperture non allineate in verticale

Edifici con struttura portante in muratura

SI NO

Bisogna evitare irregolarità nelle strutture inelevazione: p.e. muri portanti che scaricano su volteo solai

NO

La resistenza meccanica: INTERVENTI VOLTI A RIDURRE LE CARENZE DEI COLLEGAMENTI

• Tiranti o catene

• Cerchiature esterne

• Cordoli in sommità

• Cordoli intermedi

• Ammorsature “scuci e cuci”

• Perforazioni armate Tiranti o catene

Cerchiature esterne Cordoli di sommità Scuci e cuci Perforazioni armate

Tiranti o catene

Si utilizzano materiali resistenti a trazione come il ferro o l'acciaio.

Consiste in una barra metallica che attraversa l'edificio (in genere in

prossimità o in corrispondenza dei solai)

La catena viene ancorata alle pareti tramite il capochiave.

La resistenza meccanica: adeguamento sismico di edifici in muratura

Capichiave

- meglio capichiave esterni

- in generale meglio capichiave a paletto, che “agganciano” più muro

- per murature scadenti, con elementi piccoli, meglio le piastre (previo

consolidamento locale)

La resistenza meccanica: adeguamento sismico di edifici in muratura

Rinforzi di tessuto di acciaio

- si può applicare con resina epossidica o matrice cementizia

- esiste un macchinario per pretendere le fibre

Rinforzi di materiali compositi (fibre di carbonio o altre)

- si possono applicare con resina epossidica o matrice cementizia

- necessario smussare gli spigoli

- non esiste un macchinario per pretendere le fibre

La resistenza meccanica: adeguamento sismico di edifici in muratura

Alcuni tipi di murature

Finitura a intonaco della muratura

La configurazione a telaio prevede elementi portanti verticali, che sostengono

travi e solai in modo da formare gli orizzontamenti dei vari piani dell’edificio.

La disposizione degli elementi portanti verticali costituisce un reticolo strutturale,

che può essere:

• a maglia (o puntiforme), quello di gran lunga più diffuso, caratterizzato da

elementi portanti verticali di sezione molto compatta (quadrata, rettangolare o

poligonale) chiamati pilastri;

• a setti, formato da elementi portanti verticali costituiti da setti murari di

calcestruzzo armato, di spessore più o meno contenuto, forati in

corrispondenza delle aperture per il passaggio tra i vani.

Edifici a telaio

La struttura portante a telaio è costituita da un’orditura di travi e pilastri che formano una orditura di telai spaziali

connessi tra loro sia in orizzontale che in verticale.

La sequenza di telai spaziali determina una maglia strutturale di limitato ingombro planimetrico (struttura

puntiforme) che consente un uso razionale dello spazio (pianta libera)

Edifici a telaio

Telaio piano Telaio spaziale

Le Corbusier - Progetto Casa Dom-ino (1914)

La casa Dom-ino è il progetto di un modulo in c.a., aggregabile liberamente, che

rappresenta il prototipo dell’architettura razionalista (struttura portante puntiforme che

libera il progetto dalla rigidità dello schema portante in muratura). L’architetto può

liberamente conformare lo spazio in pianta e (con i pilastri arretrati rispetto al filo

esterno dei solai) liberamente articolare la configurazione della facciata.

Edifici a telaio

Il telaio piano è un elemento strutturale composto da due ritti verticali ed un traverso rigidamente connessi

fra loro

Differenza di comportamento statico tra sistema trilitico e sistema a telaio

Comportamento rigido -> rottura Comportamento elastico

Trilite realizzato con materiale fragile Trilite realizzato con traverso elastico Telaio realizzato con materiale elastico

Stato iniziale indeformato

Applicazione di una forza -> deformazione

Cessazione dello sforzo -> ritorno allo stato iniziale indeformato

Comportamento elastico

Comportamento rigido

Stato iniziale indeformato

Applicazione di una forza -> rottura

Differenza di comportamento statico tra sistema trilitico e sistema a telaio

Comportamento statico di un telaio spaziale sottoposto a carichi verticali e orizzontali. Tutti gli elementi

del telaio contribuiscono alla resistenza strutturale.

Predimensionamento del solaio

Il D.M. 1996 in materia di costruzioni, prescrive per le strutture a telaio in c.a.uno spessore delle travi emergenti portanti non inferiore a 1/25 della luce nelcaso di strutture gettate in opera e di 1/30 nel caso di nervature precompresse.(il predimensionamento dell’altezza della trave emergente in c.a. può variare tra1/10 e 1/12 della luce da coprire a seconda del tipo di vincolo col pilastro)

La soletta deve invece avere uno spessore di almeno 40 mm con armatura diripartizione ben ancorata alle travi di bordo.

Se l’edificio è tutto con travi a spessore è consigliabile partire con solaio H=25+5in zona sismica anche per luci non richiedenti tali prescrizioni sotto le sole azioniverticali

L’altezza di una trave a spessore è pari a quella del solaio mentre per ildimensionamento di massima della larghezza si può adottare la formula B = L/6

Nella pratica, la larghezza di una trave a spessore varia tra i 60 e i 120 cm.

Edifici a telaio

Edifici a telaio

I fili fissi sono le facce di pareti o di pilastri

che per tutta l’altezza di una struttura non

hanno nessun cambiamento planimetrico