SCHELETRO PORTANTE

SCHELETRO PORTANTE
SCHELETRO PORTANTE
E.F. indispensabile per oggetti edilizi realizzati con il procedimento costruttivo a
gabbia, in cui il sistema statico verticale è costituito da elementi puntuali (pilastri)
Evoluzione dal procedimento costruttivo a setti (murature portanti) a quello a gabbia
Ricerca di soluzioni che garantiscano un minor numero di vincoli nella fruizione
dello spazio interno e nella disposizione delle aperture in facciata
Lo SCHELETRO PORTANTE:
- deve garantire la sicurezza statica dell
dell’organismo
organismo edilizio
- contribuisce a delimitare e classificare lo spazio
- non fornisce alcun contributo al raggiungimento del comfort
SCHELETRO PORTANTE
IN CALCESTRUZZO ARMATO
CALCESTRUZZO ARMATO = Calcestruzzo + armatura in acciaio
CALCESTRUZZO
Sabbia
0,40 m3
Ghiaia
0,80 m3
Cemento
250 - 350 kg
Inerte
1 m³ calcestruzzo
Legante
Acqua
120 - 180 litri
La reazione acqua-cemento (idratazione) porta alla presa e al successivo
indurimento dell’impasto
Il calcestruzzo fresco deve essere lavorabile e omogeneo
Una volta indurito deve resistere a compressione e assolvere le funzioni statiche per
le quali è stato realizzato
Assortimento granulometrico
Sezione di un campione di calcestruzzo
PRODUZIONE DEL CALCESTRUZZO
Centrale di betonaggio
PRODUZIONE DEL CALCESTRUZZO
Centrale di betonaggio
PRODUZIONE DEL CALCESTRUZZO
Autobetoniera
PRODUZIONE DEL CALCESTRUZZO
Quantità di cemento Æ
calcestruzzo magro o grasso
(in calcestruzzi per conglomerati cementizi armati mai < 300 kg)
Quantità di acqua Æ calcestruzzo umido (120 lt), plastico (150 lt) o fluido (180 lt)
Il rapporto acqua-cemento (A/C) influenza
i fl
notevolmente
l
l resistenza
la
i
a
compressione del calcestruzzo
Il rapporto ottimale è A/C = 0,5
0 5 (es.
(es 150 litri di acqua per 300 kg di cemento)
Con A/C = 0,5 Æ Resistenza a compressione ~ 35 N/mm²
Con A/C = 0,8 Æ Resistenza a compressione
p
~ 17 N/mm²
Per ottenere una migliore lavorabilità senza eccedere nella quantità di acqua si
possono aggiungere additivi fluidificanti o rallentatori di presa
Calcestruzzi leggeri
Inerte = argilla espansa o granulato di pomice o vermiculite
Non adatto per strutture armate
POSA IN OPERA DEL CALCESTRUZZO
Trasporto
Durante il trasporto si può verificare il fenomeno della segregazione: i componenti
più grossi tendono a scendere verso il basso; quelli più fini rimangono in superficie
Æ Evitare questo fenomeno agitando sempre l’impasto
POSA IN OPERA DEL CALCESTRUZZO
Getto
Anche durante il getto può accadere che
l’impasto si disgreghi per effetto della caduta
da un’altezza eccessiva o dell’urto contro
casseforme e armatura
Æ Per getti di pilastri o setti accompagnare
sempre l’impasto con tubi o canalette
POSA IN OPERA DEL CALCESTRUZZO
Ripresa del getto
Se il getto deve essere interrotto prima della sua ultimazione, bisognerà fare molta
attenzione al momento della sua ripresa, affinchè il calcestruzzo nuovo si leghi
adeguatamente a quello già in opera
Æ Irruvidire la superficie
p
del vecchio ggetto ((in modo da ggarantire una maggiore
gg
area di contatto) e ripulirla da residui polverosi
Æ Utilizzare un calcestruzzo più
grasso del normale nella zona di
ripresa del getto
Æ Se le superfici devono rimanere
a vista, evidenziare e regolarizzare
l linea
la
li
di ripresa
i
POSA IN OPERA DEL CALCESTRUZZO
Costipamento
Per garantire l’uniformità del getto dentro le casseforme ed evitare l’eventuale
formazione di vuoti e bolle d’aria, il getto deve essere energicamente costipato
Æ Costipazione manuale per calcestruzzi fluidi
Æ Costipazione
p
meccanica con ago
g metallico vibrante per
p calcestruzzi rigidi
g
Difetti del calcestruzzo in opera: “nidi di ghiaia”
Cause
- Sezioni con forte congestione dei ferri di armatura Æ mancanza di spazio per i vibratori
- Casseforme con giunti tra gli elementi non a tenuta Æ fuoriuscita di acqua o malta
- Carenza di aggregati fini, scarsa lavorabilità o eccesso di acqua
- Calcestruzzo gettato da un’altezza eccessiva
- Scarsa compattazione
POSA IN OPERA DEL CALCESTRUZZO
Stagionatura
Il calcestruzzo è soggetto a un processo di
maturazione attraverso i fenomeni di presa e
indurimento del cemento
Questo processo è influenzato dalla temperatura
Più la temperatura è alta, più la maturazione è rapida
Æ evaporazione dell’acqua di impasto
Æ formazione
f
i
di crepe in
i superficie
fi i
Æ Proteggere i getti con sabbia o teli bagnati
oppure con materiali impermeabili
S lla temperatura bassa,
Se
b
la
l maturazione
i
rallenta
ll
Già a 2°C sotto zero l’acqua congela, aumenta di
volume e disgrega il conglomerato
Æ Non eseguire i getti a temperature molto basse
RESISTENZA DEL CALCESTRUZZO
Prove di compressione su cubetti di lato cm 20 fino
a rottura
R it
Resistenza
caratteristica
tt i ti a rottura:
tt
Rc = RM – K s [N/mm2]
dove:
RM = media aritmetica dei valori di resistenza dei
varii provini
i i
K = coefficiente che dipende dal numero dei
provini (1,64
(1 64 ÷ 2,13)
2 13)
s = scarto quadratico medio
Classe di un calcestruzzo = valore (in N/mm2)
della resistenza caratteristica a 28 gg
15 – 20 – 25 – 30 – 40 – 50
ARMATURA METALLICA
Barre lisce tipo FeB22K e FeB32K
Barre ad aderenza migliorata tipo FeB38K e FeB44K
Controlli di accettazione
- in stabilimento
- in cantiere Æ prelievo di 3 spezzoni da cm 120
per ogni φ da sottoporre a prove in laboratorio
DISPOSIZIONE DELLE ARMATURE
Le armature metalliche vanno poste in corrispondenza delle sezioni sollecitate a
trazione
Per la loro posa in opera bisognerà tenere presente che:
- Attraverso le barre dovrà p
passare il g
getto del calcestruzzo
- Le barre devono essere protette dagli agenti esterni da un adeguato spessore di
calcestruzzo
- Le barre dovranno costituire un’armatura continua solidamente ancorata alla massa
di calcestruzzo
DISPOSIZIONE DELLE ARMATURE
Copriferro
Il calcestruzzo protegge le armature metalliche dalla corrosione e dagli attacchi
dell’ambiente esterno
Per assicurare una adeguata durabilità alle strutture è necessario che tutte le barre
metalliche siano ricoperte
p
da uno strato di calcestruzzo
Æ Copriferro
Normalmente circa 2 cm; fino a 5 cm in
ambienti aggressivi (zone marine, terreni
corrosivi, vicinanza di fabbriche, ecc.)
DISPOSIZIONE DELLE ARMATURE
Giunzione delle barre
È preferibile non eseguire giunzioni, ma se non è possibile evitarle, occorre farle
nelle zone di minore sollecitazione, e opportunamente sfalsate
Le giunzioni possono essere eseguite mediante:
a - sovrapposizione, di lunghezza non inferiore a 20φ, e con prosecuzione di
ciascuna barra verso la zona compressa
b - manicotti filettati
c - saldature
MONTAGGIO E POSA IN OPERA DELLE ARMATURE
Successivamente le armature sono posizionate all’interno delle casseforme,
garantendo il loro corretto posizionamento e la stabilità delle stesse durante il getto
e il costipamento del calcestruzzo
Le armature devono essere solidamente
fi t alle
fissate
ll casseforme
f
attraverso
tt
opportuni dispositivi (supporti e
distanziatori) preferibilmente con
caratteristiche simili a quelle del getto
(solitamente in calcestruzzo o malta)
oppure
pp
in pplastica o metallo
ESECUZIONE DI ELEMENTI IN CALCESTRUZZO ARMATO
1. Costruzione delle casseforme
2. Preparazione e posa dell’armatura metallica
3. Getto del calcestruzzo
4. Disarmo delle casseforme
CASSEFORME O CASSERI - Classificazione
- A perdere (pignatte, blocchi o lastre in polistirolo, casseri in polipropilene)
- Riutilizzabili
- parzialmente (tavolati o pannelli in legno)
- totalmente (pannelli in acciaio, in alluminio o in materiale plastico)
CASSEFORME - Materiali
- Legno
L
tavolati in: abete, pino, pioppo, larice
parzialmente stagionato
il legno secco si gonfia eccessivamente se bagnato
il legno
g verde si deforma se la temperatura
p
è elevata
piallato
per avere una superficie liscia e dimensioni uniformi
- Acciaio e alluminio
pannelli componibili collegati con morsetti
costituiti da un telaio rivestito su un lato con una lamiera
alta resistenza meccanica
velocità di montaggio
superficie liscia con pochi giunti
CASSEFORME - Materiali
- Materiale
M
l plastico
l
(ABS oppure EBS)
pannelli o scocche componibili con nervature di irrigidimento
velocità di montaggio
superficie liscia con pochi giunti
CASSEFORME IN LEGNO - Montaggio
- Pilastri
Pl
Pannelli costituiti da tavole affiancate (spessore 2,5 cm) rese solidali mediante listelli
Listelli triangolari si dispongono ai lati del pannello Æ pilastro ad angoli smussati
Tracciamento sul piano di base dei pilastri
Realizzazione del registro di base
Posizionamento dei pannelli sui quattro lati
Fasciatura con “cravatte” metalliche
Posizionamento dell’armatura metallica
- Travi
Predisposizione di elementi di sostegno provvisori
in legno (“croci”)
in acciaio ((“puntelli”)
puntelli )
Posizionamento di due
sostegni provvisori vicino ai
ppilastri e delle “banchine” al
di sopra di questi
Posizionamento dei
sostegni intermedi e
dei “traversi” sulle
“banchine”
Montaggio
gg del p
pannello che costituisce
il fondo della trave
p
di una “monta” del
Predisposizione
fondo della trave
(0,5 cm ogni m di lunghezza)
Montaggio dei pannelli che costituiscono le sponde della trave
Fissaggio delle tavole per il controventamento dei puntelli
- Solai gettati in opera
Tavolato continuo fra una trave e
l’altra
Sostegni intermedi (“rompitratta”)
per il tavolato
ta olato Æ puntelli
p ntelli o “croci”
- Solai con travetti prefabbricati
I travetti si appoggiano direttamente
sulle
ll sponde
d delle
d ll travi
t i
“Rompitratta” per i travetti (puntelli
o “croci”) in numero inferiore
- Sbalzi
Come per i solai
- Setti
Pannelli realizzati con tavole in
legno affiancate
Pannelli intelaiati con specchiatura
p
in compensato multistrati
Pannelli in acciaio o alluminio
Tiranti in ferro
Distanziatori in metallo o plastica
- Scale
Come un solaio inclinato
CASSEFORME - Disarmo
Dopo il raggiungimento dei valori minimi di resistenza
del calcestruzzo. In genere non prima di:
3 gg. per fianchi di travi e pilastri
10 gg. per travi e solette (lasciando alcuni puntelli)
24 gg. per puntelli di travi e solette
28 gg.
gg per sbalzi
GIUNTI DI DILATAZIONE
Coefficiente di dilatazione del calcestruzzo = 0,00001 m °C
Æ per un edificio lungo 40 m e con sbalzo termico di 30 °C, la dilatazione sarà di
cm 1,2
Da pprevedere p
per lunghezze
g
superiori
p
a 30 - 35 m
Larghezza giunto pari a 1/100 dell’altezza dell’edificio
Il giunto si estende dalle fondazioni alla copertura dell’edificio
CALCESTRUZZO ARMATO
Il calcestruzzo presenta una buona resistenza a compressione ed una scarsa
resistenza a trazione
L’acciaio presenta ottima resistenza sia a compressione che a trazione
L’inserimento dell’acciaio all’interno del calcestruzzo consente agli elementi
costruttivi di sopportare
pp
anche sollecitazioni di trazione e di taglio
g
Possono così essere realizzate anche parti in aggetto
SCHELETRO PORTANTE IN CALCESTRUZZO ARMATO
Fondazioni
Pilastri
Travi
FONDAZIONI
Servono a trasferire sul terreno il peso proprio dell
dell’edificio
edificio e tutti i sovraccarichi,
sovraccarichi
permanenti o accidentali
● dirette
appoggiano direttamente sul terreno di fondazione
- isolate
i l t
- a maglia chiusa
- continue
● indirette
Æ
Æ
Æ
plinti
li ti
travi rovesce, zattere
platee
appoggiano su un terreno a profondità superiore rispetto a quello su
cui è realizzato ll’edificio
edificio
- pali
Æ
trivellati o infissi
L’entità della superficie
p
d’appoggio
pp gg dipende
p
dalla resistenza del terreno
Roccia (fino a 1 N/mm2) > Ghiaia > Sabbia > Argilla > Torba (circa 0,05 N/mm2)
Fondazioni dirette
S
Sequenza
operativa
ti
- scavo con asportazione del terreno fino a raggiungere lo strato resistente
se lo strato resistente si trova in superficie,
superficie asportazione dello strato
superficiale (“cappellaccio”) per almeno 15-20 cm di spessore
- protezione dello scavo (sempre se la profondità è superiore ai 2 metri)
- creazione di un piano di posa orizzontale spianato
- getto di uno strato di calcestruzzo magro (magrone) come piano di posa delle
fondazioni vere e proprie
- tracciamento, montaggio delle casseforme e posizionamento delle armature
- getto del conglomerato cementizio
Plinti
Hanno la funzione di allargare la superficie di appoggio del pilastro sul terreno,
distribuendo i carichi più uniformemente
T
Trasmettono
tt
all terreno
t
carichi
i hi di
distribuiti
t ib iti su superfici
fi i limitate
li it t
Ideali per terreni rocciosi e compatti
Possono essere utilizzati anche in zone sismiche
purché vengano
p
g
collegati
g tra di loro mediante travi
di collegamento, aventi il compito di realizzare
delle maglie chiuse
Plinti alti e rigidi
Hanno sezione tronco-piramidale con le facce laterali inclinate di circa 60°
Sono molto alti e poco armati
Lavorano esclusivamente a sollecitazioni di compressione
Si utilizza un calcestruzzo di resistenza inferiore a quella delle strutture in elevazione
Plinti bassi e flessibili
Hanno sezione tronco-piramidale meno pronunciata
Sono molto più leggeri e armati di quelli rigidi
Le armature hanno il compito di assorbire le sollecitazioni di flessione e taglio
Si utilizza lo stesso calcestruzzo adoperato per le strutture in elevazione
Per comodità oggi si preferisce realizzare i plinti a sezione rettangolare
Armatura di un plinto
1 pilastro
12- ferri di ripresa
3- armatura del pilastro
4- plinto
5- armatura del plinto
6- magrone
Fondazioni a zattera
Si utilizzano per edifici realizzati in muratura portante (laterizio,
(laterizio pietra,
pietra calcestruzzo)
Trasmettono al terreno carichi distribuiti su estese superfici continue
Si usano fino ad una profondità di circa 55-6
6 metri
Per terreni con buona resistenza possono essere realizzati senza armatura. In questo
caso la sezione presenta riseghe inclinate di circa 60
60°
Per terreni poco resistenti l’armatura viene inserita per assorbire le sollecitazioni di
flessione e taglio
Travi rovesce
Si utilizzano per edifici realizzati con elementi resistenti puntiformi (pilastri)
Trasmettono al terreno carichi distribuiti su estese superfici continue
Si usano fino ad una profondità di circa 55-6
6 metri
Travi rovesce
Possono avere sezione tronco
tronco-piramidale
piramidale o,
o più usualmente,
usualmente sezione a T rovescia
Per un pre-dimensionamento delle fondazioni a travi rovesce si può valutare l’altezza
h = 1/5 ÷ 1/6 della luce
Si definiscono rovesce perché hanno un comportamento opposto alle travi in elevazione
Platee
Possono essere utilizzate per edifici realizzati con elementi resistenti puntiformi
(pilastri) o continui (murature)
Si adottano p
per terreni non molto resistenti o cedevoli in modo non uniforme
Trasmettono al terreno carichi distribuiti su estese superfici continue
Spesso
p
sono un’alternativa alle fondazioni indirette
La soletta potrebbe essere irrigidita da nervature (travi secondarie) fino a diventare
una piastra nervata con la superficie piana rivolta verso il basso
Fondazioni indirette
Sono dette anche fondazioni profonde
Vengono utilizzate quando non è possibile raggiungere un terreno resistente
attraverso uno scavo di fondazione
Si ppuò ricorrere a q
questo sistema anche nel caso di terreni p
poco consolidati
Pali
Micropali
Φ tra 40 e 200 cm
Φ tra 8 e 25 cm
Pali:
- In legno
- In calcestruzzo armato
- In acciaio
La trasmissione dei carichi tra edificio e pali di fondazione avviene per mezzo di
elementi di collegamento aventi forme simili ai plinti o alle travi rovesce
Il baricentro della palificata deve sempre coincidere con il baricentro dei carichi
Il numero di pali sotto il plinto dipende dalla capacità
portante del terreno
La dimensione del plinto è dettata anche dal diametro
dei pali sui quali si appoggia
L’interasse minimo tra i pali è pari a 3 diametri
Il palo lavora in parte come una fondazione diretta: in corrispondenza del terreno
resistente si appoggia e lavora per compressione. Inoltre sfrutta l’attrito sul terreno.
Nel caso non ci sia uno strato di terreno consistente alla base del palo si avrà solo
resistenza per attrito: si parla di palo sospeso
Resistenza (trasferimento dei carichi)
- solo per attrito laterale
-p
per attrito laterale e resistenza di p
punta
Rpalo = Ra + Rp
Pali in legno
Essenze: pino, larice
Si utilizzano
soprattutto in
presenza di terreni
i
incoerenti
ti e paludosi
l d i
Il legno viene trattato
per assicurarne la
conservazione
Pali in calcestruzzo armato
Sono prefabbricati. Possono essere in calcestruzzo vibrato o centrifugato.
Hanno la punta metallica. Vengono infissi nel terreno per battitura con un maglio
Pali trivellati
Speciali trivelle praticano un foro nel terreno e contemporaneamente lasciano un tubo
tuboforma, all’interno del quale, a trivellazione ultimata e al raggiungimento della profondità
di progetto, verrà prima inserita l’armatura metallica e poi gettato il calcestruzzo
Il tubo-forma verrà gradualmente estratto durante il getto, permettendo al
calcestruzzo di espandersi nel terreno, aumentare la sezione del palo e accrescere
l’attrito laterale
Micropali
Si utilizzano soprattutto per opere di
rinforzo delle fondazione di edifici
esistenti. Vengono infissi nel terreno
tubi in ferro con le pareti forate e
chiusi in fondo da un tappo
provvisorio. Raggiunta la profondità
voluta
l
viene
i
eliminato
li i
il tappo e sii
inietta il calcestruzzo all’interno del
tubo; questo fuoriuscendo dal fondo
e dai fori laterali forma attorno al
tubo una corona di calcestruzzo
molto p
più ampia
p
del diametro
originario.
PILASTRI
Armatura costituita da:
- ferri longitudinali
- pilastri quadrati o rettangolari: minimo 4 tondini in corrispondenza degli
spigoli
pg p
per conferire la forma,, p
più tutti q
quelli risultanti dal calcolo
- pilastri circolari: minimo 6 tondini, più tutti quelli risultanti dal calcolo
Diametro minimo dell’armatura: 12 mm
- staffe (per evitare il pericolo di carico di punta dei tondini e conseguente loro
i
incurvamento)
)
Diametro minimo delle staffe: 6 mm
Passo: < 15 volte il diametro dei ferri longitudinali e comunque sempre < 25 cm
Armatura pilastri
Armatura pilastri
TRAVI
- emergenti: h = 1/10 della luce da coprire)
- in spessore h = spessore del solaio;
larghezza ~ 1/6 della luce (60 < L < 120cm)
Armatura costituita da:
- ferri dritti (minimo 4 in corrispondenza degli spigoli per conferire la forma, più
tutti quelli risultanti dal calcolo)
- ferri piegati (per il momento e il taglio)
- staffe (per il taglio)
più ravvicinate agli appoggi [circa 10 cm]
più diradate verso la mezzeria [25 – 30 cm]
BIBLIOGRAFIA
L. Caleca, Architettura Tecnica, paragrafi 3.2, 4.1.4, 4.1.5
AITEC (a cura di V.
V Pacenti),
Pacenti) Manuale pratico per la costruzione edile,
edile volumi 2,
2 3,
3
4, 5, 6