CORSO DI LAUREA IN SCIENZE DELL’ ARCHITETTURA
ELEMENTI DI COMUNICAZIONE VERTICALE:
GENERALITA’
Le comunicazioni verticali vanno intese come elementi di collegamento tra piani a diversi livelli
e di conseguenza tra gli spazi che insistono su tali
piani.
Vanno intese anche come elementi di continuità
spaziale e quindi il modo di organizzare gli spazi.
REQUISITI PER LE SCALE
1°) Statica
Sotto questo aspetto possono essere:
-
Scale ad involucro
-
Scale a scheletro portante
-
Scale incastrate
-
Scale a sbalzo
2°) Sicurezza
-
Corrimano
3°) Benessere
-
Riguarda soprattutto la relazione fra alzata e
pedata.
Scala Elicoidale, nel Palazzo Barberini.
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DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA
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LE SCALE
La scala, è uno dei sete elementi di fabbrica, che comprende gradini, pianerottoli di riposo e di arrivo. E’ sostenuta da un involucro
oppure da uno scheletro portante. Nel primo caso la scala è
compresa dentro una cellula muraria, che la regge.
Nel secondo caso da un telaio in c.a. o in acciaio.
Aspetti da valutare necessariamente nel progettare una scala sono:
-
statica ;
- sicurezza:
deve consentire sfollamenti rapidi in caso di in-
cendio e deve essere dimensionata in base al numero di
per-
sone che la devono percorrere;
- benessere:
deve essere comoda da percorrere.
Esempi di scale ad una rampa in linea.
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Forme e classificazione delle scale
Secondo la loro destinazione, le scale
possono essere suddivise in
interne
ed esterne.
Le scale esterne possono essere:
-frontali:
le rampe sono ortogonali al
prospetto (vedi foto in basso, R. Meier).
-parallele: ad una o due rampe, quando sono estese lungo il prospetto;
-a rampe curve.
Esempi di scale curve ad una sola rampa. Sopra e a
destra, lascala monumentale della Reggia di Caser-
Esempi di scale frontale in un edificio di Richard
ta.
Meier
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Le scale interne, viceversa, sono divise
in:
1- scale dritte: hanno rampe in linea separate da uno o più ripiani, a seconda del dislivello da superare. Occorre notare che le rampe
Scala ad anima
devono avere minimo 3 e massimo 15 gradini.
2 - scale ad anima: sono composte da rampe incassate sorrette dai muri d' ambito del vano
scala, e da un muro di spina, detto anima della
scala. Molto comuni in epoca antica sono oramai superate, perché monotone e buie.
3 - scale a pozzo:
hanno due o più rampe a
a sbalzo sostenute dai muri d' ambito del vano
scala, e che si affacciano su un cavedio centrale,
più o meno ampio, detto pozzo della scala.
Statica delle scale
Possono essere costruite impiegando tutti i materiali usati nell’edilizia, come legno, pietra, muratura, acciaio, cemento armato.
Le scale a pozzo hanno due o più rampe a volo o a sbalzo laterali, e che si affacciano su un
vuoto centrale, più o meno ampio, detto pozzo della scala.
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La scala, può essere sorretta tanto da una scatola muraria quanto da uno scheletro portante,
(vedi pag. 10 può essere collocata sia all'interno che all' esterno dell’edificio.
In entrambi i casi la scala collabora con la statica
dell' edificio, fungendo da elemento irrigidente,
soprattutto nel caso di edifici con sviluppo verticale.
(vedi Il Pirelli, pagina seguente).
Sezionando la scala, otteniamo un solaio
piegato, sostenuto da due travi, (come un comune solaio in cls ( Vedi figg. Pag. 12)
Scala in edificio plurifamiliare; caratteristiche:
h - altezza interpiano: esempio 330 cm pari a 20 alzate da 16,5 cm
- rapporto alzata/pedata (2a + p = 63 cm)
l1 - larghezza libera delle rampe pari a 120 cm
l2 - distacco tra le rampe circa 10 cm
l3 - ingombro del corrimano nella larghezza di ogni rampa pari a 6 + 4 cm
l - larghezza totale del vano scala = 2l1 + l2 + 2l3 = 260 cm
a1 - lunghezza della rampa pari a 9 pedate da 30 cm = 270 cm
a2 - piattaforma di distribuzione ai piani con larghezza libera pari a 150 cm
a3 - pianerottolo intermedio con larghezza pari alla rampa (120 cm)
a4 - sfalsamento tra i gradini delle rampe pari a 0; incremento di ingombro del
mancorrente pari a 1/2 della pedata per lato = 30/2 = 15 cm
a - sviluppo complessivo della lunghezza del vano scala = A1 + A2 + A3 + 2A4
= 570 cm
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Esempi relativi al comportamento statico
di
edifici
esposti a sollecitazioni
orizzontali.
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In una fase di lavorazione successiva si riportano i gradini al rustico, di norma realizzati in cls
misto ad inerti fini, oppure mattoni o scarti di
cantiere.
Dopo che si posano i pavimenti, nelle scale si dispongono le lastre di materiale lapideo, molto resistente all’usura. Le alzate sono spesse 2 cm mentre
le pedate spesse 3, posate su uno strato di malta o
colla; la regola prevede che si cominci dal basso verso l’alto, ponendo prima il pavimento su cui
pog-
gia la prima alzata, quindi la prima pedata e così via,
alternando alzate e pedate (se possibile anche cromaticamente). Considerando gli ingombri, il solaio inclinato dovrà avere uno spessore di circa 16 cm, per
cui unito al gradino e alle finiture, otterremo uno
spessore medio di 25- 30 cm.
Dal punto di vista statico, le scale possono essere suddivise in:
-
Scale a volta;
-
scale appoggiate;
-
scale a sbalzo
incassate o ad anima: le rampe sono posate su volte a botte inclinate sostenute dai muri d' ambito e raccordate in corrispondenza dei pianerottoli intermedi, da volte a crociera o a vela.
- Talvolta raccordate a volte a botte rampanti, sostenute dai muri
perimetrali e da “sostegni discontinui centrali”.
- I pianerottoli intermedi si posano su volte a botte a generatrici orizzon-
Scale a volta in muratura
tali, per compensare la spinta delle volte rampanti.
- Nelle scale a pozzo: le rampe poggiano su volte a botte inclinate
Oramai poco utilizzate con i nuovi materiali e siste-
sostenute dai muri d' ambito e oppure impostate su “sostegni di-
mi costruttivi. Le scale a volte possono essere:
scontinui interni, (vedi fig. in alto)
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Scale appoggiate
In questo caso le rampe sono solette sostenute da travi in c.a. di acciaio o legno, Le travi possono essere parallele alla linea
di calpestio, sagomate a ginocchio secondo la linea della rampa e vincolate a elementi posti lungo il perimetro del vano scala.
Scale con volte a botte
rampanti
per
le
rampe e volte a botte
orizzontali a sostegno
dei pianerottoli;
Scale con volte a botte
inclinata
per
le
rampe e volte a crociera a sostegno dei
pianerottoli.
In alto, scale appoggiate su scotolati di acciaio, e a destra rampe
su travi parallele alla linea di
calpestio sia in c.a.
Gradini riportati sostenuti da vote a sbalzo in muratura.
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Su tali travi poggiano le solette delle rampe e dei ripiani. Sulle
solette delle rampe si modellano i gradini, che sono, in questo caso, elementi portati.
Viceversa l' ossatura della scala può essere composta da:
-
pianerottoli sostenuti da due travi perpendicolari alla
rampa, poste lungo il perimetro del vano-scala. Ai pianerottoli sono vincolate le solette delle rampe.
-
pianerottoli a sbalzo vincolati ad un solo lato del vano
(vedi rampa superiore lato destro). All' estremo libero sono connesse le solette delle rampe.
-
pianerottoli vincolati a travi laterali, ovvero parallele
alla linea di calpestio. Ai pianerottoli sono connesse le solette
delle rampe.
Per modeste luci è opportuno optare per solette rampanti, sagomate a ginocchio e connesse a travi, poste alla quota dei
piani e pianerottoli ed ortogonali alla linea di calpestio, sostenute dall' ossatura muraria del vano scala o dalle travi sul lato
corto se la scala si regge su scheletro portante.
Scala con involucro di muratura o a scheletro portante.
Supponiamo che l’involucro sia di muratura: le rampe, questa
volta sono sostenute dai muri d’ambito più corti. Volendo, nel
muro possiamo anche incastrare ogni singolo gradino prefabbricato fuori opera (vedi figura in basso). Schematicamente il
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verso di salita è indicato da una freccia.
Nelle scale con scheletro in c.a., sono assai comuni le
scale con solette portanti o con gradini a sbalzo, sostenuti da una trave in c.a. a ginocchio parallela al
verso di salita.
In entrambi i casi essi sono sostenuti da travi sagomate,
parallele alle rampe ed a loro volta connesse ad elementi
posti ai vertici del vano – scala.
Nel primo caso (ad involucro) si procede creando
una soletta a sbalzo, rampante su cui si riportano i
nuclei dei gradini non di rado costruiti con materiali leggeri.
In tal caso i gradini sono esenti da funzione statica.
Nel caso di gradini incastrati (disegno a destra), i gradini sono mensole autoportanti , armati con ferri a forcina
e staffe e connessi tra loro sovrapponendo le
singole
mensole per renderle collaboranti.
Scala incastrata. Nel caso di gradini a
sbalzo il piano di inflessione è perpendicolare al foglio secondo la traccia 1 - 2.
Nel caso di rampa appoggiata, lo spessore della soletta difficilmente può essere minore di 15-16 cm,
mentre nel caso di gradini a sbalzo collaboranti, lo
spessore della rampa raggiunge valori ridottissimi pari
Nel caso di rampa incastrata alle travi AC
anche ad appena 6 cm, di cui 2 per collocare le armature
e BD, il piano di inflessione risulta perpen-
e 2+2 per il copri ferro inferiore e superiore (vedi fig. in
basso).
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dicolare al piano del foglio lungo la traccia
3 - 4.
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Tuttavia, le imprese preferiscono ricorrere alle scale appoggiate per motivi economici. Infatti in questo caso occorre un' unica cassaforma, necessaria per creare il
fondo della rampa.
Occorre poi valutare se, nel caso delle scale a sbalzo, sia opportuno o necessario
variare lo spessore in senso longitudinale di ciascun gradino autoportante.
Di norma ciò dipende sia dallo spessore del gradino, sia dell’uso della scala. Se i
gradini sono prefabbricati, la sezione utile è già calcolata per il momento massimo.
Sul gradino insistono due carichi: uno uniformemente distribuito ed uno concentrato in punta dato dal peso del parapetto; pertanto il momento agente sul gradino
sarà massimo nel vincolo (incastro) con la parete, mente all’estremità sarà nullo.
In alto: schema di armatura per un gradino incastra-
Occorre infine citare le scale a sbalzo costruite con gradini autoportanti di pie-
to lateralmente.
tra da taglio, resistente e privi di alcuna soluzione di continuità nella massa.
In basso esempio di rampa con gradini collaboranti
In tal caso si procede murando i gradini, man mano che viene elevato il muro d’
e soletta con spessore minimo.
ambito , per una profondità non minore di 30 cm ed unendoli tra loro mediante giunzione a taglio scantonato.
È da notare che un solido così incastrato lavora a flessione e taglio,e che la
stabilità di tutta la scala ad opera ultimata è anche assicurata dalla piena coesione
fra tutti i gradini poiché il carico che grava su uno di essi interessa quelli ad esso
connessi.
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A destra; le
rampe
sono
poggiate/
incastrate su
travi
ortogo-
nali alla linea
di calpestio
Nelle figure sopra e sotto, le rampe sono incastrate alle solette del pianerottolioe alle travi sul lato corto della scala.
Scale
ap-
poggiate ;
rampe costituite da
solette
travi
ram-
panti
so-
stenute da
travi poste
lungo
il
perimetro
del
vano
scala.
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Scale appoggiate; Rampa soletta sagomata a
ginocchio
Per luci non eccessive è opportuno optare per
solette rampanti, sagomate a ginocchio e connesse a travi, poste alla quota dei ripiani ed
ortogonali alla linea di calpestio, sostenute
dall' ossatura del vano scala o dalle travi di
bordo lungo il lato corto del vano scala.
Preparazione al getto del calcestruzzo della
rampa della scala. Da notare i ferri longitudinali posti inferiormente e le tavole che delimitano i singoli gradini.
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a)
a sbalzo da muratura portante
d)
a travi rampanti
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b)
e)
a sbalzo da trave inginocchiata
a trave rampante centrale
c)
a soletta rampante
Riepilogo schemi statici delle scale.
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Sicurezza
Il corrimano
Per garantire la sicurezza è necessario prevedere un corrimano che deve:
-
essere impugnabile e di 6 cm, e se corre lungo la parete deve distare da
questa almeno 4 cm;
-
deve essere continuo, sia per esigenze di benessere che di sicurezza. Infat-
ti, la scala è l’unica via di esodo, in caso di pericolo e mancanza di luce, il corrimano è l’unico riferimento per capire la sequenza dei gradini;
-
nelle scale a pozzo, il parapetto per sicurezza deve avere un’altezza
minima di un metro in corrispondenza dello spigolo di ogni gradino.
Pertanto, per avere la continuità nelle rampe in salita e discesa, il corrimano deve proseguire oltre l’ultimo gradino per altri 30 cm circa. (vedi C.I.S.
pag.22)
Ne consegue che il pianerottolo, dovendo avere per edifici pubblici e condominiali la stessa larghezza della rampa, deve essere di 120+30 cm = 150 cm.
Tali dimensioni sono vincolanti per l’agibilità dell’edificio.
I montanti del parapetto devono essere posti nel pianerottolo almeno 30 cm prima del primo gradino, in modo da non creare cesure nel profilo del corrimano.
Il parapetto
La legge 13 dell’89 sull’accessibilità per i disabili, prevede che il parapetto debba essere con barre verticali di acciaio ad interasse massimo di 10 cm, oppure di vetro di sicurezza continuo come in figura pagina 22.
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Esempio di scala appoggiata
con travi laterali in acciaio a
cui sono fissate le pedate in
legno che poggiano su tubi
sottili, due per ciascuna pedata.
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Particolare di attacco del
parapetto in acciaio con
elementi piatti e tubolari.
Da notare il mancato rispetto della norma che
prevede una distanza tra
i diversi correnti del parapetto massima di 10
cm.
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Esempio di scala
in acciaio, legno
e vetro.
Parallelamente al
muro
è
posta
una trave in acciaio, rivestita di
legno, che regge
a sbalzo i singoli
gradini, che sono , a loro volta,
irrigiditi da una
seconda trave in
acciaio posta sul
lato
opposto
(quello del parapetto).
Il
parapetto
in
vetro è sostenuto
dalla prosecuzione del profilato
che irrigidisce la
pedata,
sono
e
che
collegati
alla trave esterna.
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Essendo una scala di uno spazio
pubblico non rispetta le norme
sulla
del
sicurezza
parapetto,
poiché è privo di
corrimano.
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Esempio di scala con
tutti elementi di
acciaio e parapetto vetrato.
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Rampa, con leggera pendenza, di collegamento tra i piani superiori, al Palazzo
della Triennale di Milano, con elementi resistenti in acciaio e successivo rivestimento di legno.
Parapetto secondo normativa di vetro antisfondamento e corrimano in acciaio
inox del diametro di 60 mm, secondo norma.
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A fianco: Parapetto per la sede del CIS ed esempio di parapetto continuo in vetro di sicurezza.
Nella prima immagine a sinistra, notare la mancanza della
continuità nel bordo superiore del parapetto. “La legge 213
dell’89 sull’accessibilità per gli svantaggiati, prevede che il
parapetto possa essere di vetro di sicurezza ma continuo”
Le scale normali, usate nelle residenze o nel settore terziario,
hanno pendenza normalmente compresa tra i 15 ed i 45°, a
seconda della comodità si suddividono in leggere (edifici pubblici), normali (residenze plurifamiliari) e pesanti (residenze
unifamiliari).
Benessere
Per esigenze di benessere, il rapporto fra alzata e pedata è espresso
attraverso la relazione del Blondel: 2a + p = 63 cm.
Questo rapporto scaturisce dall’esperienza
costruttiva, dalla regola
dell’arte, e dalle analisi dei razionalisti tedeschi, che all’inizio degli anni
’30 avevano individuato che per alzata =17 cm e pedata =29 cm, la scala si percorreva in modo confortevole.
Oggi non è più sufficiente osservare le regole dell’arte o le soluzioni mutuate dal sapere della tradizione, ma è necessario osservare le prescrizioni
indicate dalle norme per il superamento delle barriere architettoniche.
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Pertanto nel pensare una rampa comoda occorre che questa abbia:
- pedata non inferiore a 25 cm,
- alzata costante compresa mediamente
tra 15 e 18 cm;
-scala rettilinea e non circolare, perché il gradino di forma trapezia non ha il rapporto costante 2a + p = 63. Questo rapporto deve essere costante per tutta la rampa.
-circa la larghezza della scala, sia per edifici
pubblici che privati, le norme impongono che
la larghezza minima agibile sia di 120 cm al
netto degli ingombri del corrimano. Tale
dimensione minima non è obbligatoria
nelle case unifamiliari.
-
le norme richiedono inoltre una immedia-
ta distinzione visiva fra pedata e alzata;
questo è possibile usando materiali diversi,
possibilmente di colore diverso, oppure arretrando o inclinando l’alzata rispetto alla pedata.
Scale a sbalzo costituite di gradini auto-portanti in pietra artificiale vincolati ad un’ anima centrale in c.a. o di
acciaio.
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Correlazione scale - chiusure orizzontali di base
A seconda dello schema statico adottato
per realizzare la scala si possono prospettare casi diversi, ovvero:
-
Nel caso di scala appoggiata: c’è una
stretta correlazione con la chiusura orizzontale di base;
-
Nel caso di scala incastrata: essendo i
singoli gradini o la soletta incastrati a una
trave a ginocchio irrigidita sempre su pilastri, la rampa è del tutto indipendente dalla
chiusura orizzontale di base, per cui può
essere anche staccata dal pavimento.
Correlazione tra scala e chiusura orizzontale di base.
Come si nota dalla figura solo nel caso di rampa appoggiata, ovvero sostenuta da elementi portanti ortogonali alla linea di calpestio si ha una stretta correlazione tra scala e COB.
In tal caso sarà necessario prevedere una fondazione
al piede della scala.
Nel caso di scala incastrata lateralmente, invece, non
si dovrà prevedere alcuna fondazione.
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Il disegno delle rampe
Per definire in modo corretto il profilo di una rampa
occorre, dopo aver tracciato in pianta le dimensioni
della stessa, proiettare verticalmente le linee corrispondenti alle alzate, quindi fissare i piani alla quota
di partenza ed alla quota di arrivo, e, preso un punto
B arretrato rispetto all' ultima alzata di una distanza
p pari ad una pedata tracciare una retta congiungente questo con il punto A corrispondente alla proiezione della prima alzata sul piano di partenza. La retta
così ottenuta sarà inclinata rispetto all' orizzontale
di un angolo φ. Le intersezioni di questa con le rette
di proiezione consentono di dedurre le posizioni delle alzate e delle pedate.
lela ad AB
La retta A'B' paral-
è posta ad una distanza da essa pari
allo spessore presunto della soletta, r, ed indica il
piano intradossale della rampa.
Disegno di una rampa; proiezione delle alzate
Occorre osservare che in ogni rampa il numero delle alzate è superiore di una unità al numero delle pedate poiché l' ultima pedata coincide con il pavimento di arrivo. Ancora è necessario nel progettare una scala mantenere la continuità dell'intradosso e del parapetto delle rampe. Per ovviare a tale problema sono state elaborate alcune norme che esigono il rispetto
di relazioni tra lo spessore delle rampe, la loro inclinazione, lo spessore del pianerottolo e le distanze misurate sul piano orizzontale tra le intersezioni dei piani intradossali ed i bordi dei gradini contigui.
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In questo caso la seconda rampa, nel verso della
In questo caso l’ultima alzata della prima rampa e
In questo caso la seconda rampa, nel verso della
salita, è arretrata di una distanza minore della pe-
la prima della seconda, sono allineate verticalmen-
salita, avanza di una distanza minore della pedata.
data.
te.
Nel caso di rampe lineari è opportuno ricorrere allo sfalsamento dei gradini.
Si assume come asse di sfalsamento la traccia sul piano del disegno di un piano verticale normale a questo e
passante per il punto in cui sono connessi il tratto inclinato ed il tratto verticale del corrimano, in corrispon-
Raccordo tra rampe e ripiani nel
caso di sfalsamen-
denza del nodo considerato.
to indietro, nullo o
Da tale asse sono misurate le distanze sf1 ed sf2 rispettivamente del primo gradino della rampa che parte dal
in avanti.
ripiano e dell' ultimo gradino della rampa che termina sul ripiano e per le quali si impone la relazione:
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sf1 + sf2 = pedata
è detto sfalsamento la differenza
Sf = sf1 - sf2 ;
ponendo che siano:
p: misura della pedata
a: misura dell' alzata
S: spessore del ripiano
: pendenza della rampa
d: differenza tra S e lo spessore della rampa
misurato verticalmente ovvero S - r/ cos φ)
Tra essi esiste la seguente relazione:
S = d + r/cos φ
Nel caso in cui non si rispetti tale relazione,
né il profilo del corrimano né il profilo del
piano intradossale della rampa saranno continui, con danno sia per il comfort dell' utente che per l' armonia estetica e compositiva
dell' elemento.
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Sarà pertanto opportuno optare per un approccio più oculato e scrupoloso al progetto, che preveda lo sfalsamento delle rampe, ovvero che osservi e sia coerente
con alcune corrette soluzioni proposte da una prassi oramai consolidata, tra cui vale
la pena citare:
-
Sfalsamento tutto avanti: per cui si desume che:
sf1 = p; sf2 = 0; Sf= p
S = r/ cos φ + a ( misura dell' alzata);
d = a.
Spessore del ripiano nel caso di sfalsamento non
-
Sfalsamento nullo: per cui si deduce che:
sf1 = sf2 = 1/2 p; Sf=0
S (spessore del ripiano) = r/
corretto,
in
cui
si
notano
le
discontinuità
all’intradosso e del corrimano.
cos φ + a/2
d = a/2.
-
Sfalsamento tutto indietro:
sf1 = 0; sf2 = p; Sf= -p
S = r/ cos φ;
d = 0.
Tale metodo come i precedenti consente di attuare una corretta ed efficiente connessione tra i corrimano e le rampe; peraltro occorre notare che tale soluzione consente di contenere lo spessore del ripiano.
Spessore del ripiano nel caso di rampe con sfalsamento tutto avanti
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Spessore delle rampe in
caso di sfalsamento nullo;
Sfalsamento tutto indietro.
Grafico per calcolo valori
geometrici di una scala
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