Scienze e Tecnologie applicate - 2G Prof .ssa Erica Valentina Morello

Prof. Arch. Erica Valentina Morello
SCIENZE E TECNOLOGIE APPLICATE 3° G
febb 2014
APPROFONDIMENTI:
1.
2.
3.
4.
5.
L’INTERCAPEDINE E LE BOCCHE DI LUPO
L’ARMATURA DEI PILASTRI
IL CONTROVENTO
ARMATURA DEL PILASTRO A SEZIONE CIRCOLARE
LE SCALE
L’INTERCAPEDINE E LE BOCCHE DI LUPO
Le bocche di lupo sono dei piccoli manufatti tipo scatolare rovesciato, piazzati a
contatto con l’edificio e contenenti le finestrelle o aperture degli scantinati: hanno la parte
alta ricoperta da mattonelle in vetrocemento (se occorre solo la illuminazione) o griglia
metallica (se invece diamo agli scantinati anche l’aereazione).
Nel caso in cui si preferisca la griglia, bisogna prendere delle precauzioni per lo
smaltimento delle acque piovane.
I sistemi sono due:
-il primo consiste nel collegare il fondo della bocca di lupo con uno scarico collegato alla
fognatura bianca.
-il secondo sistema, consiste nel lasciare il fondo della bocca di lupo aperto e posato
su di un drenaggio di pietre e pietrisco, che servirà a smaltire nel terreno l’acqua di
pioggia
IL CONTROVENTO
l termine controvento, in architettura, indica un elemento strutturale utile a contrastare le
forze spingenti laterali (orizzontali). Tali elementi possono essere orizzontali o verticali.
Nelle carpenterie metalliche o di legno collegano tra loro gli elementi delle strutture
principali, rendendole resistenti a forze agenti in senso orizzontale.
I controventi verticali, che risultano essere i tipi più comuni, sono:
• controvento a croci di Sant’Andrea
• controvento reticolare a K
• controvento a portalini sovrapposti
• controvento con telaio a nodi rigidi
Il controvento può essere anche un cavo che rinforza contro l’azione del vento, o altre
azioni trasversali, un elemento verticale (come un palo, un’antenna) od orizzontale.
Nelle strutture semplicemente compresse, armate con ferri longitudinali disposti lungo una
circonferenza e racchiusi da una spirale di passo non maggiore di 1/5 del diametro del
nucleo cerchiato.
LA SCALA
Ubicazione della scala
L’ubicazione della scala deve essere scelta in rapporto alla pianta dell’edificio e
soprattutto in relazione ai criteri distributivi degli ambienti ai quali la scala dà la
possibilità di accesso. In base a questo principio, se necessario, in relazione
all’ampiezza e alla conformazione della pianta dell’intero edificio, viene determinato anche
il numero di scale di cui l’edificio deve essere dotato, tenendo presente la quantità e il
taglio degli alloggi che trovano sbocco su uno stesso pianerottolo.
Altezze scale
Come è noto, già le teorie razionaliste avevano messo a punto il principio secondo cui, su
un terreno di una determinata superficie, fabbricare in altezza vuol dire accrescere la
disponibilità del terreno da destinare ad uso comune per attività diverse, favorendo nel
contempo il soleggiamento dei singoli alloggi. Sono però individuabili limiti di convenienza
nell’adottare sempre altezze considerevoli per la costruzione degli edifici, in quanto le
fondazioni e la struttura gravano in misura più consistente sui costi globali di realizzazione
dell’opera. La ripetitività delle rampe e dei corpi scala consente una razionalizzazione in
verticale e in orizzontale degli spazi: se il modulo progettato per raccordare due piani si
ripete in modo invariato anche per tutti gli altri piani, ciò consente una semplificazione
nella progettazione sia strutturale che distributiva. I solai si ripetono piano per piano,
paralleli l’uno all’altro, a partire dalla pianta del piano terreno, cosicché, una volta
individuato il taglio degli alloggi e la loro conformazione, il modello individuato può ripetersi
meccanicamente.
Complessità progettazione della scala
Così come è complessa la progettazione della scala, altrettanto impegnativa risulta la sua
realizzazione. Si tratta, infatti, di una struttura che non ammette tolleranze dimensionali,
per cui da sempre richiede grande attenzione e accurata precisazione quando viene
realizzata in opera, indipendentemente dalla tecnica e dai materiali impiegati.
Sicurezza scale
La scala deve essere sicura e deve rendere sicuro l’accesso o l’uscita dal luogo servito.
Da questo punto di vista la normativa dà suggerimenti significativi per la corretta
progettazione: su basi antropometriche sono stabilite le dimensioni della pedata minima
e dell’alzata massima, in modo tale da rendere possibile per tutte le persone abili di
qualsiasi età l’uso agevole della scala; in particolare le forme irregolari devono essere tali
da consentire comunque un uso sicuro della scala stessa. Sono inoltre date indicazioni
per le lunghezze massime delle rampe che devono comprendere piani di arresto per
eventuali scivolamenti o cadute (o semplicemente per il riposo). Anche il parapetto
deve rispondere a precise regole, in quanto non devono essere presenti spazi vuoti
rilevanti (e questo vale anche per il sistema alzata-pedata) o essere utilizzati materiali che
possano consentire infortuni o, peggio, cadute nel vuoto. Inoltre, la scala nel suo
complesso deve essere tale da consentire in casi eccezionali, come quello di un eventuale
incendio, l’evacuazione dell’edificio senza che l’incendio stesso possa svilupparsi in tempi
brevi per scelte architettoniche sbagliate e senza formazione di fumi tossici per la scelta di
materiali non idonei. Non solo per questo qualche riflessione meritano i materiali con i
quali le scale vengono realizzate. Solitamente la soluzione risulta omogenea con la
struttura dell’edificio: in passato le scale erano di pietra, di legno, di laterizio, così
come lo erano le costruzioni in cui erano inserite; potevano poi essere rivestite con
materiali diversi, comunque compatibili dal punto di vista fisico ed estetico con la struttura
e con il carattere della costruzione.
Scelta dei materiali
Fondamentalmente oggi le scale vengono risolte molto spesso con il calcestruzzo armato
oppure con l’acciaio. È però vero che la soluzione progettuale è talvolta più ricercata,
facendo ricorso a materiali meno consueti e a forme più disegnate, con risultati che
possono esprimere dal punto di vista architettonico e tecnologico esempi di creatività e di
innovazione. In questi casi si ricerca un elevato grado di leggerezza, soprattutto quando la
scala è a vista e si deve quindi inserire nel progetto complessivo senza turbare gli equilibri
tra i vari elementi architettonici.
La ripetitività degli elementi ben si presta a soluzioni prefabbricate: i metalli possono
risolvere la struttura, sottili aste metalliche o lastre trasparenti possono interpretare il
parapetto, mentre per i gradini, talvolta ridotti a semplici pedate, vengono scelti i materiali
più diversi: dal classico parallelepipedo in marmo, alla lamiera di acciaio variamente
lavorata, all’elemento estruso di alluminio, al piano di legno lamellare, fino a soluzioni del
tutto inconsuete come lastre di vetro opportunamente rafforzate.
Morfologia ed elementi costruttivi della scala
Con il termine generale di scala si designa una struttura composta da una serie di ripiani
orizzontali collocati a diverse altezze, in maniera continua e a intervalli regolari. Affinchè la
scala sia agevole, il dislivello esistente fra due ripiani consecutivi, detto alzata, in funzione
anche della lunghezza della scala, deve essere di dimensione limitata, tale da potersi
superare con il minimo dispendio di energia fisica (dimensioni massime da normativa)
Generalmente il valore dell’alzata si mantiene costante:non mancano però casi risalenti al
passato in cui esso si fa via via decrescente come, per esempio, negli edifici composti da
molti piani, nei quali il maggior dispendio di energia necessario per salire a quote sempre
più elevate si compensa con la progressiva diminuzione del valore dell’alzata.
I ripiani orizzontali presentano generalmente una superficie rettangolare, trapezoidale, a
settore di corona circolare, ecc., la cui profondità utile per l’appoggio del piede, chiamata
pedata, in generale minore o uguale alla profondità effettiva, è individuata dalla proiezione
della distanza di due spigoli consecutivi sul piano del gradino.
Una pedata e una alzata definiscono il gradino o scalino, più scalini uniti fra loro formano
una rampa, la cui pendenza è definita come il rapporto tra il dislivello esistente fra il piano
di accesso alla scala e il piano raggiunto dalla rampa e lo spostamento effettuato che,
evidentemente è dato dalla tg y (fig. sottostante)
Ovviamente nel caso in cui i gradini componenti la rampa risultino tutti uguali, stessa
pedata e stessa alzata, tg y = a/p vale a dire uguale al rapporto tra l’alzata e la pedata.
Allo scopo di rendere meno faticoso il superamento delle rampe e di cambiare loro la
direzione di salita, le varie rampe sono intervallate da spaziosi ripiani orizzontali che, in
base alla loro collocazione rispetto ai piani abitati dell’edificio, si distinguono in pianerottoli
principali (di partenza e di arrivo) e in giroscala o pianerottoli intermedi o di sosta.
In dipendenza della traiettoria che deve seguire e dal dislivello da superare, la scala può
essere formata da una o più rampe poiché, come detto in precedenza, i ripiani degli scalini
possono avere varie forme geometriche, ne consegue che la disposizione planimetrica
delle rampe può dar luogo a svariatissimi schemi, in grado di soddisfare tutte le esigenze
strettamente legate alle funzioni dell’edificio entro il quale è collocata.
scale lineari e scala mistilinea
scala curvilinea
scala rettilinea triangolare a tre rampe
Le scale a rampe rettilinee offrono, rispetto alle altre, il vantaggio di una maggiore
comodità e facilità di esecuzione e di utilizzo. Gradevoli effetti architettonici si ottengono
anche in scale di ridotte dimensioni, qualora le rampe, nel loro svolgimento, formino un
vuoto centrale chiamato pozzo o tromba della scala più o meno ampio, a seconda
dell’importanza che si vuole attribuire alla scala e alla funzione cui è destinata.
In certi casi, il pozzo centrale è occupato da un muro chiamato muro d’anima che serve a
sorreggere le rampe, unitamente ai muri perimetrali del vano (gabbia) entro il quale è
collocata la scala.
scala rettilinea con muro d'anima
scala palladiana
La scala di tipo mistilineo trova impiego in quei casi ove si rende necessario, per
vari motivi, utilizzare una superficie inferiore a quella che occorrerebbe a una scala
a rampe rettilinee per superare un dato dislivello. In certi casi, in particolare con
questa tipologia, si riescono a risolvere i problemi di carattere funzionale e
costruttivo che sovente si presentano negli interventi di ristrutturazione di edifici,
dove il più delle volte un vano della costruzione esistente viene adibito, senza
subire variazioni di dimensioni, a gabbia della scala. A parità di dimensioni e materiali
costruttivi, le scale mistilinee risultano di costo sensibilmente maggiore rispetto alle scale
rettilinee, soprattutto per le difficoltà che si presentano nella realizzazione dei rampanti
curvi, necessari per il raccordo con le rampe rette.
La comodità complessiva della scala mistilinea, proprio per la presenza obbligata di tali
rampanti curvi, risulta compromessa e tale tipo di scala non viene utilizzata negli edifici
di carattere pubblico (scuole, ospedali, locali di pubblico spettacolo) e neanche negli
edifici con scale ad uso comune per i quali le norme edilizie prescrivono tassativamente
l’uso di scale a rampe rettilinee. L’utilizzo di questa tipologia di scala viene ridotto alla
scala ad uso privato. In ogni caso è chiaro che lo studio delle dimensioni dei gradini a
piè d’oca deve essere oggetto di particolare attenzione, per non compromettere la
comodità della scala lungo la linea di percorrenza (linea di passo) e per non rendere
pericoloso il tratto interno del rampante curvilineo
Alcuni schemi planimetrici di scale mistilinee sono riportati di seguito: molte diverse forme
si possono ottenere dalla combinazione delle rampe e dai percorsi loro imposti.
Tale molteplicità di forme consente di articolare con grande varietà il discorso
architettonico specifico e complessivo, cosicché la stessa presenza della scala assume un
significato estetico importante.
scala a rampe curve - scala elicoidale in cemento armato
scala a rampe curve - scala pentagonale
scala ellittica
Un’altra tipologia di scala è quella esterna, spesso utilizzata per dare importanza
all’ingresso principale. Alcuni esempi sono riportati di seguito
Le scale a gradini sfalsati permettono di superare un forte dislivello quando si ha poco
spazio per lo sviluppo in pianta della scala.
DIMENSIONAMENTO DEGLI ELEMENTI SCALA
Dopo la descrizione generale degli elementi costituenti la scala, è opportuno effettuare
una loro analisi più dettagliata per individuare le caratteristiche e i relativi elementi
progettuali.
Facendo riferimento alla sua sezione trasversale e considerandolo sempre al finito, si
indica con il termine di “naso” lo spigolo esterno del contorno il quale definisce, in pianta, il
filo finito della pedata e, in sezione, il filo finito dell’alzata.
L’elemento fisico costituente l’alzata può essere posto a filo della pedata o in posizione
arretrata (posizione al finito dell’elemento di alzata) determinando in questo secondo caso
una sporgenza. La parte sporgente del ripiano orizzontale, mostrando il relativo spessore
per tutta la sua lunghezza (costa della pedata), contribuisce a creare degli effetti di
movimento fra il piano verticale dell’alzata e quello orizzontale della pedata e, per tale
motivo, esso viene mantenuto visibile anche lungo i fianchi liberi del gradino (teste). Le
teste e le coste del ripiano potranno presentare una superficie a spigoli vivi, oppure
tondata o sagomata.
DIMENSIONAMENTO DEL GRADINO SCALA
Possiamo stabilire che la dimensione minima della pedata per un gradino di scala comune
non può scendere al di sotto di cm 20 in termini veramente matematici ma, per non
pregiudicare l’agibilità della stessa, si suggerisce di non scendere al di sotto di 25cm.
Quando lo scalino ha pianta diversa da quella rettangolare (ad esempio trapezoidale) di
larghezza quindi variabile, il valore della pedata dovrà intendersi riferito alla cosiddetta
linea di passo, vale a dire lungo la linea di maggior traffico della scala. Tale linea
verrà fatta coincidere con l’asse della rampa, se questa ha larghezza inferiore a 110cm;
negli altri casi andrà fissata a una distanza di 50/55cm dal bordo interno del corrimano,
quello usato come sostegno durante il tragitto. La tendenza a percorrere una rampa curva
verso il lato di minor sviluppo rende necessario garantire che la profondità minima del
collo del piè d’oca non si riduca a valori troppo piccoli.
Dovendo dimensionare scale a chiocciola di piccolo raggio, la distanza della linea di passo
dal corrimano può scendere a 35-40 cm e la misura minima del collo del piè d’oca a 8cm.
In conclusione, per dimensionare correttamente i gradini a piè d’oca, occorre:
Di seguito si riportano i valori consigliabili e ordinariamente assunti per le alzate, tenendo
sempre presenti le normative locali. Valori di alzata:
• 12-15 cm per scale di edifici a carattere monumentale e di rappresentanza.
• 14-16,5 cm per scale di edifici pubblici e di abitazioni signorili.
• 16-17,5 cm per scale di abitazioni di tipo normale.
• 18-20 cm per scale di servizio.
per edifici di carattere particolare, quali scuole elementari e medie, locali di pubblico
spettacolo, costruzioni ospedaliere è necessario verificare e confrontarsi con le normative
locali vigenti.
Rampe
Per quanto riguarda la lunghezza delle rampe, eccetto le scale mistilinee e curvilinee a
un’unica rampa continua, è buona norma far sì che essa sia composta da non più di 10
gradini. Per gli edifici di carattere pubblico per i quali è prescritto l’uso di scale a rampe
rettilinee, il numero massimo dei gradini per rampa è dettato dai regolamenti edilizi. La
larghezza totale della rampa L determina in vece la larghezza utile di passaggio per una o
più persone. Per fissare quest’ultima si assume come dato di riferimento la distanza della
linea
di
passo
dal
bordo
interno
del
corrimano
che
è
di
5
La larghezza utile di passaggio può essere così fissata.
• Per scale di servizio da 80 cm a 100 cm (la normativa indica minimo 80 cm per scale ad
uso privato).
• Per abitazioni di tipo normale da 110 cm a 130 cm (la normativa indica minimo 120 cm
per scale ad uso comune)
• Per edifici pubblici le norme stabiliscono i valori in base al numero degli utenti e alla
destinazione dell’edificio.
Dopo questa operazione, si calcola la larghezza totale della rampa L (includendo anche lo
spazio occupato dal corrimano) con la relazione L= l + K, dove “l” rappresenta la
lunghezza del gradino al finito e “K” la distanza che intercorre tra il piano verticale
passante per il bordo esterno della pedata e il piano verticale passante per il bordo
verticale passante per il bordo più esterno della rampa
Per risolvere il problema della continuità del corrimano nei punti in cui esso cambia
direzione è necessario stabilire in fase di progetto la larghezza della rampa L in base ai
valori di l e K. Attingendo agli studi antropometrici si rileva che la sagoma d’ingombro
dell’uomo è di circa 60 cm. Se il transito della scala è previsto per l’incontro di due persone
affiancate o con una che scende e l’altra che sale, ne deriva che la larghezza ottimale
netta per una scala non potrà essere inferiore a cm 120 (60 + 60).