le strutture
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scuola secondaria di primo grado istituto gianelli Tecnologia prof. diego guardavaccaro L’abitazione u.d. 01 01 La struttura di un edificio La struttura è l’insieme delle parti che consentono a un edificio di sostenersi ed è paragonabile alla funzione che lo scheletro svolge nel corpo umano. Le prime costruzioni in muratura avevano un’altezza limitata dalla tecnica costruttiva utilizzata. Col tempo l’uomo è riuscito a costruire edifici sempre più alti fino a quelli odierni in grado di superare gli 800 metri. Parti costituenti Ogni costruzione è caratterizzata dall’avere strutture orizzontali, verticali e una copertura (tetto, piano o inclinato). Le strutture orizzontali sono i solai, ovvero i piani, quelle verticali sono le murature che possono essere di tamponamento o portanti. Si parla di muratura portante quando l’edificio è sostenuto da muri continui di notevole spessore. Lo spessore della muratura decresce con l’altezza dell’edificio e dipende da questa. Con la scoperta del cemento armato sono cambiate le tecniche costruttive e la muratura portante ha lasciato progressivamente spazio al sistema a telaio. Strutture elementari Trilite, telaio, arco e capriata sono i più importanti elementi che sono alla base di ogni costruzione. Il comportamento di queste strutture alle principali sollecitazioni (compressione, trazione e flessione) è differente a seconda dei casi. Dalle strutture elementari hanno preso vita le strutture derivate con la funzione di coprire uno spazio (esempio dall’arco è nata la volta). 02 Strutture elementari - trilite Il trilite è una struttura architettonica semplice, il cui nome deriva dal greco (tri=tre + lithos=pietra) piuttosto comune nei monumenti megalitici. E’ una struttura formata da due elementi disposti in verticale (piedritti) e un terzo appoggiato orizzontalmente sopra di essi architrave). Le forze spingenti in questo tipo di strutture sono solo verso il basso e quindi non esistono spinte laterali; va rimarcata la limitatezza della distanza tra i piedritti definita “luce”. La possibile deformazione degli elementi per effetto delle forze presenti. Si illustra il possibile effetto nel caso intervengano spinte laterali (vento) Nell’antica Grecia il sistema trilitico era alla base degli ordini architettonici classici, dove i sostegni verticali sono rappresentati dalle colonne, mentre e quello orizzontale dall'architrave. Evoluzione dal sistema trilitico all’arco E’ interessante osservare come nel tempo si sia modificata l’apertura del passaggio, dall’essere inizialmente dritto fino a curvarsi progressivamente, definendo in ultimo un arco e quindi eliminando la presenza dell’architrave che limitava la lunghezza della luce. Una struttura derivata dal trilite sono le travi appoggiate sui muri portanti per formare i piani di un edificio, è come se fosse un trilite traslato lungo una direzione 03 Strutture elementari - arco L'arco è una struttura architettonica basata sulla forma curva che appoggia su due piedritti. La parte curva si compone di una serie di elementi a forma trapezoidale chiamati conci o cunei, cioè pietre tagliate o laterizi (mattoni) disposti in direzione di un ipotetico centro. Nell’arco, ogni elemento sta al suo posto a causa del proprio peso senza aver bisogno di alcun legante; il peso della struttura è in compressione e può sopportare grandi carichi in totale sicurezza. Strutture elementari. La costruzione dell’arco avviene con l’ impiego di una impalcatura lignea denominata cèntina. Finché non viene posizionato al centro dell’arco il cuneo fondamentale che chiude l'arco e mette in atto le spinte di contrasto, non può essere tolta la cèntina. La pietra centrale che chiude e completa l’arco è chiamata chiave di volta. L'arco inteso come struttura bidimensionale è spesso utilizzato in sequenza (acquedotti) o per realizzare aperture. Tridimensionalmente, l’arco può essere traslato lungo una direzione diventando una volta o fatto ruotare sul proprio asse diventando una cupola. 04 Strutture elementari – capriata e telaio La capriata è una struttura architettonica basata sulla forma triangolare, tradizionalmente realizzata in legno, appoggiata su un muro portante ed utilizzata come base per le copertura a falde inclinate (tetto spiovente). Il peso del tetto crea delle spinte orizzontali che se non contrastate renderebbero instabili i muri perimetrali su cui il tetto è posato. Per evitare questo è stato inserito un elemento orizzontale che impedisce lo scorrimento laterale. Ogni parte della capriata ha un suo specifico nome e resiste a una particolare di sollecitazione. Puntoni sono le aste inclinate e soggette a compressione, la catena è l’asta orizzontale e contrasta le spinte di trazione. Monaco e saettoni sono elementi di rinforzo per evitare che puntoni e catena possano flettersi. Il telaio grazie all’incastro fra trave e pilastro riesce a contrastare, a differenza del trilite, anche le spinte orizzontali garantendo quindi una maggiora stabilità alla struttura. L’incastro fa sì che la trave non possa scorrere o staccarsi quando sottoposta a flessione Un telaio o gabbia è una struttura costituita da una intelaiatura di elementi verticali, i pilastri e orizzontali, le travi e i solai. Questi, nei moderni edifici hanno il compito di sostenere il peso dell'edificio e scaricarlo sul terreno. Queste strutture, sfruttano moderni sistemi costruttivi, in cui gli elementi sono legati strettamente tra di loro collaborando nella ripartizione dei carichi e delle spinte. I materiali con cui sono realizzati sono il cemento armato e l’acciaio.
