ELEMENTI DI TECNOLOGIA DELL’ ARCHITETTURA
A.A. 2007-2008
Prof. Luca Venturi
TRAVI E PILASTRI
1
2
LA STRUTTURA
PARTIZIONE INTERNA
ORIZZONTALE
STRUTTURA
ORIZZONTALE
CHIUSURA
VERTICALE ESTERNA
STRUTTURA
VERTICALE
ATTACCO
TRAVE/PILASTRO
PLINTO DI
FONDAZIONE
3
IL SISTEMA COSTRUTTIVO INTELAIATO
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7
Poiché travi e solai formano per lo
più in corpo unico, generalmente
si procede alla predisposizione
delle opere provvisorie necessarie
al getto dei solai
contemporaneamente a quello
delle travi.
Per i solai interamente realizzati in
opera si costruisce un tavolato
continuo tra le casserature delle
travi, opportunamente sorretto da
un’
un’orditura di travetti rompitratta
che scaricano su dei puntelli. Per i
solai a travetti o a lastre
prefabbricate, basta appoggiare gli
elementi prefabbricati sulle due
sponde delle casserature delle
travi, opportunamente rinforzate
ed ispessite, ed eventualmente
sorreggerli con puntelli intermedi
per non gravare troppo sulle
casserature delle travi.
8
9
Particolare attenzione va posta affinchè le citate opere provvisionali (comunemente dette
nel loro insieme armature, da non confondere con le armature in acciaio incorporate nel
calcestruzzo) non abbiano a subire durante e dopo il getto, deformazioni apprezzabili a
causa non solo del peso del calcestruzzo ma anche dell’
dell’effetto dinamico connesso con le
operazioni di lavorazione: devono essere in grado di supportare il carico del cls fresco, le
spinte provocate in fase di costipamento del getto, il peso delle persone e delle attrezzature,
garantendo condizioni di sicurezza, limitate deformazioni e tenuta stagna.
10
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Casseforme metalliche costituite da
pannelli in lamiera di acciaio, irrigiditi da
un telaio posto sulla faccia che non
viene a contatto con il calcestruzzo. I
pannelli vengono uniti fra loro per mezzo
di morsetti.
Casseforme in legno costituite da tavole in
abete delle dimensioni che variano da 8 a 16
cm, con uno spessore di 2,5 cm circa.
Questi elementi vengono interamente
montati ogni volta che si effettua un getto.
11
12
13
MATERIALE
CARATTERISTICHE
IMPIEGO
Legno Grezzo
Normalmente adoperato un legno resinoso, in tavole accoppiate mediante
chiodatura.
Vantaggi: possibilità di ottenere forme geometriche diverse; robustezza del
materiale. Inconvenienti: numero limitato di reimpieghi; scarto
notevole;complessità di esecuzione della cassaforma; possibili difetti nei getti
dopo il disarmo.
Tutti gli impieghi tradizionali per i getti eseguiti in
opera
Legno lavorato
Generalmente impiegato legno duro in tavole, piallate ed opportunamente rifinite
ai bordi per accoppiamento semplice o ad incastro.
Rispetto al legno grezzo hanno un costo più elevato ma offrono il vantaggio di
conferire ai getti una forma più esatta e rifinita
Soprattutto per getti che debbano rimanere a vista
Legno compensato
Adoperato in lastre dello spessore di 1/2 cm. e dimensioni variabili a
seconda dei casi. Vantaggi: grande dimensione delle lastre e quindi facilità
di posa in opera e disarmo; notevole rigidità; stabilità e durezza della
superficie che permettono numerosi reimpieghi; uniformità delle superificie e
quindi getti bene rifiniti.
Inconvenienti: costo elevato
specialmente utilizzato per getti di grandi dimensioni,
come solai, volte, opere d'arte, ecc.
Acciaio
Impiegato generalmente in pannelli piuttosto grandi. Vantaggi: riduzione e
facilitazione del lavoro di preparazione e disarmo; possibilità di numerosi
reimpieghi;ottima rifinitura della superficie dei getti; facilità di applicare la
vibrazione esterna. Inconvenienti: costo elevato, peso notevole, necessità di
una manutenzione accurata per evitare la formazione di ruggine
In tutti quei casi in cui la cassaforma può essere
utilizzata molte volte nelle stesse condizioni: getti in
opera (muri di sostegno, strutture, viadotti, ecc); getti di
elemeni prefabbricati (manufatti, lastre, pannelli, ecc.)
Matrie plastiche
Possono fungere da casseforme se opportunamente rinforzate o irrigidite
con fibra di vetro o armatura metallica
Se usate in forma di rivestimento possono garantire
particolari effetti. Utilizzate anche per la produzione di
elementi in serie soprattutto se di forma complessa
14
REALIZZAZIONE DEL PILASTRO
PREPARAZIONE DEI CASSERI
Nella costruzione dell’
dell’ossatura in calcestruzzo armato degli edifici multipiani, spesso
conviene ridurre la sezione dei pilastri nei piani più alti. Le riduzioni di sezione – riseghe –si
fanno, per quanto possibile, in modo che la risultante dei carichi sia baricentrica rispetto ad
ogni sezione. Per questo si ricorre normalmente al criterio di mantenere uno o più lati della
sezione dei pilastri su FILI FISSI, cioè su una stessa verticale per tutti i piani della
costruzione,e di ridurre la sezione spostando gli altri lati.
I FILI FISSI
Il TRACCIAMENTO
15
CHIAMATE DI ANCORAGGIO - REGISTRI DI BASE
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16
Il montaggio delle casseforme dei pilastri
si esegue in corrispondenza dei fili dei
pilastri tracciati sulla base di partenza,
posizionando i pannelli in verticale e
puntellandoli con saette.
L’armatura può essere posizionata prima
di chiudere la casseratura con il quarto
pannello, o prima del montaggio della
casseratura stessa.
I ferri longitudinali si sovrammettono ai
ferri in attesa della struttura di
fondazione o del pilastro sottostante. In
cima al pilastro le barre longitudinali
sono lasciate sporgere oltre il limite del
getto per connettersi con quelle del
pilastro sovrastante o per essere piegate
ad angolo nel solaio di copertura. Una
volta eseguita la casseratura con
l’armatura al suo interno la si rinforza con
cravatte metalliche, fissate contro i
pannelli con cunei e poste più fitte verso
la base dove sarà maggiore la pressione
del calcestruzzo gettato. Si procede
quindi al getto.
17
L’ANCORAGGIO
CRAVATTE
SAETTE
SMUSSI
18
LA REALIZZAZIONE DEL PILASTRO
CHIAMATE
CRAVATTE
SAETTE
REGISTRI
19
B – armatura metallica
Le armature devono essere
distribuite in modo tale da
sopperire alla scarsa resistenza a
trazione del cls, limitando a
dimensioni poco più che capillari
(0.2/0.3 mm) le fessurazioni dovute
ai carichi di esercizio, alle
dilatazioni termiche e al ritiro.
Pertanto le armature longitudinali di
una trave, anziché di pochi ferri di
grosso diametro, devono essere
costituite da molti ferri di piccolo
diametro per avere una migliore
diffusione di questi nella massa e
per aumentare la superficie di
aderenza tra ferro e cls.(l’
cls.(l’armatura
metallica non è costituita solo da
barre di ferro, ma anche da staffe
per il loro collegamento
trasversale).
I ferri possono essere tagliati a misura in cantiere da maestranze specializzate che poi li
mettono in opera oppure possono essere tagliati e assemblati fuori opera con apposite
piegatrici, sempre secondo i disegni esecutivi di progetto.
progetto.
20
Lo scorrimento tra ferro e calcestruzzo viene ridotto con la sagomatura dei tratti
terminali, con lunghezze proporzionali a 3 o 6 volte il diametro e soprattutto con
l’utilizzo di armature ad aderenza migliorata, realizzati con ferro del tipo FeB38K e
FeB44K, la cui caratteristica principale è quella di presentare la superficie esterna
sagomata e filettata, oppure realizzata con l’l’assemblaggio di più trefoli.
21
Nel caso del c.a. l’l’efficienza strutturale deve fare i conti con la semplicità e l’l’economia della
cassaforma, e con la facilità di disarmo, per cui si utilizzano frequentemente sezioni quadrate
o rettangolari. La gabbia di armatura risponde ad esigenze strutturali e alla corretta
eseguibilità dei getti in verticale: stabilità dei ferri e completo inglobamento del calcestruzzo.
I pilastri sono armati con ferri longitudinali posti lungo il perimetro della sezione orizzontale,
tenuto conto dello spessore del copriferro; se questa ha forma poligonale, in corrispondenza
di ogni vertice.
Il numero minimo di barre di armatura
longitudinale, con diametro maggiore di
mm 12 è 4 nelle sezioni quadrate e
rettangolari, 6 in quelle circolari.
I ferri longitudinali sono collegati da staffe
orizzontali. Alle staffe è affidato il compito
di contenere il cls contrastando la
dilatazione laterale del pilastro
compresso. Le staffe devono essere
chiuse e conformate in modo da
contrastare efficacemente, lavorando a
trazione, gli spostamenti dei ferri verso
l’esterno. L’
L’interasse tra loro non deve
essere maggiore di 15 volte il diametro
minimo dell’
dell’armatura longitudinale con un
massimo di cm 25.
22
23
Esempi di armature longitudinali e
trasversali al variare della forma
del pilastro
Gli acciai più comunemente utilizzati sono
le bare ad aderenza migliorata. Presentano
rilievi superficiali che ne aumentano
l’Tipi
aderenza
al calcestruzzo.
di Ferro d’armatura
Tipo di acciaio
Un. misura
FeB22K
FeB32K
FeB38K
FeB44K
Tensione di snervamento fyk
N/mm2
>=215
>=315
>=375
>=430
Tensione di rottura ftk
N/mm2
>=335
>=490
>=450
>=540
Allungamento As
%
>24
>=23
>=14
>=12
Classificazione del ferro d’armatura
24
Le giunzioni non possono essere localizzate nelle zone dove
maggiore è l’l’azione di trazione. Possono essere realizzate con i
seguenti sistemi:
1.
2.
3.
giunzione per sovrapposizione,
giunzione a manicotto filettato,
giunzione a saldatura (ammesse per particolari tipi di acciaio,
risparmia materiale ma necessita di maestranze abili e specializzate).
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25
PROCEDIMENTO COSTRUTTIVO DELLA POSA DELLE ARMATURE
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29
C - getto del calcestruzzo
Il calcestruzzo per le opere in c.a. deve presentare una resistenza caratteristica non
inferiore a 15 N/mm2 (150 kg/cm2).
L’operazione di getto viene eseguita per parti successive dopo il completamento della
casseratura e la posa delle armature mediante l’l’utilizzo di pompe di sollevamento o
manualmente.
30
La posa in opera del cls viene effettuata quanto prima dopo la miscelazione, al fine di
non ridurne la lavorabilità. Durante il getto il calcestruzzo può andare incontro a fenomeni
di segregazione, ovvero di separazione degli aggregati più pesanti dalla pasta di
cemento, per evitare questo fatto il getto non viene effettuato ad altezze maggiori di 1 mt
circa, né viene mosso in orizzontale nella casseratura una volta gettato. Affinché non
restino nel calcestruzzo delle bolle d’
d’aria ed affinché esso vada ad inglobare
completamente l’l’armatura, si esegue, subito dopo il getto, una operazione di
costipamento, per lo più attraverso apparecchi vibranti ad immersione nel cls fresco.
La vibrazione ben eseguita provoca la massima compattezza, un buon assestamento
della massa, l’l’eliminazione delle bolle d’
d’aria e lo scolamento dell’
dell’acqua superflua.
31
Dopo il getto e il costipamento comincia la fase di maturazione o stagionatura, durante la quale
si sviluppa la reazione di idratazione del cemento che determina l’l’indurimento dell’
dell’impasto ed il
raggiungimento delle proprietà di resistenza. Durante questo periodo (che si considera
concluso dopo circa 4 settimane) l’l’acqua dell’
dell’impasto non deve evaporare troppo rapidamente
sotto l’l’effetto dell’
dell’irraggiamento solare e del vento, pena la riduzione delle capacità portanti ed
il manifestarsi di difetti superficiali. Inoltre il getto deve essere protetto da dilavamento dovuto
alla pioggia, dal raffreddamento rapido, da sbalzi di temperatura e da temperature troppo
basse (sotto i 5°C), per evitare che il processo di idratazione si rallenti e si arresti
completamente con il gelo.
Per accelerare la maturazione del cls, si possono proteggere i getti affinchè non si disperdi il
calore prodotto dalle reazioni chimiche di idratazione o si può procedere al riscaldamento
localizzato dell’
dell’ambiente, cosa che viene comunemente fatta nei getti in officina di elementi
prefabbricati.
32
Durante la fasi del getto è opportuno osservare alcune regole volte ad evitare
fenomeni di segregazione fra i componenti del calcestruzzo, come ad es. i
trasporti in opera con mezzi dotati di vibrazione eccessive, una distribuzione
con caduta da eccessiva altezza o attraverso scivoli troppo lunghi, getti
eseguiti a strati di elevato spessore, costipamento eseguito in modo irregolare.
33
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36
E – disarmo
Durante i primi giorni di maturazione è necessario mantenere costantemente bagnata la
superficie del getto onde limitare l’l’evaporazione dell’
dell’acqua d’
d’impasto e assicurare un regolare
proseguimento delle reazioni chimiche che stanno alla base dell’
dell’indurimento: tale pratica serve
a ridurre il ritiro del calcestruzzo e ad aumentarne la resistenza.
Il disarmo consiste nello smontaggio delle opere provvisionali (casseforme ed eventuali opere
di sostegno) messe in atto per la realizzazione della struttura. Le casserature la cui funzione è
solo di contenimento come le sponde, possono essere smontate dopo pochi giorni, mentre
tempi più lunghi (28 gg.) s’
s’impongono per le parti destinate a sostenere il peso proprio della
struttura.
37
LE TRAVI
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Le travi sono gli elementi che sostengono i solai e legano fra loro i pilastri. A seconda della funzione si
dividono in:
- Trave di Cordolo:
Cordolo: elemento in conglomerato cementizio armato che costituisce l’l’irrigidimento del solaio,
agli elementi portanti verticali. Se in appoggio per tutta la sua lunghezza su muratura portante continua
non è soggetta a flessione. Riuscendo a distribuire uniformemente i carichi alla struttura sottostante;
- Trave: elemento in conglomerato cementizio armato che sorregge i solai, trasmettendo i carichi ai
pilastri. Essendo elementi poggiati alle estremità, le travi sono prevalentemente soggette a sollecitazioni di
flessione e taglio. Le travi possono essere:
a) trave a sezione rettangolare
b) trave a sezione ribassata
c) trave a sezione rialzata
d) trave in spessore di solaio
e) trave parapetto
f) trave portamuro
g) trave veletta
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TRAVI RIBASSATE E TRAVI IN SPESSORE
Le travi con geometria ribassata o rialzata sono particolarmente efficaci in termini statici e consentono di
contenere entro limiti relativamente bassi l’l’incidenza del peso proprio. Esse sono adottate oltre che per le
costruzioni in zona sismica, nei solai degli edifici industriali, nei solai di copertura e in tutti i casi in cui sono
previsti forti carichi su luci superiori ai 5 metri.
Le travi in spessore, caratterizzate da una sezione con la base molto maggiore dell’
dell’altezza, hanno una
conformazione evidentemente in contrasto con i principi della statica, secondo i quali, a parità di area, una
sezione è tanto più resistente quanto più é alta e stretta. Questa loro conformazione, si traduce in un peso
proprio rilevante, ma nonostante ciò esse sono utilizzate nei solai dei normali edifici residenziali, con luci
fino a 6 metri.
TRAVI RIBASSATE
Vantaggi:
- possibilità di realizzare una struttura notevolmente
rigida
- possibilità di realizzare reticoli strutturali a grandi
luci libere
- risparmio sulla sezione dell’
dell’ armatura metallica
necessaria
Svantaggi
- creazione di vincoli al posizionamento delle pareti
interne
Cassero per trave ribassata
- riduzione dell’
dell’ altezza libera dei locali
- elevato costo della casseratura per il getto
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TRAVI IN SPESSORE
Vantaggi:
Svantaggi:
- riduzione dei costi della casseratura, poiché le travi
vengono gettate sullo stesso tavolato piano del solaio
- maggior peso proprio della trave a causa della
notevole larghezza
- formano una superficie d’
d’ intradosso piana, che non
impone vincoli alla distribuzione interna delle pareti
- maggior consumo di acciaio per l’l’ armatura metallica
- creazione di una struttura che non raggiunge gli
stessi gradi di rigidezza di quella con travi ribassate
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