PATOLOGIA DELLE
STRUTTURE EDILIZIE
CLASSIFICAZIONE DEGLI EDIFICI
Dott. Ing. Claudio De Angelis
Definizione di edificio
Insieme di membrature costruttive
connesse e dimensionate in modo da
poter assolvere ai compiti loro affidati,
entro i limiti dei carichi di sicurezza.
Tipologie strutturali
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•
•
•
in muratura;
in conglomerato cementizio armato;
in acciaio;
in legno;
strutture miste.
Edifici in muratura
• Possiamo tentare di classificarli in classi e
continuare la classificazione anche per le
altre tipologie.
Classificazione edifici in
muratura
• 1a classe - costruzioni costituite esclusivamente da
muratura;
• 2a classe - costruzioni costituite da una scatola
muraria verticale a sostegno di solai orizzontali
formati con travi non congruenti con la muratura
nei punti di appoggio;
• 3a classe - costruzioni costituite da sostegni
verticali murari ed impalcati monolitici congruenti
tra loro.
1a Classe
Costruzioni costituite esclusivamente da muratura
L o s c h e m a c h e la c a ra tte riz z a è q u e llo in c u i tu tte le
m e m b ra tu re p o rta n ti s ia n o c o s titu ite d a m u ra tu ra
(in c a p a c e d i re s is te re a tra z io n e ) e c h e s o p p o rtin o c a ric h i
e s c lu s iv a m e n te in re g im e d i c o m p re s s io n e , g e n e ra lm e n te
e c c e n tric a . In p a rtic o la re le s tru ttu re c h e s o s te n g o n o i
c a ric h i a g e n ti s u g li o riz z o n ta m e n ti s o n o re a liz z a te c o n
s c h e m i s p in g e n ti (v o lte , a rc h i) . L e m e m b ra tu re v e rtic a li
d e v o n o e s s e re c a p a c i d i s o s te n e re , o ltre c h e i c a ric h i
v e rtic a li , a n c h e le s p in te in d o tte d a a rc h i e v o lte .
a
1
Classe
• Solo gli edifici più antichi forniscono esempi di costruzioni
integralmente in muratura;
• I sostegni verticali e gli impalcati sono realizzati con materiali lapidei;
• In particolare, gli impalcati sono sagomati secondo archi e
volte ripianati superiormente con materiale di riempimento,
staticamente inerte;
• I carichi sono costituiti, per la maggior parte, dal peso proprio
e dai sovraccarichi permanenti. Essi determinano pressoflessione nella generica sezione trasversale;
a
1
Classe
• Le azioni degli archi e
delle volte alle imposte si
compongono con i pesi
delle murature verticali;
• Affinché la risultante delle
forze sia sempre contenuta
all’interno della sezione,
ancora meglio entro il
terzo medio,le murature
verticali devono assumere
notevoli proporzioni.
a
1
•
•
•
•
•
Classe
Tutta la struttura è in definitiva
sollecitata a pressoflessione;
Per quanto l’analisi effettuata possa
risultare semplice, in realtà l’analisi
statica rigorosa di una struttura
integralmente muraria è molto
complessa;
L’ipotesi di assoluta incapacità di
resistere a trazione (con conseguente
assenza della trazione stessa) si riferisce
ad una condizione limite teorica, a cui
tende la struttura;
Nella struttura, in realtà, all’inizio,
esistono delle zone di muratura
sottoposte a trazione, naturalmente
nell’ambito della resistenza limite.
Nel primo periodo di vita,quindi, si
determina un regime statico che
corrisponderebbe ad un materiale
resistente anche a trazione.
a
1
•
•
•
•
Classe
Negli anni successivi si sovrappongono agli
effetti iniziali dei carichi esterni, gli
assestamenti lenti del piano di posa, le
coazioni dovute ai cicli termici stagionali,gli
effetti del ritiro, del vento ecc.
le zone che risultavano tese nel primo
periodo, , o per fatica o per superamento
della resistenza di trazione, finiscono in gran
parte per cedere o per fratturarsi;
gli archi e i sostegni verticali si parzializzano
riducendo la loro rigidità;
le deformazioni iniziali crescono e la
struttura dallo stato iniziale di completa
integrità , passa attraverso nuovi stati
caratterizzati da sempre più ampie
parzializzazioni delle parti che man mano
risultano tese al di là della resistenza limite a
trazione;
a
1
•
•
•
•
Classe
Il passaggio è graduale e lo schema statico
della struttura , corrispondente all’evoluzione
del quadro fessurativo, si modifica con
variazione delle caratteristiche geometriche ed
elastiche, tendendo al limite (teorico) di
struttura completamente priva di zone tese.
Si giustifica, quindi, a vantaggio di sicurezza,
la formulazione e l’adozione dell’ipotesi
limite finale di parzializzazione “ a priori” di
tutte le sezioni trasversali della muratura;
Si suppone la struttura costituita da un insieme
di conci “scabri” tra loro idealmente separati .
Il contatto puntuale tra i singoli blocchi è
assicurato dalla malta che sposa la scabrosità
dei conci lapidei;
La capacità portante complessiva di questo
schema è di certo inferiore a quella effettiva e
quindi esso è accettato a vantaggio di statica.
a
2
Classe
Costruzioni costituite da una scatola muraria verticale a
sostegno di solai orizzontali formati con travi non congruenti
con la muratura nei punti di appoggio
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•
•
•
Gli orizzontamenti sono realizzati in legno o in ferro e poggiati sulle murature a convenienti
intervalli;
I carichi sono sostenuti per flessione e taglio;
E’ eliminato ogni effetto spingente caratteristico della prima classe, con notevole vantaggio statico
per la scatola muraria;
La caratteristica di questa classe è l’autonomia statica dei muri verticali che prescindono dalla
collaborazione delle travi orizzontali;
Le travi orizzontali possono essere sostituite , almeno in parte, senza arrecare pregiudizio alle
strutture verticali;
Nell’ipotesi limite di vincoli privi di attrito le travi scivolano liberante sulle murature;
In tali ipotesi le travi e le murature sono due sistemi indipendenti e si trasmettono mutue azioni
verticali;
In realtà i vincoli non sono lisci ma dotati di attrito;
Con opportuni accorgimenti (chiavi di ancoraggio alle testate delle travi) si possono imporre
spostamenti orizzontali congruenti con notevole beneficio per la statica dell’edificio;
Aspetto importante nella tecnica costruttiva è che i l verso di orditura dei solai sia alternativamente
variato ai vari livelli in modo che non esistano muri slegati per tutta l’altezza dell’edificio.
a
2
•
•
•
•
Classe
Ogni parete muraria viene considerata
staticamente slegata anche dai muri
trasversali ai quali è geometricamente
adiacente;
Questa ipotesi si realizza se si verifica un
distacco delle pareti in corrispondenza degli
incroci.
Ciò è possibile perché mancano elementi
orizzontali resistenti a trazione che assicurino
il collegamento.
La condizione statica dei muri perimetrali è
particolarmente delicata. Infatti l’appiombo
della superficie esterna viene mantenuto
costante per motivi architettonici e le riseghe
si effettuano tutte all’interno. Inoltre, negli
spigoli degli edifici, laddove i solai sono orditi
parallelamente alla parete, manca un pur
minimo vincolo trasversale (almeno l’attrito) e
quindi, il muro può manifestare tendenza a
ribaltare verso l’esterno
3a Classe
Costruzioni costituite da sostegni verticali murari ed
impalcati monolitici congruenti tra loro
• In corrispondenza di ogni impalcato è disposto un
telaio orizzontale di piano (cordolo in c.a.);
• Tale cordolo esplica la funzione di concatenamento;
• In tal modo vengono impediti gli spostamenti
relativi;
• Viene, altresì, imposta una certa congruenza delle
rotazioni tra solai e muratura.
Tipologie costruttive degli
elementi murari
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•
•
Pietrame naturale alla rinfusa;
Pietra naturale squadrata;
Muratura a sacco;
Muratura in laterizi;
A file alternate di pietra naturale (tufo ) e
laterizi;
4a Classe
Edifici con ossatura in cemento armato
• E’ il ben noto tipo strutturale che presenta lo scheletro
completamente in conglomerato cementizio armato.
• In questo caso, le murature, pur contribuendo
all’irrigidimento della struttura, si considerano non
portanti;
• Dal punto di vista del calcolo delle sollecitazioni indotte da
un evento sismico e del relativo comportamento della
struttura, la schematizzazione più completa è quella dello
scheletro spaziale, diaframmato ad ogni piano da lastre
(solai) rigide nel loro piano.
5a Classe
Edifici con ossatura in acciaio
• Si differenzia dalla precedente, oltre che per
il materiale, per gli schemi strutturali che in
questo caso devono assicurare un sufficiente
irrigidimento e l’assorbimento delle forze
orizzontali indotte (oltre che da forze
sismiche, anche dal vento)
6a Classe
Edifici misti acciaio + cemento armato
• Possono avere, ad esempio, pilastri in
acciaio e solai in c.a.;
• Oppure completamente in acciaio e con
irrigidimenti costituiti da setti in c.a. ( in
corrispondenza della gabbia scale o delle
testate dell’edificio)
7a Classe
Altri tipi di edifici
• Edificazione mediante tecniche industrializzate (es: Pannelli portanti);
– A piè d’opera;
– In stabilimento;
• Costruzione nel complesso più rigida che si avvicina ai vecchi edifici
in muratura. Più sensibili ad eventuali cedimenti differenziali e alle
variazioni termiche;
• Altri tipi di edificazioni :
– in legno; non molto diffusa nel passato in Italia, ma molto
comune in altre nazioni, sta diffondendosi con una certa velocità
anche nel nostro paese, in special modo per applicazioni
particolari, quali aziende agricole e villaggi turistici.
– Strutture miste muratura + c.a.; le tecniche più diffuse sono quelle
con muri perimetrali portanti e interno con travi e pilastri, oppure
con muri perimetrali portanti ed aggetti in c.a. per patii o terrazzi.