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Il progetto architettonico è l’esito sintetico di un processo logico-artistico-scientifico in grado di individuare forme, organizzazioni e processi atti alla creazione di spazi in cui l‘UOMO possa svolgere specifiche attività quali abitare, lavorare, rilassarsi, curarsi ecc. Aires Mateus │Residenze per anziani │Alcácer do Sal │Portogallo │2010 Processo di sviluppo di prodotto. 1. PIANIFICAZIONE 2. PROGETTAZIONE CONCETTUALE 3. PROGETTAZIONE A LIVELLO SISTEMA 4. PROGETTAZIONE DI DETTAGLIO 5. SPERIMENTAZIONE E MIGLIORAMENTO 6. AVVIAMENTO DELLA PRODUZIONE Marcel Breuer, 1929, Thonet SISTEMA Nell'ambito scientifico, qualsiasi oggetto di studio che, pur essendo costituito da diversi elementi reciprocamente interconnessi e interagenti tra loro e con l'ambiente esterno, reagisce o evolve come un tutto, con proprie leggi generali. L’EDIFICIO COME SISTEMA L’edificio non è una semplice sommatoria di spazi, elementi tecnici, materiali e impianti L’edificio è un sistema costituito da diverse parti che, correlate tra loro da relazioni, ne assicurano l’unitarietà di funzionamento, dando risposta ai requisiti posti alla base del progetto per soddisfare le esigenze dell’utenza. PROCESSO EDILIZIO sistema NORMATIVO sistema EDILIZIO PROCESSO EDILIZIO “sequenza organizzata di fasi operative che portano dal rilevamento delle esigenze al loro soddisfacimento in termini di produzione edilizia” UNI 10838 (Ente nazionale italiano di unificazione) IL CONTESTO Le fasi del PROCESSO EDILIZIO vincoli 1. PROGRAMMAZIONE esigenze 2. PROGETTAZIONE 3. COSTRUZIONE 4. GESTIONE risorse Le Corbusier | Unité d'Habitation | Marsiglia (F) | 1952 PROCESSO EDILIZIO sistema NORMATIVO sistema EDILIZIO Sistema AMBIENTALE Sistema TECNOLOGICO Complesso insediativo Organismo edilizio Unità ambientali COMPLESSO INSEDIATIVO è l'insieme strutturato degli elementi fisici ed organizzativi che, a scala urbana e territoriale, interagiscono con l'edificio a livello di flussi e di attività: ORGANISMO EDILIZIO è l'insieme strutturato degli spazi specificamente destinati alle funzioni e alle attività, organizzati in un edificio continuo e unitario, dotati di infrastrutture e attrezzature di propria ed esclusiva pertinenza UNITA' AMBIENTALI insieme di attività compatibili spazialmente e temporalmente, definite in relazione a determinati modelli di comportamento dell’utenza PROCESSO EDILIZIO sistema NORMATIVO sistema EDILIZIO Sistema AMBIENTALE Sistema TECNOLOGICO L’insieme degli ELEMENTI TECNICI dell’organismo edilizio che rappresentano funzioni necessarie per l’ottenimento di prestazioni: La scomposizione del SISTEMA TECNOLOGICO è funzionale alla identificazione degli oggetti di cui le norme trattano allo scopo di unificare la terminologia da impiegare nelle attività: normative; programmatorie; progettuali; operative; di comunicazione EDIFICIO COMPONENTE SUB-SISTEMA PRODOTTO ELEMENTO MATERIALE o assemblaggio di componenti CHIUSURE ORIZZONTALI manto di copertura capriata pavimento Muratura solaio portante CHIUSURE VERTICALI arco Muratura portante serramento intonaco intonaco Muratura portante STRUTTURE Trave Pilastro Fondazione monaco e saettone puntone CAPRIATA unioni tirante MURATURA portante malta mattone tondino staffa PILASTRO armatura Calcestruzzo materiali e prodotti da costruzione disponibili sul mercato MATERIE PRIME MATERIALI BASE sciolti o preconfezionati ELEMENTI COSTRUTTIVI preformati o pre-assemblati ELEMENTI COSTRUTTIVI funzionali ELEMENTI DI FABBRICA prefabbricati IMPIANTI SISTEMA TECNOLOGICO CLASSIFICAZIONE E TERMINOLOGIA SISTEMA TECNOLOGICO CLASSIFICAZIONE E TERMINOLOGIA UNI8290-1:1981 Edilizia residenziale. Sistema tecnologico. Una norma pensata per consentire una ordinata e organica scomposizione di un sistema edilizio in più livelli, con regole omogenee. La scomposizione del sistema presenta tre livelli, dando luogo a tre insiemi CLASSI DI UNITA’ TECNOLOGICHE 1.STRUTTURA PORTANTE 2.CHIUSURA 3.PARTIZIONE INTERNA 4.PARTIZIONE ESTERNA 5.IMPIANTO DIFORNITURA SERVIZI 6.IMPIANTO DISICUREZZA 7.ATTREZZATURA INTERNA 8.ATTREZZATURA ESTERNA PROCESSO EDILIZIO sistema NORMATIVO l’insieme delle prescrizioni e raccomandazioni che regola il processo edilizio, al fine di ottenere una adeguata qualità del prodotto e un adeguato controllo dei costi di realizzazione e gestione. sistema EDILIZIO sistema NORMATIVO norme cogenti o obbligatorie per legge servono a tutelare i bisogni primari e quindi descrivono i requisiti essenziali per la protezione di interessi pubblici generali (Sicurezza, salute, la protezione dell’ambiente), nonché le procedure per la conformità a tali requisiti: nazionali: leggi, decreti legislativi o ministeriali, circolari europee: direttive, regolamenti locali: regolamenti comunali o provinciali, leggi regionali norme volontarie o raccomandazioni tecniche descrivono i requisiti relativi ad esigenze accessorie di un prodotto o servizio (costruttivi, funzionali, gestionali) e quindi forniscono garanzie accessorie, in misura superiore al rispetto delle leggi obbligatorie. internazionali: norme ISO europee: norme EN nazionali : norme UNI, CEI, ecc. norme cogenti o obbligatorie per legge NORME COGENTI piani paesaggistici, vincoli architettonici, PAESAGGISTICI archeologici o paesaggistici per i Beni Culturali piano strutturale, norme tecniche di URBANISTICI attuazione, regolamento urbanistico codice civile, codice della strada, EDILIZI regolamento edilizio IGIENICO-SANITARI regolamento di igiene PREVENZIONE ANTINCENDIO D.P.R. 151/, n. D.M. 14/01/2008 Norme tecniche per le PREVENZIONE SISMICA costruzioni ELIMINAZIONE BARRIERE Legge13/89, D.M. 236/89, D.P.R. 503/1996, ARCHITETTONICHE Legge n. 104/1992 D.P.C.M. 5/12/1997 Determinazione dei ACUSTICI requisiti acustici D.Lgs. 192/2005, D.Lgs. 311/2006, D.P.R. COMFORT E RISPARMIO ENERGETICO 59/09 norme volontarie o raccomandazioni tecniche Le norme volontarie o raccomandazioni diventano COGENTI una volta che sono inserite nei documenti del progetto che regolano i rapporti tra gli operatori del processo edilizio. NUOVO codice appalti pubblici documenti di PROGETTO …… 1. PROGETTO DI FATTIBILITÀ TECNICO-ECONOMICA relazione generale; D.Lgs. 31 marzo 2023, n. 36 relazione tecnica; relazione di verifica preventiva dell’interesse archeologico e; studio di impatto ambientale, per le opere soggette a valutazione di impatto ambientale; relazione di sostenibilità dell’opera; rilievi plano-altimetrici; modelli informativi e relativa relazione specialistica, nei casi previsti; elaborati grafici delle opere; computo estimativo dell’opera; quadro economico di progetto; DOCFAP = documento di fattibilità delle alternative progettuali piano economico e finanziario di PFTE = progetto di fattibilità tecnico-economica massima; cronoprogramma; 2. PROGETTO ESECUTIVO piano di sicurezza e di coordinamento; Il progetto esecutivo, in coerenza con il progetto di fattibilità CAPITOLATO INFORMATIVO; tecnico-economica: piano preliminare di manutenzione; a) sviluppa un livello di definizione degli elementi tale da piano preliminare di monitoraggio individuarne compiutamente la funzione, i requisiti, la qualità e il geotecnico e strutturale; prezzo di elenco; per le opere soggette a VIA piano b) è corredato del piano di manutenzione dell'opera per l'intero preliminare di monitoraggio ciclo di vita; ambientale; c) se sono utilizzati metodi e strumenti di gestione informativa piano particellare delle aree digitale delle costruzioni; espropriande o da acquisire. CAPITOLATO INFORMATIVO un documento che descrive le specifiche tecniche e i requisiti di un progetto di costruzione che regolano il rapporto tra costruttore e committente sistema normativo e tipi di approccio approccio prescrittivo (oggettuale/descrittivo) …..le norme chiedono di rispettare i livelli minimi di sicurezza attraverso misure specificatamente prescritte approccio prestazionale (esigenziale/prestazionale) verifica il rispetto delle prestazioni che l’opera deve garantire per il raggiungimento dell’obiettivo. L'approccio prestazionale ESIGENZE ⇢ REQUISITI ⇢ PRESTAZIONI Approccio ESIGENZIALE/PRESTAZIONALE ESIGENZE «Ciò che si richiede per il normale svolgimento di un’attività dell’utente o di una funzione tecnologica» L’individuazione delle esigenze avviene attraverso l’analisi dei bisogni da soddisfare (oggettivi, imposti dalle normative, e soggettivi, formulati dal committente o dall’utente), tenendo conto dei vincoli normativi, culturali, ambientali, economici del contesto in cui il progetto si colloca. CLASSI DI ESIGENZE (UNI 8289:1981) SICUREZZA insieme delle condizioni relative all’incolumità degli utenti, nonché alla difesa di danni dipendenti da fattori accidentali BENESSERE insieme delle condizioni relative a stati del sistema edilizio adeguati alla vita, alla salute e allo svolgimento delle attività degli utenti FRUIBILITÀ insieme delle condizioni relative all’attitudine del sistema edilizio a essere adeguatamente usato dagli utenti nello svolgimento delle loro attività ASPETTO insieme delle condizioni relative alla fruizione percettiva del sistema edilizio da parte degli utenti GESTIONE insieme delle condizioni relative all’economia di esercizio del sistema edilizi INTEGRABILITÀ insieme delle condizioni relative all’attitudine delle unità e degli elementi del sistema edilizio a connettersi funzionalmente tra loro SALVAGUARDIA DELL’AMBIENTE insieme delle condizioni relative al mantenimento e al miglioramento degli stati dei sovra sistemi di cui il sistema edilizio fa parte Approccio ESIGENZIALE/PRESTAZIONALE ESIGENZE «Traduzione di un’esigenza in fattori atti a individuare le condizioni di soddisfacimento da parte di un organismo edilizio o di sue parti, in determinate condizioni d’uso e REQUISITO sollecitazione» I requisiti rappresentano la trasposizione tecnica delle esigenze, formulate come richieste di comportamento rivolte a un dato elemento edilizio (spaziale/tecnico) UNI 8290-2:1983 In modo che vengano soddisfatte definisce 63 requisiti determinate esigenze. CLASSIFICAZIONE DEI REQUISITI TECNOLOGICI PER ESIGENZE UNI 8290-2:1983 CLASSIFICAZIONE DEI REQUISITI TECNOLOGICI PER ESIGENZE UNI 8290-2:1983 CLASSIFICAZIONE DEI REQUISITI TECNOLOGICI PER ESIGENZE UNI 8290-2:1983 CLASSIFICAZIONE DEI REQUISITI TECNOLOGICI PER ESIGENZE UNI 8290-2:1983 Approccio ESIGENZIALE/PRESTAZIONALE ESIGENZE «Descrivono il comportamento di REQUISITO un elemento tecnico all’atto dell’impiego, in normali condizioni d’uso e di sollecitazione» PRESTAZIONI Le prestazioni si articolano in specifiche di prestazioni, che definiscono livelli o soglie di valori entro le quali le corrispondenti prestazioni delle unità tecnologiche dovranno essere incluse. Approccio ESIGENZIALE/PRESTAZIONALE ESIGENZE SICUREZZA RESISTENZA AL FUOCO Attitudine a non subire (per un determinato periodo REQUISITO di tempo) mutamenti della resistenza meccanica e a non emettere e/o lasciar passare gas tossici o sostanze nocive REI - classi di resistenza al fuoco PRESTAZIONI esprimono il tempo in minuti durante il quale la resistenza al fuoco deve essere garantita. Per 120 minuti la porta garantisce: R [Resistenza] = resistenza meccanica conservata efficiente E [Emissione] = attitudine a impedire il passaggio o la produzione di fuoco o fumo al lato opposto a quello di sviluppo dell'incendio I [Isolamento] = isolamento termico atto a ridurre la trasmissione del calore al lato opposto a quello di sviluppo dell'incendio La normativa La normativa oggettuale/descrittiva esigenziale-prestazionale definisce le caratteristiche definisce il comportamento in oggettuali (chimico, fisiche, esercizio (in opera) atteso della meccaniche, nonché geometrico- soluzione tecnologica, le cui dimensionali) di materiali, caratteristiche devono soddisfare il semilavorati o componenti, sistema esigenziale atteso attraverso prescrizioni normative dall’utenza. Normativa oggettuale-descrittiva Normativa esigenziale-prestazionale norme di accettazione, di materiali, requisiti, che costituiscono la richiesta semilavorati e/o componenti, con la rivolta ad un dato elemento edilizio affinché descrizione delle qualità e questo abbia determinate caratteristiche tali caratteristiche oggettive degli stessi, da soddisfare determinate esigenze, in condizioni d’uso prefissate ed in presenza di norme di esecuzione, consistenti determinati fattori esterni, nella descrizione della corretta modalità di posa in opera, ovvero di specifiche di prestazione, che consistono realizzazione di sub-sistemi e sistemi nell’associare ad ogni requisito dei livelli di edilizi ed impiantistici, soddisfacimento, con parametri tecnico- scientifici, ovvero l’indicazione dei valori che norme di controllo, consistenti nella devono essere assicurati, e dei metodi di descrizione dei metodi e tipi di verifica o criteri di valutazione, attraverso controllo, da eseguirsi per la verifica procedure unificate di calcolo, prove delle proprietà richieste. sperimentali standardizzate in opera e/o in laboratorio, o criteri di giudizio tendenzialmente univoci. sistema normativo di tipo ESIGENZIALE-PRESTAZIONALE esempio della sicurezza antincendio Il modo di procedere descrittivo dice che COSA si deve fare garantendo, se fatto correttamente, il raggiungimento del risultato DM 3 agosto 2015 larghezza minima delle scale, affinché possano essere utilizzate ai fini dell'esodo deve essere di 1200 mm L'approccio prestazionale indica COME si può raggiungere il risultato Quando l'approccio prescrittivo comporterebbe soluzioni inattuabili (es. edifici storici, opere complesse, ecc.) si possono individuare le criticità ed i punti di forza della struttura, prevedendo soluzioni più aderenti alla realtà. BIM_Building Information Modeling processo di sviluppo, crescita e analisi di modelli multi-dimensionali virtuali generati in digitale per mezzo di programmi su computer per favorire la comunicazione, la cooperazione, la simulazione e il miglioramento ottimale di un progetto lungo il ciclo completo di vita dell'opera costruita. TeMEC_ Tecnologia dei Materiali e degli Elementi Costruttivi Corso B - (studenti H-Z) prof. Maria De Santis >>>>>> [email protected] Introduzione allo studio delle sollecitazioni campanile della cattedrale di Santa Maria Assunta, Pisa , XII – XIV sec. Il crollo del settimo piano, franato sul sesto e il quinto, avvenne alle 2.30 del mattino quando già tutti i condomini erano stati sgomberati dai vigili del fuoco palazzina anni Trenta Lungotevere Flaminio, Roma (2016) Le azioni che interessano le costruzioni VARIAZIONI DI TEMPERATURA NEVE TERREMOTI VENTO FORZA DI GRAVITA’ PRESSIONE DEL TERRENO ASSESTAMENTI DEL TERRENO Modo in cui si esercitano le azioni DIRETTE INDOTTE CONCENTRATE DISTRIBUITE VARIAZIONI DI DEFORMAZIONI, TEMPERATURA RITIRO, VISCOSITA’ Risposta strutturale STATICHE DINAMICHE non producono accelerazioni producono accelerazioni Variazioni di intensità nel tempo PERMANENTI ACCIDENTALI ECCEZIONALI P.P. Strutture Collisioni Mobili e attrezzature Esplosioni P.P. Sovrastrutture Carichi mobili di persone e Terremoti Pressione terreno di veicoli in transito Incendi Subsidenza del Agenti atmosferici Frane terreno Variazioni temperature Uragani Cedimento vincoli … … Pressione acque … AZIONI DIRETTE 1. CONCENTRATE 2. DISTRIBUITE - uniformemente - non uniformemente VARIAZIONI DI TEMPERATURA Variazioni dimensionali DL Lo L L - Lo DL = lunghezza x coefficiente di dilatazione termica x differenza di temperatura DILATOMETRO per verificare l'aumento di lunghezza di una barra di qualsiasi materiale Giunti di dilatazione Giunti di dilatazione Muratura in laterizio a faccia vista Giunti di dilatazione pavimentazione Risposta strutturale STATICA un corpo è immobile fintanto che non gli si applichi una forza il corpo in questo caso si dice in equilibrio P un corpo è immobile se la risultante delle forze applicate è uguale a zero ad AZIONE corrisponde una REAZIONE uguale e contraria P P’ Affinché si produca la condizione di equilibrio perturbata da P deve essere applicata una forza uguale e contraria P = P’ quindi P - P’ = 0 Risposta strutturale DINAMICA Affinché si produca la condizione di movimento perturbata da P deve essere applicata una forza diversa e contraria P P’ P = P’ quindi P-P’ = 0 CARICO PERMANENTE peso proprio della struttura + peso proprio di tutti i carichi che gravano permanentemente su di essa PESO PROPRIO = Peso Specifico x Volume (N/m3) CARICO ACCIDENTALE CARICHI MOBILI AGENTI NATURALI persone neve animali acqua piovana veicoli in transito ghiaccio attrezzature vento Arredi pressione della acque spinta del terreno Esempio: carichi d’esercizio per solai ü abitazione = 200 kg/m2 ü balconi, scale (suscettibili di affollamento) = 400 kg/m2 CARICO ACCIDENTALE COPERTURE DEGLI EDIFICI I SOVRACCARICHI ACCIDENTALI di origine naturale dipendono da condizioni climatiche morfologia degli edifici PIANTE DEGLI EDIFICI L’azione del VENTO può essere mitigata attraverso SOLUZIONI FRANGIVENTO un’attenta progettazione dell’intorno ambientale e mediante un’accurata dislocazione e corretto dimensionamento delle aperture Collina artificiale Elementi vegetali PROVE IN OPERA prove di carico con carichi distribuiti misura dell’abbassamento (freccia) durante la prova di carico Gli elementi strutturali non sono isolati nello spazio, ma connessi mediante speciali dispositivi chiamati VINCOLI carrello 2 gradi di libertà una gru oltre a ruotare su se stessa può procedere in orizzontale lungo un binario: Rotazione Traslazione orizzontale cerniera 1 grado di libertà una cerniera di una porta permette la sola rotazione intorno a un perno: incastro Rotazione 0 gradi di libertà Una mensola di una libreria può essere fissata al muro in modo da avere 0 gradi di libertà Affinché un elemento strutturale non si stacchi dal supporto, P A occorre che alla forza P si opponga, nel vincolo A, una forza uguale e contraria P’. P’ La soluzione è in EQUILIBRIO se accanto alla condizione di Equilibrio esterno (l’ancoraggio non deve cedere) è verificata la condizione di Equilibrio interno (l’elemento strutturale non si deve rompere) CONDIZIONI DI EQUILIBRIO alla TRASLAZIONE alla TRASLAZIONE allaROTAZIONE alla ROTAZIONE verticale orizzontale punto di rotazione EQUAZIONI CARDINALI DELLA STATICA Σ forze orizzontali = 0 Σ forze verticali = 0 Σ momenti = 0 AZIONE e REAZIONE ovvero SOLLECITAZIONE e DEFORMAZIONE Ogni corpo soggetto ad un carico si deforma talvolta la deformazione è visibile ad occhio nudo………………..nelle costruzioni no Se si sale sopra un mattone di laterizio questo si deforma accorciandosi di una misura non visibile ad occhio nudo Il corpo più robusto si deforma anche quando è sollecitato dalla forza più modesta perché NON ESISTE un corpo PERFETTAMENTE RIGIDO CALCOLO DELLA ε = L’/ L DEFORMAZIONE Lunghezza originaria Allungamento o Accorciamento TOTALE DEFORMAZIONE (allungamento o accorciamento) unitario COMPORTAMENTO DEI MATERIALI SOTTO CARICO FRAGILI DUTTILI materiali che, soggetti ad una materiali che prima di sollecitazione, si rompono rompersi si deformano. senza deformarsi. - Vetro - Acciaio - Materiali lapidei (pietre e marmi) - Rame - Materiali ceramici (laterizio, - Alluminio ceramica, ecc.) - Ottone - Ghisa COMPORTAMENTO complesso P massimo ACCIAIO P di rottura P di snervamento SNERVAMENTO P elastico a fini strutturali i materiali vengono impiegati entro i limiti di elasticità lineare CAMPO CAMPO PLASTICO ROTTURA Le deformazioni ELASTICO Le deformazioni aumentano aumentano in più rapidamente dei carichi fino ad aumentare anche in proporzione ai carichi condizioni di carico costante RIGIDEZZA FLESSIONALE Quali fattori influenzano i valori della freccia? ACCIAIO ALLUMINIO Il materiale impiegato E= 700.000 kg/cm2 E= 2.100.000 kg/cm2 La deformazione dipende dal Modulo di Elasticita’, a parità di carico un materiale con un maggiore modulo di elasticità si deforma meno, quindi è più RIGIDO. Forma Distribuire la materia in maniera efficiente per elevare la rigidezza La soluzione più efficiente, ovvero la forma “ottimale” che prevede il minimo dispendio di materia e dunque il minor peso della struttura Ponte sull’autostrada del Mediterraneo, raccordo Sicignano-Potenza, entrata Potenza sud, Sergio Musmeci, 1967 | 1981 https://www.atlantearchitetture.beniculturali.it/ponte-sul-fiume-basento/ Le sollecitazioni elementari Si tratta di azioni assiali, ossia di sforzi che agiscono lungo l'asse dell'elemento: La TRAZIONE applicata ad un corpo tende ad "allontanarne" le fibre una dall'altra, fino ad arrivare al loro strappo, che comporta la rottura dell'intero elemento. La COMPRESSIONE, tende ad avvicinare le fibre dell'elemento, fino a schiacciarlo quando la sollecitazione è superiore alla sua resistenza massima. La FLESSIONE quando il sistema di carichi che possiede una componente perpendicolare all'asse longitudinale, generando un momento flettente che provoca l'incurvatura dell’elemento. COMPRESSIONE TRAZIONE FLESSIONE Le SOLLECITAZIONI rappresentano le azioni "di contatto" che si sviluppano all'interno degli elementi strutturali per trasferire i carichi esterni ai vincoli. La forza "di contatto", misurata per unità di superficie, è detta PRESSIONE. Essa varia in base alle caratteristiche del materiale, alla geometria ed al tipo di sollecitazione. Le sollecitazioni elementari_PRESSIONE La forza non è la sola entità da considerare…. consideriamo tre mattoni di uguali dimensioni e peso e posiamoli su uno strato di sabbia in modo da variare la base di appoggio P = 3000 g A1 = 300 cm2 A2 = 137,5 cm2 A3 = 66 cm2 I mattoni affondano diversamente nella sabbia perché P/A = 10g (3000/300) 22g (3000/137,5) 45g (3000/66) ripartiscono il loro peso su superfici diverse PRESSIONE Ogni cm2 sopporta un peso di… DENSITÀ e PESO SPECIFICO Sistema Internazionale (SI) massa è una proprietà intrinseca di un corpo, cioè non varia al variare del luogo in cui si trova peso rappresenta la forza di attrazione di un corpo verso il centro della Terra DENSITÀ Massa kg/m3 Volume PESO SPECIFICO Peso N/m3 Volume Peso = massa [kg] x g [m/s2] Accelerazione di gravità (sul livello del mare) = 9,81m/s2 1kg = 9,81N PESO SPECIFICO DI ALCUNI MATERIALI STRUTTURALI Materiali kN/m3 (kg/m3) Calcestruzzo cementizio (cls) 24,0 (2400) Calcestruzzo cementizio armato (ca) 25,0 (2500) Acciaio 78,5 (7850) Ghisa 72,5 (7250) Alluminio 27,0 (2700) Abete; Castagno 6,0 (600) Quercia; Noce 8,0 (800) Tufo 17,0 (1700) Calcare compatto 26,0 (2600) Calcare tenero 22,0 (2200) Granito 27,0 (2700) Laterizio (pieno) 18,0 (1800) Malta di calce 18,0 (1800) Malta di cemento 21,0 (2100) LE STRUTTURE Tutte le strutture si compongono di elementi orizzontali (fondazioni, travi, solai, tetti) e verticali (pilastri e murature), che possiamo ritrovare negli edifici e nei monumenti che ci circondano e che insieme servono a diverse funzioni quali sostenere, chiudere, proteggere e dividere. LE 4 STRUTTURE ELEMENTARI architrave Travi oblique (Puntoni) TRILITE TELAIO ARCO CAPRIATA Struttura di simile al trilite Struttura Struttura riferimento ma pilastri e curva formata formata da 2 trave sono da elementi a travi oblique incastrati trapezio e una negli angoli di orizzontale connessione Grazie dell’attenzione…. Fallingwater House - Frank Lloyd Wrigth, Mill Run, Pennsylvania, 1964 TeMEC_ Materiali ed Elemen. Costru3vi dell’Archite9ura prof. Maria De San.s >>>>>> maria.desan.s@uniﬁ.it Materiali lapidei Stonehenge, Wiltshire, GB, 3100 a.C. “materiali lapidei naturali” identifica quei materiali ottenuti dall’estrazione di rocce di varia origine e resi adatti all’utilizzo nell’ambito delle costruzioni, in seguito a lavorazioni, con funzione sia strutturale sia ornamentale. Materiale >>>> Sistemi costruttivi costruzione muraria come ‘cumulo’ strutture «indifferenziate» dove non è possibile distinguere elementi costruttivi con funzioni diverse. La costruzione appare come un tutt’uno. Piramide di Chefren nel complesso di Gizah (XXV sec. A C.) Orizzontamen+ Complessi la scatola muraria dà rigidità all’ediﬁcio: un volume interno e ﬁle di colonne che realizzano uno spazio aperto; te@o in legno a due falde, portato da una orditura principale di travi longitudinali orizzontali, appoggiate ai frontoni e, quindi, non spingenC sulle murature e sulle colonne Tempio di Segesta, 420 a.C. L’ossatura resistente mutua collaborazione fra gli elemen1 stru3urali: …. spingere al limite la snellezza di colonne e pilastri, ampiezza delle luci fra i sostegni, discon1nuità nei piani murari Schema struttura Cattedrale gotica Giovanni Michelucci, Chiesa di San Giovanni Battista a Firenze,1964 Grazie ad una tecnica sperimentale tesa ad aumentare la resistenza a trazione della muratura, i ricorsi sub-orizzontali del dispositivo, realizzati in blocchi di CALCARE PISANO, sono alternati a semplici letti o più consistenti cordoli di cemento armato. Giovanni Michelucci, Chiesa di San Giovanni Battista a Firenze,1964 Archi precompressi in conci di MARMO DI APRICENA Renzo Piano, Chiesa di padre Pio, San Giovanni Rotondo, 2001 https://www.youtube.com/watch?v=bRzrbybUmPA&t=355s MURETTI A SECCO Rives2men2 Facciate e Pavimen, Le terme sono composte da un corpo rettangolare con pareti rivestite di lastre di pietra, di QUARZITE di Vals. Peter Zumthor, Terme di Vals, Svizzera, 1996 Peter Zumthor, Terme di Vals, Svizzera, 1996 ALABASTRO il lastre di soHli in grado di riﬂe@ere e trasme@ere la luce; lastre in TRAVERTINO per il pavimento della corte e per il rivesCmento della sala conferenze. (l’albastro u,lizzato nelle basiliche paleocris,ane in sos,tuzione del vetro non ancora u,lizzato) Alberto Campo Baeza, Banca Caja General de Ahorros, Granada, 2001 pavimenti esterni in PIETRA tipologie per strade e piazze nei centri storici LASTRE di pietra lavica MASSELLI di selce CIOTTOLI di fiume Michelangelo - Piazza del Campidoglio - 1538….pavimentazione realizzata nel 1940 TRAVERTINO PORFIDO Michelangelo | Piazza del Campidoglio pavimenti interni in PIETRA Duomo di Siena Duomo di Firenze Classificazione dei materiali lapidei per genesi, ossia per 9po di formazione che li ha cara;erizza9; per classiﬁcazione commerciale, ossia per 9pi di sostanze e stru;ura delle quali sono compos9. CLASSIFICAZIONE PER GENESI DELLE ROCCE considera criteri genetici (la formazione geologica influisce sulla struttura delle rocce) trasporto DETRITI ORGANICI erosione sedimentazione SEDIMENTI Sollevamento SCIOLTI in superficie Sollevamento in superficie Sollevamento in superﬁcie MAGMATICHE MAGMATICHE EFFUSIVE INTRUSIVE cristallizzazione cristallizzazione Pressione riscaldamento ROCCE SEDIMENTARIE deposizione di sedimenti Pressione PORFIDI ROCCE riscaldamento BASALTO METAMORFICHE fusione aumenti di temperatura GRANITO e pressione TRAVERTINO GABBRO PIETRA SERENA MAGMA MARMO ALABASTRO ARDESIA ARGILLA CLASSIFICAZIONE COMMERCIALE DELLE ROCCE considera criteri quali la LUCIDABILITÀ, la LAVORABILITÀ, ecc. GRANITI rocce resistenti di natura silicatica, lucidabili (granito, diorite, gabbro, sienite; porfido, andesite; gneiss, granulite) PIETRE rocce compatte o porose, non lucidabili (basalto, trachite; conglomerato, arenaria, argilla, tufo, calcare tenero, dolomia; fillade, micascisto, quarzite, serpentinite, anfibolite) MARMI rocce compatte di natura carbonatica, lucidabili (marmo, calcescisto; calcare compatto) TRAVERTINI rocce ricche di cavità, compatte, lucidabili (travertino) CLASSIFICAZIONE COMMERCIALE DELLE ROCCE considera criteri quali la LUCIDABILITÀ, la LAVORABILITÀ, ecc. MARMI GRANITI TRAVERTINI UNI 8458:1983 Edilizia. Prodotti lapidei. PIETRE non lucidabili PIETRA SERENA pietre sedimentarie arenarie Filippo Brunelleschi, Spedale degli innocenti, Firenze, 1419 PIETRA FORTE pietre sedimentarie arenarie Arnolfo di Cambio, Palazzo Vecchio, Firenze, 1299 Processo produ9vo Il processo produ1vo che porta alla realizzazione dei materiali lapidei può essere suddiviso in due principali fasi che sono quella della COLTIVAZIONE e quella delle SUCCESSIVE LAVORAZIONI a cui gli elemen9 estra1 vengono so:opos9. Cava di marmo a Carrara PROCESSO DI LAVORAZIONE 1. SEGAGIONE consiste nelle operazioni a3e a o3enere lastre con spessori compresi tra 1.5 e 6 cm. I piani di divisibilità dei blocchi sono tre, ossia il verso, il secondo e il contro, e perme3ono di o3enere disegni ed eﬀeC croma1ci diﬀeren1 da un medesimo blocco; 2. FINITURA PERIMETRALE degli elemen1 perme3e di o3enere conformazioni geometriche e ﬁniture perimetrali diﬀeren1 a3raverso l’u1lizzo di speciali utensili; 3. FINITURA SUPERFICIALE sono invece a3e a o3enere par1colari ﬁniture dell’elemento a3raverso metodi quali, per esempio, la scalpellatura, la sabbiatura, la bocciardatura, la ﬁammatura, la levigatura. lastre di ARDESIA a spacco naturale così deﬁni9 in quanto, non leviga9, evidenziano una superﬁcie naturalmente ruvida e cara:erizzata dalla linea di scistosità. OPERAZIONE DI COLTIVAZIONE IN CAVA “Taglio primario” Filo diamantato Ribaltamento con l’ausilio di cuscini espandibili e mar3ne4 idraulici STOCCAGGIO IN IN AZIENDA blocchi di marmo bianco blocchi squadrati di granito lastre di marmo_stoccaggio Segagione di un blocco di marmo in lastre mediante telaio mul9lama Fresa a disco diamantato Macchina contornatrice a controllo numerico FINITURE DI SUPERFICIE sabbiato ﬁlo di sega rigato Rigato spiga bocciardato levigato scalpellato ELEMENTI DI PIETRA NATURALE caratteristiche dimensionali BLOCCO a b c lunghezz larghezza spessore a (cm) (cm) (cm) blocco da 30 a da 20 a da 15 a 50 30 25 massello da 4 a 20 da 4 a 20 da 4 a 20 (blocchetto) LASTRA lastra da 25 da 25 da 2 a 8 Prodotti semilavorati e finiti MASSELLO LISTELLI ELEMENTI COSTRUTTIVI CORDOLO CARATTERISTICHE FISICHE PESO SPECIFICO (Kg/m3) la massa di una sostanza in kg che occupa un volume pari a 1 m3 - molto leggere < 1000 kg/m3 (pomice) - leggere 1000-1500 kg/m3 (tufi) - medio pesanti 1500-2500 kg/m3 (travertini) - pesanti 2500-3000 kg/m3 (marmi/graniti) - molto pesanti > 3000 kg/m3 (basalti, porfidi) COEFFICIENTE di POROSITÀ tiene conto di tutti i vuoti (alveoli) all’interno della massa rocciosa COEFFICIENTE di IMBIBIZIONE esprime la proprietà di una roccia di impregnarsi di acqua, più o meno rapidamente, fino a saturazione COEFFICIENTE di DILATAZIONE TERMICA modesto poiché le rocce sono tutte più o meno rigide. COEFFICIENTE di CONDUCIBILITA’ o CONDUTTIVITA’ TERMICA In genere è modesto. CARATTERISTICHE MECCANICHE RESISTENZA ALLA COMPRESSIONE: capacità di sopportare le forze che tendono alla ro3ura per schiacciamento, importante nel caso di realizzazione di murature. Le resistenze a ro3ura per compressione delle varie pietre variano mol1ssimo, passando da un minimo di 200 kg/cm2 (per alcune arenarie e tuﬁ) ﬁno ad un massimo di 2500-4000 per alcuni grani1, calcari compaC, porﬁri quarziferi e basal1. RESISTENZA ALLA FLESSIONE: consiste nella capacità di sopportare gli sforzi connessi all’incurvamento, importante sopra3u3o nel caso di manP di copertura, architravi o pavimenP sopraelevaP. RESISTENZA ALL’URTO: capacità di sopportare i colpi di un corpo contundente, rilevante nel caso di pavimentazioni e rivesPmenP. RESISTENZA ALL’USURA O LOGORABILITA’: capacità di sopportare l’a3rito radente prodo3o da corpi rigidi in movimento. In base alla loro logorabilità i lapidei si dividono in: poco logorabili (rocce eruCve); abbastanza logorabili (altre rocce scistose); logorabili (rocce sedimentarie). CARATTERISTICHE TECNICHE E TECNOLOGICHE IGROSCOPICITÀ ACtudine ad assorbire umidità dall’atmosfera; GELIVITÀ La presenza nella massa di piccoli alveoli, unitamente all'acqua imbibita e all’abbassamento di temperatura può determinare una causa di rapida degrado; RESISTENZA AL FUOCO Per la maggior parte oCma in quanto non sono materiali inﬁammabili e non rilasciano sostanze nocive; ASPETTO e COLORE Sia il colore che l’aspe3o sono cara3eris1che determinan1 per l’uso dei prodoC lapidei. Nei lapidei naturali il colore è dovuto al colore del suo componetene essenziale; DIVISIBILITÀ ACtudine a dividersi secondo par1colari direzioni. In base alla stru3ura della roccia può avvenire per :stra1ﬁcazione, scistosità, fessurazione. CARATTERISTICHE TECNICHE E TECNOLOGICHE DUREZZA la composizione mineralogica presenta raramente uniformità quindi può presentare durezze differenti e diversità di comportamento se sottoposta ad una sollecitazione esterna (es. : i tufi cavati umidi sono facilmente tagliabili, nell’asciugarsi assumono maggior durezza) DUREVOLEZZA capacità di un materiale di resistere a stress ambientali e meccanici durante l'uso LAVORABILITÀ capacità di essere lavorata con strumenti semplici o complessi secondo 4 tipi di interventi: spaccabilità, segabilità, scolpibilità, lucidabilità. AEDERENZA CON LE MALTE Caratteristica molto importante per l’impiego nelle murature e strutture. Apuane innevate??? Marina di Carrara No! Sono cave di marmo IMPATTO AMBIENTALE 1. consumo di risorse non rinnovabili; 2. modiﬁcazioni che l’aNvità estraNva determina sull’ambiente circostante, diﬃcilmente reversibile. Grazie per l’aHenzione….. Cava di tufo, Favignana TeMEC_ Tecnologia dei Materiali e degli Elementi Costruttivi Corso B prof. Maria De Santis >>>>>> [email protected] Leganti, Malte e Calcestruzzo PROPRIETA’ DEI MATERIALI PROPRIETA’ DEI MATERIALI Il LEGANTE è un materiale ottenuto per cottura a temperatura elevata di calcare, marmo, conchiglie o altri materiali contenenti carbonato di calcio che: dà origine ad una massa plastica in quanto subisce con il tempo un progressivo processo di irrigidimento fino a raggiungere la resistenza meccanica predefinita; capace di far presa su materiali incoerenti collegandoli in un unico complesso resistente Nel processo di irrigidimento di un legante si distinguono due fasi: 1. PRESA, si passa dalla fluidità iniziale ad una massa più consistente capace di mantenere la forma. 2. l’ INDURIMENTO, nel quale si verifica un continuo aumento della resistenza meccanica. Leganti aerei induriscono solo se a contatto con aria Calce viva è ottenuta per cottura del calcare, una roccia diffusissima in natura costituita quasi esclusivamente da carbonato di calcio Gesso si ottiene dalla cottura di rocce gessose; utilizzato per la finitura di pareti lisce o con particolari effetti estetici e sottofondi lisci Leganti idraulici consentono la presa a contatto con l’acqua Calce spenta è ottenuta da calce viva mischiata con pezzi di argilla cotta (vasellame, mattoni ecc.) oppure a pozzolana, una sabbia ricca di silice, che ne altera le caratteristiche di resistenza e impermeabilità. Cemento è ottenuto dalla cottura ad alta temperatura di calcare e argilla oppure di roccia sedimentaria tipo marna. Il materiale viene finemente macinato e addizionato con gesso con la funzione di ritardante di presa (commercializzato con il nome cemento Portland) La MALTA è un conglomerato: LEGANTE (cemento e/o calce spenta) + ACQUA + INERTI FINI (sabbia) + eventuali ADDITIVI Caratteristiche: lavorabilità all'impasto bagnato resistenza meccanica allo stato asciutto (dopo la presa e l'indurimento) LE MALTE in base al tipo di indurimento: le MALTE AEREE che fanno presa ed induriscono soltanto se messe a contatto con l’aria. (legante: gesso, calce aerea) le MALTE IDRAULICHE che possono dar luogo alle reazioni di indurimento, quindi dopo aver fatto presa, anche non a contatto con l'aria. (legante: cemento, calce idraulica, malte pozzolaniche o a cocciopesto) LE MALTE 1. dal diametro dei granuli di sabbia con sabbia FINE = intonaci lisci con sabbia MEDIA = murature e intonaci grezzi con sabbia GROSSA = murature e intonaci rustici 2. dal tipo di LEGANTE CALCE AEREA = malta di calce aerea = intonaci, murature fuori terra CALCE IDRAULICA = malta di calce idraulica = intonaci, murature, rivestimenti CEMENTO = malta cementizia = intonaci, murature, impermeabilizz., rivestimenti più leganti (cemento+calce) = malta bastarda = intonaci, murature, rivestimenti GESSO = malta di gesso = intonaci interni 3. dal rapporto legante/sabbia CALCI IDRAULICHE E MALTE CEMENTIZIE = Tempo di presa inversamente proporzionale alla resistenza agli ambienti umidi = murature, intonaci, pavimenti LE MALTE - CLASSIFICAZIONE PER DESTINAZIONE D’USO ALLETTAMENTO letto di posa per elementi con diversa funzione. STILATURA per chiudere fessure o rifinire elementi murari o pavimentali composti da sistemi eterogenei. LE MALTE - CLASSIFICAZIONE PER DESTINAZIONE D’USO di FINITURA per rifinire sistemi a malta grezzi, è generalmente caratterizzata da una distribuzione di inerti prevalentemente fini, di dimensione ben inferiore al millimetro (velo per l’intonaco). Finitura (intonaco premiscelato) da INIEZIONE per interventi di riadesione di sistemi precedentemente disconnessi o distaccati, caratterizzate da un'elevata fluidità ottenuta mediante eccesso d'acqua di impasto o l'uso di additivi fluidificanti e superfluidificanti. L’INTONACO è uno strato di rivestimento protettivo delle murature. oltre alla funzione protettiva, assume, una funzione estetica (planarità e texture) L’INTONACO La texture definisce la qualità visibile e tattile della superficie di un oggetto ed è un effetto visivo. Intonaco civile Intonaco di cocciopesto Intonaco rustico Stucco veneziano Finitura superﬁciale delle pare0 con l’INTONACO RINZAFFO ha il ruolo di legame meccanico tra il supporto e l’arriccio=deve essere aderente e rugoso. Spessore 3-5 mm ARRICCIO ha il ruolo di interfaccia tra rinzaffo e velo per rimediare alle imperfezioni della parete= deve essere perfettamente livellato VELO Spessore 15-20 mm ARRICCIO VELO ha il ruolo di definire l’aspetto della parete RINZAFFO (planarità, tessitura, colore) e di proteggerla dagli agenti atmosferici e dagli urti = liscio, permeabile al vapore e all’ingresso dell’acqua ESECUZIONE DELL’INTONACO Data l’irregolarità delle superfici dei mattoni è necessario preparare, prima dell’intonacatura, dei riferimenti di spessore con listelli perfettamente a piombo su cui si fa scorrere il listello di livellamento. Gli spigoli si preparano fissando una tavola perfettamente a piombo che sporge circa 2 cm oltre i mattoni. L’incavo che viene a formarsi va riempito con malta cementizia. STESURA LIVELLAMENTO LISCIATURA RETE PORTA-INTONACO INTONACO ARMATO in ﬁbra di vetro A.R. che, grazie a Denominato anche Betoncino con cara,eris.che di elevata resistenza agli rete metallica o con una rete alcali presen. nel cemento, è esente preformata in fibre di vetro da ossidazione e disgregazione. (GFRP) o carbonio (CFRP) inserita in una malta ad uso strutturale e applicata sulla superficie dell’elemento strutturale in muratura da rinforzare. PARASPIGOLI RETE PORTA-INTONACO muratura pilastro in laterizio Strato isolante intonaco rete porta intonaco trave Posa in opera della Malta per intonaco Esempio per muratura https://www.youtube.com/watch?v=ekR1hXBbpio Esempio per soffitto https://www.youtube.com/watch?v=lZx6AMFZNJU Il calcestruzzo l calcestruzzo (cls.) è un conglomerato costituito da una miscela di legante, acqua e aggregati fini e grossi (sabbia e ghiaia) e con l'aggiunta, secondo le necessità, di additivi che influenzano le caratteristiche fisiche o chimiche, nonché le prestazioni, del conglomerato. CLS. CON DIVERSA GRANULOMETRIA Granulometria corre.a e aggrega6 di cava Granulometria corre.a e aggrega6 di frantumazione Granulometria NON corre.a troppo ricca di elemen6 ﬁni Il calcestruzzo L'indurimento del cls è un processo, che ha inizio subito dopo la presa, a seguito di una serie di iterazioni fisiche e chimiche, nel giro di un giorno assume la rigidità tipica di una pietra naturale e sviluppa una apprezzabile resistenza meccanica. L'indurimento prosegue nel tempo anche se dopo alcune settimane gli impasti a base di cemento raggiungono già resistenze meccaniche assai vicine a quelle raggiungibili a distanza di anni. Normalmente tale fase si considera conclusa entro i primi 28 giorni poiché dopo tale periodo si è sviluppato oltre il 90% della resistenza meccanica complessiva. Questo periodo può essere variato aggiungendo all'impasto opportuni additivi. L'indurimento è fortemente influenzato dal tipo di cemento e dalla temperatura. LA PROGETTAZIONE DEL CLS. IN FUNZIONE DELLE PRESTAZIONI MODULO ELASTICO Il $po di cemento inﬂuisce sulla capacità di mantenere nel tempo le cara4eris$che di resistenza del conglomerato o4enuto PRESTAZIONI (malta o calcestruzzo). Classiﬁcazione dei cemen/ DECISIONI h4ps://www.aitecweb.com /Il-cemento/Classiﬁcazione- dei-cemen$ CLASSE DI RESISTENZA RcK Ai ﬁni della valutazione del comportamento e della resistenza delle stru4ure in calcestruzzo, questo viene 7tolato ed iden7ﬁcato mediante la classe di resistenza contraddis7nta dai valori cara4eris7ci delle resistenze cilindrica e cubica a compressione uniassiale, misurate rispe8vamente su provini cilindrici (o prisma7ci) e cubici, espressa in MPa. (UNI EN 206-1:2006 e nella UNI 11104:2004) Impiego delle diverse classi di resistenza STRUTTURE DI DESTINAZIONE CLASSE DI RESIST. MINIMA Per stru4ure non armate o a bassa percentuale di armatura C8/10 Per stru4ure semplicemente armate C16/20 Per stru4ure precompresse C28/35 confronto nella resistenza meccanica dei PROVINI compa7an8 a riﬁuto e della CAROTA ESTRATTA dalla stru7ura CLASSI DI ESPOSIZIONE ambientale ü vengono considerate 6 classi di esposizione ambientale ü le relative sottoclassi permettono di differenziare l’intensità delle azioni di degrado contenere suﬃciente cemento per assicurare un adeguato grado di protezione dell'acciaio contro la corrosione CLASSE DI CONSISTENZA La classe di consistenza è un indice di lavorabilità che si deve valutare in funzione della struBura da realizzare al ﬁne di rendere più facile l'operazione di posa in opera. S1 --------se si deve realizzare una diga o una pavimentazione industriale con vibroﬁnitrice (e comunque per geK di grandi dimensioni); S2 o S3 - se si devono realizzare struBure, quali ciminiere, serbatoi pensili, ecc., con la tecnica dei casseri rampanO; S4 o S5 - in tuK gli altri casi prova eseguita, sia in cantiere che in laboratorio, utilizzando il cono di Abrams slump test o prova di abbassamento al cono 5 classi di consistenza: S1 - consistenza umida: da 10 a 40 mm S2 - consistenza plas)ca: da 50 a 90 mm S3 - consistenza semiﬂuida: da 100 a 150 mm S4 - consistenza ﬂuida: da 160 a 210 mm S5 - consistenza superﬂuida: ≥ 220 mm. QUALITÀ CLS - progettata La composizione, cemento, aggregato, acqua, addi4vi ed eventuali aggiunte deve essere stabilita in modo da soddisfare le speciﬁche prestazionali in fase di esercizio. ADDITIVI per calcestruzzo Si definiscono additivi per calcestruzzo quei prodotti aggiunti durante il procedimento di miscelazione del calcestruzzo in quantità non superiore al 5% rispetto alla massa del legante, allo scopo di modificare le proprietà della miscela allo stato fresco e/o indurito. ADDITIVI per calcestruzzo Nel calcestruzzo FRESCO per agire: sulla richiesta d’acqua sul contenuto di aria sulla lavorabilità ed il suo mantenimento nel tempo sul bleeding (acqua presente in superficie) sui tempi di presa sulla finitura superficiale sulla pompabilità Nel calcestruzzo INDURITO per agire: sulle resistenze meccaniche sul modulo elastico sulla durabilità sull’impermeabilità sul faccia a vista sulla resistenza al gelo sulla resistenza chimica ADDITIVI per calcestruzzo Gli additivi vengono normalmente impiegati per ottenere uno o più dei seguenti obbiettivi: ü migliorare le prestazioni di un calcestruzzo allo stato fresco e/o indurito senza modificarne la composizione ü ottenere dal calcestruzzo prestazioni difficilmente raggiungibili con altri mezzi ü raggiungere elevati livelli di qualità anche in condizioni difficili ü superare situazioni critiche durante le operazioni di getto ü ridurre i costi del calcestruzzo in opera ü migliorare le condizioni di lavoro ed il rispetto per l’ambiente ADDITIVI per calcestruzzo q FLUIDIFICANTI (riduttori d’acqua) - capace di aumentare la lavorabilità del calcestruzzo senza modificare il rapporto acqua /cemento q SUPERFLUIDIFICANTI (riduttori d’acqua ad alta efficacia) - capace di mettere in opera, senza sforzo e problemi di compattazione, calcestruzzi fluidi le cui prestazioni allo stato indurito siano equivalenti a quelle di un calcestruzzo a basso rapporto a/c che richiederebbe invece una accurata vibrazione. q ACCELERANTI di presa e di indurimento - fanno aumentare la velocità di idratazione del cemento, utilizzato unicamente per la protezione dei getti durante la stagione invernale come vero e proprio "antigelo". q ACCELERANTI per SHOTCRETE (cls. proiettato o spruzzato) - utilizzati per avere una rapida perdita di lavorabilità e poter disporre di un impasto che faccia presa e si autosostenga immediatamente. q RITARDANTI DI PRESA - impiegati in tutti i casi in cui il calcestruzzo deve rimanere lavorabile a lungo,in particolare in caso di trasporti di lunga durata, getti tramite pompa, getti in stagione calda, getti massivi. q AERANTI - introducono nell’impasto - durante la miscelazione - una quantità di aria in forma di microbolle con il conseguente aumento della resistenza ai cicli di gelo e disgelo. Fra gli altri, ma meno usati, possiamo ricordare: Impermeabilizzanti - Inibitori di corrosione - Agenti espansivi - Riduttori di ritiro - Modificatori di viscosità - Adesivi (bonding agent o aggrappante) – Disarmanti - Stagionanti (curing compound o antievaporante) Grazie dell’attenzione…. TeMEC_ Tecnologia dei Materiali e degli Elementi Costruttivi Corso B prof. Maria De Santis >>>>>> [email protected] Cemento armato SCOPO DELLE STRUTTURE 1. Racchiudere o delimitare uno spazio; 2. Collegare due punF 3. Resistere all’azione di forze naturali. Tutte le strutture, per il solo fatto di esistere, sono sottoposte ad una varietà di carichi ai quali debbono RESISTERE. «Gli schemi di calcolo sono preceduti e dominati dall’idea che modella il materiale in forma resistente e lo adegua alla sua funzione». Eduardo Torroja, Razòn y ser de los tipos estructurales (1960) EFFICIENZA STRUTTURALE un manufatto dovrebbe possedere le seguenti qualità: RESISTENZA: capacità di un sistema di non rompersi quando è soggetto a delle azioni; STABILITÀ: capacità di un sistema di subire perturbazioni senza allontanarsi definitivamente dalla sua configurazione di equilibrio; DUTTILITÀ: capacità di un corpo di subire deformazioni permanenti senza rompersi e senza perdere resistenza in modo apprezzabile; RIDONDANZA: qualità di una struttura di riuscire a sostenere i carichi in più di un modo, cioè di riportare a terra le azioni tramite più percorsi di carico. DURABILITÀ: capacità di mantenere le prestazioni per un tempo assegnato. PROGETTO STRUTTURALE il processo che porta al dimensionamento ottimale di una struttura portante di un’opera di ingegneria o architettura. Questo processo passa attraverso alcuni step, che corrispondono a scelte fondamentali che deve fare il progettista. Progettare una struttura significa scegliere fondamentalmente: MATERIALI SCHEMA STATICO Alcuni parametri che guidano la scelta del tipo di struttura (in ordine sparso) : ESTETICA; FUNZIONALITÀ; LOGISTICA (Organizzazione del Cantiere); TEMPISTICA (Velocità di messa in opera); DURATA COSTO LA STRUTTURA La struttura è l’organismo costruttivo che ha il compito di sostenere i carichi e di trasferirli a terra attraverso i vari meccanismi di resistenza del materiale di cui è composta. Una struttura per poter essere valutata e risolta viene rappresentata dallo SCHEMA STATICO che definisce la geometria generale, le dimensioni delle sezioni, le caratteristiche del materiale, le condizioni di vincolo e le condizioni di carico che la struttura stessa deve sopportare. carico vincolo vincolo La struttura nello svolgere il proprio compito di sostegno dei carichi non deve deformarsi eccessivamente e deve sempre mantenere un certo grado di sicurezza nei riguardi della fruibilità e del crollo. L’EQUILIBRIO definisce la forma della struttura, il modo in cui è vincolata a terra e i carichi che essa deve sostenere, l’equilibrio è il sistema di FORZE ATTIVO e REATTIVO che agiscono sullo SCHEMA STATICO. SOLLECITAZIONI MECCANICHE Ogni AZIONE applicata su un elemento strutturale, genera in esso delle SOLLECITAZIONI, classificate come: COMPRESSIONE TRAZIONE FLESSIONE TAGLIO TORSIONE TRAZIONE COMPRESSIONE FLESSIONE TAGLIO TORSIONE MATERIALI e SOLLECITAZIONI Ognuno dei materiali da costruzione ha delle peculiarità, che li rendono più o meno idonei a sopportare un determinato tipo di sollecitazione. MATERIALE SOLLECITAZIONI LAPIDEO COMPRESSIONE LATERIZIO COMPRESSIONE LEGNO COMPRESSIONE, TRAZIONE e FLESSIONE METALLO COMPRESSIONE, TRAZIONE, FLESSIONE e TAGLIO CONGLOMERATI COMPRESSIONE Se combinati con : FLESSIONE e TAGLIO ferro, legno, laterizio Il cemento armato “Le costruzioni in c.a. sono tutte quelle in cui due materiali, ferro e conglomerato di cemento, risultano uniti in modo da poter opporre insieme una resistenza statica contro le forze esterne” Emile Mörsch, “Der Eisenbeton, seine Theorie und Anwendung”, 1902 Sistemi a catalogo componen< in c.a. ﬁne 800 inizio 900 François Hennebique fu riconosciuto come l'inventore del cemento armato, che brevettò nel 1892, anche se 10 anni dopo la paternità dell'invenzione venne accreditata all'analogo brevetto di Joseph Monier del 1878. Brevetto Monier 1878 Brevetto Hennebique 1892 béton armé Sistema di costruzioni in c.a. François Hennebique Uffici Hennebique, Rue Danton, Paris, 1900 François Hennebique - Ingénieur Edouard Arnaud - Architecte François Hennebique, Maison Hennebique Bourg-la-Reine, Francia, 1901-1903 PRINCIPI DELLA TECNOLOGIA DEL C.A. Compatibilità meccanica Dl- COLLABORAZIONE STRUTTURALE FRA ACCIAO E CLS cls La flessione origina in ogni sezione della trave un momento flettente. La sezione ruota intorno ad un asse, con tensioni di compressione nella parte superiore e di trazione in quella inferiore D l- 90¡ Dl+ acciaio Modulo di elasticità Es/Ec = 15 Per deformarsi di una stessa lunghezza occorre applicare Dl+ l+ carichi unitari al cls. 15 volte < minori di quelli applicati all’acciaio. La sezione dell’acciaio può essere 15 volte minore del cls. PRINCIPI DELLA TECNOLOGIA DEL C.A. Compatibilità meccanica - ADERENZA FRA ACCIAIO E CLS L’acciaio oltre a resistere efficacemente a trazione riduce il rischio di fessurazione del cls sotto carico. Nelle zone tese: armature ben ancorate e distribuite con diametri piccoli e distanze reciproche limitate. Acciaio ad aderenza migliorata PRINCIPI DELLA TECNOLOGIA DEL C.A. Compatibilità fisica - ACCIAO E CLS stessa dilatazione termica Non ci sono fratture indotte da dilatazioni impedite Stessa dilatazione termica PRINCIPI DELLA TECNOLOGIA DEL C.A. Compatibilità chimica - RESISTENZA ALLA CORROSIONE L’acciaio è normalmente protetto dalla corrosione in quanto il calcestruzzo è un ambiente ad elevata basicità (pH 12-13); in tali condizioni l’armatura è in condizioni di passività.. Tuttavia per effetto delle condizioni di esercizio non sempre è possibile garantire l’integrità fisica e strutturale del calcestruzzo. In presenza di fenomeni di carbonatazione (aggressione chimica dell’anidride carbonica dell’atmosfera verso il calcestruzzo ed in particolare sulla calce del conglomerato), si assiste ad una diminuzione del livello di pH e la conseguente formazione di ossidi e/o idrossidi di ferro La ruggine avendo un volume specifico fino a 6-8 volte maggiore rispetto al ferro, provoca la fessurazione, la disgregazione ed in taluni casi il distacco del copriferro dal calcestruzzo Sollecitazioni nella trave appoggiata in c.a. (teorica) P SOLLECITAZIONE TENSIONI R R La flessione della trave appoggiata STAFFE A TAGLIO ARMATURA A TRAZIONE ARMATURA DI SUPPORTO Sollecitazioni nella trave INCASTRATA in c.a. La trave incastrata agli estremi + ARMATURA A TRAZIONE regole per la legatura e la posa in opera delle armature La posa in opera delle armature è un’operazione di grande importanza dal punto di vista della qualità, durabilità e sicurezza delle opere in cemento armato. Le statistiche mostrano che gran parte delle patologie del cemento armato sono dovute alla posa in opera dei ferri di armatura errata, ai problemi di corrosione per ricoprimenti inadeguati, alla scarsa compattezza del calcestruzzo ed alla eccessiva fessurazione. le barre, le staﬀe e le altre armature devono rimanere situate nella posizione deﬁnita in proge1o, dentro le tolleranze deﬁnite. È anche necessario ﬁssare e realizzare corre@amente le sovrapposizioni e gli ancoraggi le legature devono essere realizzate in modo tale che, durante il ge@o, non si alteri la conﬁgurazione deﬁnita nel montaggio l’armatura posizionata e ﬁssata deve perme@ere la posa in opera del calcestruzzo e la sua compa@azione, per la quale è necessario ado@are distanze minime e ricoprimen4 adegua4 delle armature legatura dei ferri di armatura legatura dei ferri di armatura con il fili di ferro Eseguita con fil di ferro legato con tenaglie o con fermagli particolari con l’uso di legatrici meccaniche con saldature eseguita negli stabilimenti di presagomatura che assicurano l’esecuzione di sotto condizioni ben controllate. Ricoprimento minimo delle armature in funzione dellesposizione ambientale COPRIFERRO nominale la distanza fra la superﬁcie esterna dell’armatura più vicina alla superﬁcie del calcestruzzo e la superﬁcie stessa del calcestruzzo cmin = valore del copriferro minimo Dcdev = tolleranza di esecuzione relativa al copriferro cnom = cmin + Dcdev Lo spessore minimo del copriferro sarà il valore massimo tra quelli minimi imposti per soddisfare le esigenze di durabilità, di aderenza e di resistenza al fuoco Ricoprimento minimo delle armature in funzione dellesposizione ambientale Classe di esposizione Copriferro Copriferro min. min. c.a. c.a.p. Ambiente secco 15 20 Ambiente umido senza gelo 20 30 Con gelo e Sali di disgelo 25 35 Ambiente marino senza gelo 35 40 Ambiente marino con gelo 35 40 Ambiente chimico debolmente aggressivo 25 35 Moderatamente 30 35 fortemente 40 45 Per mantenere l’armatura nella posizione corretta definita dal progetto, sono necessari un numero sufficiente di distanziatori o supporti Cassaforme o casseri l'involucro, dentro cui viene effettuato il getto di calcestruzzo allo stato fluido e dove esso rimane fino alla fine del processo di indurimento con la fase di disarmo o scasseratura. Il materiale principe per la realizzazione delle casseforme per cemento armato è sempre stato il legno, un materiale semplice da lavorare e da sagomare, leggero da manovrare in can7ere e traspirante (par7colare molto importante per il calcestruzzo in fase di maturazione). Il legno ha lo svantaggio di non poter essere u7lizzato per più di due o qua>ro volte in quanto si impregna diventando rigido, pesante e non più traspirante Degrado pannelli usati Cassaforme in legno Cassaforme Quando si getta un materiale in una cassaforma che poi non viene rimossa, rimanendo solidale con esso, si parla di cassaforma a perdere. Il muro romano a sacco, citato in precedenza, è gettato in una cassaforma a perdere, perché i muri laterali, che fungono da cassaforma, rimangono solidali con il calcestruzzo gettato tra essi. Dettaglio di muro ad emplecton nel quartiere meridionale di Velia (ph. A. Acocella) Cassaforme CASSAFORMA MONOUSO di cartone circolare per il getto di colonne, pilastri, plinti, vuoti in soletta e cassecave in cls. Nel sistema tradizionale la cassaforma in legno e/o ferro viene utilizzata più volte per ammortizzare il costo, non vengono considerati i costi per lo stoccaggio, la movimentazione, il montaggio e smontaggio, la pulizia e l’applicazione dei disarmanti. CASSAFORMA A PERDERE in legno mineralizzato Casseforme per il ge:o di una scala. I gradini vengono sagoma< durante il ge:o. Cassaforme innovative Assemblaggio rapido. Preassemblaggio rapido e senza gru Robustezza Ammesse elevate pressioni del getto Cassaforme PERI Il c.a.p. - cemento armato precompresso I processi industriali per realizzare la precompressione sono sostanzialmente di due tipi, tra l'altro contemplati nella normativa vigente: § a cavi (o fili) aderenti (sistemi a cavi pre-tesi) § a cavi (o fili) scorrevoli alle estremità (sistemi a cavi post-tesi) IL C.A.P. - CEMENTO ARMATO PRECOMPRESSO Trazione nella trave in flessione La precompressione è una tecnica industriale consistente nel produrre artificialmente una “precompressione” tensione nella struttura in c.a. allo scopo di migliorarne le caratteristiche di RESISTENZA. 1928 brevetto di Eugène Freyssinet Precompressione + Trazione = si annullano Il c.a.p. a cavi pre-tesi FASE 1: Sulla pista di precompressione vengono tesi i ferri di acciaio armonico tra le testate di ancoraggio. FASE 2: Tesi i ferri si procede al posizionamento del cassero e dell’armatura "lenta". Si getta il calcestruzzo. I cavi rimangono in tensione durante l’indurimento del cls. FASE 3: Una volta indurito il calcestruzzo i cavi vengono tagliati: in questo modo la forza di tensione dei cavi viene trasmessa uguale e contraria, ossia come forza di compressione, dal ferro al calcestruzzo per aderenza tra i due materiali. L’elemento in cemento armato precompresso è Pannello alveolare Travetto per solaio in c.a.p. pronto per il montaggio. per solaio in c.a.p. Il sistema a cavi pretesi trova generalmente applicazione nel campo della prefabbricazione di elementi strutturali. cls. a faccia a vista modalità di utilizzo architettonico del calcestruzzo che consiste nel non ricoprire le superfici del cls. con altri materiali La realizzazione di un buon faccia a vista è influenzata da: il pannello di rivestimento e il sistema di cassaforma impiegato la miscela del calcestruzzo (tipo di cemento e inerte) l’aggiunta di pigmenti la scelta del disarmante appropriato i trattamenti superficiali successivi, quali lavaggio, levigatura, lucidatura e sabbiatura l'impregnazione idrofoba, la verniciatura trasparente e il tipo di rivestimento adottati Fattori relativi al pannello di rivestimento che influenzano sensibilmente il risultato sulla superficie di calcestruzzo: Potere assorbente del pannello >>> Superficie del calcestruzzo chiara/scura Finitura della superficie >>> Finitura della superficie in calcestruzzo Giunzione dei pannelli >>> Tipo impronta sulla superficie del calcestruzzo Fissaggio del pannello >>> Impronte sulla superficie del calcestruzzo la casa si sarebbe dovuta trasformare in una “macchina per abitare” adeguandosi al periodo storico rivoluzionato dall’invenzione delle macchine. alta 17 piani, 337 appartamenti, possono abitarvi 1500 persone Le Corbusier, L’Unité d'Habitation de Marseille, 1946 Il legno lascia la sua "impronta"sul calcestruzzo, che prende i disegni, in negativo, della fibra e dei nodi delle tavole di legno utilizzate. Questo aspetto può essere enfatizzato per conferire al cemento armato un bell'aspetto superficiale, al fine di lasciarlo a vista (cemento faccia a vista). Le Corbusier, L’Unité d'Habita5on de Marseille, 1946 Pannelli in c.a.p con finitura esterna in ghiaia di fiume Le Corbusier, Couvent de la Tourette, Éveux, Francia, 1960 “che da oltre 20 anni tu0 i miei sforzi, come proge0sta e costru8ore, sono sta9 dire0 a superare tu0 gli ostacoli economici e vincoli formali delle casseforme in legname… ﬁno a che ques9 vincoli non saranno elimina9, l’archite8ura del cemento armato sarà̀ sempre ostacolata dalla necessità di essere, sia pure per un solo momento, un’archite8ura di tavole.” P.L. Nervi Video «Pierluigi Nervi raccontato da Paolo Portoghesi, Paolo Marconi e Antonio Michetti» https://www.youtube.com/watch?v=tjbdMNbVvlQ Il Sistema Nervi è un mix di soluzioni tecniche che danno l’input a un nuovo modo di costruire, economico e rapido. Nel 1944 il ferrocemento: nasce durante il periodo dell’autarchia, quando in Italia l’impiego del cemento armato viene proibito perché non “italico”. Per cui inventa una soluzione alternaCva, modiﬁcando le proporzioni tra il cemento e l’armatura. Nel 1949 il concio d’onda: sagomatura ondulata, oEenibile facilmente con il ferrocemento, consente di sfruEare la resistenza per forma invece che per massa, con conseguenC grandi economie di materiale. Nel 1950 tavellone romboidale e il sistema nonna, mamma, ﬁglia. I tavelloni sono di ferrocemento e funzionano come casseforme a perdere per il geEo delle nervature. Palazze&o dello sport, Roma, 1956 Comprende in parte il processo generaCvo, cioè la arch. Annibale Vitellozzi - ing.Pier Luigi Nervi sequenza “nonna, mamma, ﬁglia” che garanCsce grandi economie di tempo in canCere. Palazzetto dello sport, Roma, 1956 arch. Annibale Vitellozzi - ing.Pier Luigi Nervi casseforme in compensato ricoperte da uno strato di resina poliuretanica Louis kahn, Salk Institute, San Diego – California, 1965 I fori lascia: sulla superﬁcie dai collegamen: fra le due facce della cassaforma e giun: dei pannelli evidenziano una concezione basata sull’ordine e sulla modularità Tadao Ando, koshino house, Japan, 1983 Coni per c.a. a faccia vista Punto di serraggio «ancorante a perdere» con cono in plas7ca e acciaio Distanziatore tubolare con cono profondo d = 22mm concrete skin grandi pannelli prefabbrica2 a doppia curvatura strumento di iden2tà e espressione dell’archite9ura. Dalla collaborazione di modalità realizza1ve, fornitura di materiali altamente tecnologici e innova1vi il cemento bianco tx ac1ve, che garan1sce una performance di autopulizia e di disinquinamento capace non solo di prestazione meccanica e durevolezza di rilievo. Richard Meier, Chiesa Dives in misericordia, Roma, 1998 breve%o Italcemen/ Calcestruzzo 3-SC (SELF-COMPACTING, SELF- COMPRESSING, SELF-CURING) con l’impiego di addiNvi, per produrre un calcestruzzo autocompa.ante e privo di segregazione capace di riempire le casseforme, nonostante un congesNonato sistema di armature metalliche, e di garanNre una superﬁcie a vista priva di difeR in quanto in grado di stagionare le pareN di cemento armato subito dopo la rimozione delle casseforme Maxxi Roma, Zaha Hadid, 2010 matrici e addi*vi coloran/ per cls. Le MATRICI vengono u)lizzate in prefabbricazione e nei ge4 in opera per imprimere disegni e rilievi sulla faccia a vista del calcestruzzo. Spesso sulle superﬁci del cls. si possono formare delle imperfezioni, che molte volte me=ono in discussione la convenienza stessa del materiale. Imprimere un disegno sulla superﬁcie a faccia vista aiuta proge4s) e costru=ori ad eliminare le imperfezioni, ed abbellire le proprie opere. Vengono collocate, all’interno delle casseforme di legno o in ferro, dei teli elas/ci denomina) matrici ada4 per tu4 i )pi d’impas) (ordinario, alleggerito, colorato, cemento bianco, calcestruzzo lavato, ecc.), su cui viene steso speciﬁco addi/vo disarmante per garan)re la qualità dell’opera. Herzog & de Meuron, Library, Eberswalde, Germania, 1994/99 Il c.a. a vista trattato con un procedimento di stampa fotografico a controllo numerico che trasferisce l’immagine, mediante fresatura, su lastre in materiale sintetico. SPEECH architectural oﬃce, The Museum for Architectural Drawings of the Tchoban Founda@on, Berlino, 2013 UNSTUDIO, Mercedes-Benz Museum, Stuttgart, Germany, 2001–2006 La stru(ura del Museo si basa sull'idea di un trifoglio che crea tre ambien7 sovrappos7, e al cui il centro si forma un vuoto a formare un atrio triangolare. I piani semicircolari ruotano a(orno all'atrio centrale formando piani orizzontali che si alternano tra doppie e singole altezze “Per quanto riguarda alcune stru1ure, come il Mercedes-Benz Museum, il cemento era l’unico materiale da scegliere. In quel caso, ad esempio, il >>>> [email protected] Prodotti ceramici e laterizi Niel Gardens, Toulouse, France, 2016, michèle ORLIAC & miquel BATLLE L’origine delle costruzioni in argilla TERRA CRUDA Impiego dell’argilla cotta risale alla cultura sumera che trasferisce l’uso A MICO dell’argilla cotta dal vasellame alle N CER O costruzioni TTO N ruda RODO erra c Apice dell’uso della terra cotta in P t epoca romana (murature a sacco) Nel Rinascimento e nel Barocco uso del laterizio per funzione ARGILLA prevalentemente strutturale Introduzione del cemento armato PROD OTTO nel ‘900 pone in secondo piano il cotto CER laterizio come materiale strutturale in for AMICO nace Oggi permane il primato nella costruzione di murature per chiusura verticale e partizioni interne verticali Dettaglio muratura in Adobe PISE’ PRODOTTO NON CERAMICO terra cruda Dettaglio muratura in Pisé ADOBE PRODOTTO CERAMICO cotto in fornace Costruzioni storiche Moschea di Djenné, Mali Architetture contemporanee centre d’interprétation du patrimoine archéologique de Dehlingen, Francia Centro erboris+co Ricola, Herzog & de Meuron, Laufen (Svizzera), 2014 Terra cruda >>> architettura contemporanea Centro erboris+co Ricola, Herzog & de Meuron, Laufen (Svizzera), 2014 https://www.terrafibraaward.com/en/rewarded-projects/ Premio internazionale per l'architettura contemporanea in terra e in fibra vegetale. In edilizia con il nome di materiali ceramici si intendono una gamma di prodotti ottenuti per cottura ad elevata temperatura di masse plastiche minerali costituite fondamentalmente da impasti di argilla + acqua + eventuali additivi qualità delle argille; possono assumere presenza di additivi nell'impasto; aspe#o e cara#erisGche diversi temperatura e modalità di cottura; eventuali trattamenti superficiali. Co#e con BASSE TEMPERATURE (max 1000 °C) All’interno della massa si formano micro-bolle d’aria che rendono il prodo#o poroso prodotti CERAMICI CLINKER Co#e ad ALTE TEMPERATURE La massa acquisisce maggiore compa#ezza Produzione prodotti ceramici Materie prime = ARGILLA e CAOLINO + mat. SGRASSANTI e mat. FONDENTI Lavorazione = macinazione – impasto – formatura – essiccamento – co@ura rivesBmento - decorazione FORMATURA stampaggio tornitura colata estrusione (o trafilatura) prodotti ceramici a pasta porosa non vetrinati LATERIZI LATERIZI - PRODUZIONE ARGILLA: roccia sedimentaria composta principalmente da silicato idrato di alluminio da ossido di ferro proprietà essenziale è LA PLASTICITÀ. è in grado di assorbire acqua fino al 70% del proprio peso. 1^ fase della produzione: ESTRAZIONE La prima fase del ciclo è l’estrazione. La scelta della cava è fondamentale per la qualità del prodotto finale. LATERIZI - PRODUZIONE per “estrusione” o “traﬁlatura”, è l’espressione più moderna e meccanizzata della produzione industriale des7nata a laterizi semipieni o fora7, tramezze, tavelle e tavellone. “a pasta molle a mano” o “0po a mano”, erede della tradizione an7ca, che prevede lo stampaggio in casseforme di legno, gesso o metallo. Queste 'pologie conferiscono alle due famiglie di laterizi cara5eris'che intrinseche e estrinseche molto diﬀeren', ada5e ad applicazioni diverse. LATERIZI - PRODUZIONE 1. PREPARAZIONE DELL'IMPASTO L’argilla proveniente dalla cava è generalmente poco omogenea, e pertanto necessita di raﬃnazione, bagnatura e miscelazione. 2. FORMATURA per estrusione l’argilla umida allo stato pastoso, viene spinta e compressa contro una filiera, si ricava un nastro continuo che ha la sezione del tipo di laterizio che si vuole ottenere; un filo d’acciaio, a intervalli regolari, taglia il filone d’argilla producendo i singoli mattoni della misura desiderata. LATERIZI - PRODUZIONE 3. ESSICCAZIONE Per millenni la produzione di laterizi si è servita di un essiccatoio naturale: il sole, ma attualmente la fase di essiccazione avviene in essiccatoi artificiali, alimentati con aria calda recuperata dal forno di cottura o prodotta da una sorgente di calore. 4. COTTURA avviene all’interno di un forno, cosiddetto a tunnel: usciti dal forno i mattoni sono pronti per l’imballaggio. 5. TRATTAMENTI FINALI ED IMBALLAGGIO i laterizi possono subire ulteriori trattamenti (ad esempio, di rettifica), prima di essere avviati all’imballaggio e al deposito o direttamente alla consegna. I laterizi vengono, quindi, confezionati in pacchi mediante reggetta (metallica o di plastica), e/o avvolti con fogli di polietilene termoretraibile. Blocchiera per laterizi Blocco incastro 30 x 25 cm. - 2 uscite Forato 10 x 20 cm. - 4 uscite PRODUZIONE LATERIZI_(video) h?ps://www.youtube.com/watch?v=Y_T7otd7wxc prodotti ceramici a pasta porosa non vetrinati TERRECOTTE laterizi prodotti in modo tale che le argille siano impastate con un’elevata quantità di acqua (intorno al 40%). Che contribuisce alla formazione di una struttura porosa: per essere completamente ingelivo: assorbe le dilatazioni del ghiaccio senza rompersi. struttura anisotropa: le lamelle della sua struttura materica occupano in modo casuale le tre dimensioni dello spazio, e danno ai mattoni la possibilità di resistere a compressione in tutte le diverse facce e in tutte le possibili giaciture. TERRECOTTE - PRODUZIONE A MANO L’impasto di argilla, dapprima sabbiato, è introdotto nello stampo aperto su una sola faccia, con le operazioni di battitura e compressione; poi l’argilla in eccesso è asportata con un raschiatore di legno e, infine, lo stampo è capovolto per consentire l’estrazione del mattone o del pezzo speciale. CON MACCHINE sviluppo di tecniche di produzione industriale: la produzione meccanizzata sos=tuisce la manualità dell’ar=giano con una ba?eria di stampi, nei quali si raccoglie per gravità l’argilla prelavorata. ARGILLA TERRA + riduzione granulometrica – miscelazione – regolazione del contenuto d’acqua ACQUA estrusione FORMATURA a stampo + pressatura pasta molle ESSICCAMENTO ARIA + COTTURA FUOCO PRODOTTO CERAMICO COLORE della TERRACOTTA dipende da: 1. percentuali di ferro e manganese differenti determinano un colore che varia dal giallo ocra al rosso bruno 2. tempo di cottura 3. temperatura di cottura 4. percentuale di ossigeno presente nell’impasto Alvar Aalto, Casa studio, Saynatsalo (Finlandia) 1953 prodotti ceramici a pasta porosa non vetrinati - TERRACOTTA Studio Carmassi, S. Michele in Borgo, Pisa, 2008 prodotti ceramici a pasta porosa non vetrinati - TERRACOTTA Studio Carmassi, S. Michele in Borgo, Pisa, 2008 prodotti ceramici a pasta porosa non vetrinati - CLINKER Fritz Höger , Chilehaus, Amburgo (D) 1922 murature 02 torricelli 23 temec prodotti ceramici a pasta compatta – GRES PRORCELLANATO Studio Miralles Tagliabue EMBT, Mercato di Santa Caterina, Barcellona (SP) 2005 prodo% ceramici a pasta compa.a – GRES PRORCELLANATO Chiesa della Misericordia, Archea associa0, Terranuova Bracciolini (A7rezzo), 2015 Prestazioni meccaniche dei laterizi la resistenza caratteristica a rottura nella direzione portante (fbk) non inferiore a 5 MPa (5N/mm2) calcolata sull’area al lordo delle forature la resistenza caratteristica a rottura nella direzione perpendicolare a quella portante, nel piano di sviluppo della parete ( fbk ), calcolata nello stesso modo, non inferiore a 1.5 MPa. la malta di allettamento resistenza media non inferiore a 5 MPa i giunti verticali devono essere riempiti con malta. ≥ 5 MPa ≥ 1,5 MPa 1 Mpa = 1N/mm2 ≥ 5 MPa Prestazioni an,ncendio Il laterizio è un materiale incombus)bile e quindi non alimenta la combus4one una volta a6accato dalla ﬁamma reazione al fuoco “Euroclasse A1”, la più sicura nei riguardi del comportamento di un materiale durante un incendio. resistenza al fuoco dipende invece dalla tipologia (spessore e percentuale di foratura) Prestazioni antincendio MATTONI REFRATTARI possono resistere senza fondersi né rammollirsi ﬁno a 2000 °C (camine&, ciminiere, canne fumarie, ecc.) BLOCCHI FORATI (con se: di spessore < 7 mm) sono sogge: a tensioni e a ro>ure CLASSIFICAZIONE DEI PRODOTTI per murature norma UNI EN 771-1 - mattoni …elementi in laterizio per muratura, parallelepipedi, volume vuoto per pieno ≤ 5.500 cm3; - blocchi sono quegli elementi in laterizio per muratura, parallelepipedi, volume vuoto per pieno > 5.500 cm3; mattoni e i blocchi da rivestimento ossia faccia a vista; comuni è prevista un’intonacatura o un rivestimento; pezzi speciali sono quegli elementi impiegati per svolgere funzioni particolari all’interno della muratura CLASSIFICAZIONE DEI PRODOTTI per murature portan> secondo la norma>va italiana φ = 100 F/A F = area complessiva dei fori passan1 e profondi non passan1 A = area lorda della faccia delimitata dal suo perimetro MATTONI PIENI mattone UNI MATTONI E BLOCCHI SEMIPIENI murature 02 torricelli temec ” MATTONI E BLOCCHI FORATI Tipi di mattoni forati Tipi di blocchi fora1 proge&o prodo&o ergonomico LATERIZI ALLEGGERITI IN PASTA maggior coibenza termica Il laterizio alveolato o porizzato o alleggerito in pasta è un’innovazione degli anni ‘60-’70 sulla spinta della crisi energetica. La porizzazione si ottiene dalla combustione durante la cottura di addittivi all’impasto argilloso. Gli additivi maggiormente utilizzati sono: la segatura, il polistirolo espanso, il fango di cartiera e le fibre di carta , la sansa di olive esauste , gli scarti di carbone La dimensione dei grani, che in fase di cottura vengono combusti lasciando vuota la sede occupata, non deve essere superiore a 2,5 mm. La densità del laterizio è mediamente di 1.600-1.800 kg/m3 con l’alleggerimento tale valore scende al di sotto di 1.450 kg/m3 LATERIZIO RETTIFICATO I blocchi rettificati sono sottoposti a un processo meccanizzato passando attraverso una coppia di mole che ne rendono le facce di contatto perfettamente lisce e complanari. La rettifica si esegue sulle due superfici ortogonali alla direzione dei fori. Questo procedimento permette di ottenere dei prodotti estremamente precisi con una ridottissima tolleranza dimensionale (± 0,5 mm). Il processo di rettifica del prodotto può essere applicato dopo la fase di cottura o dopo la fase di essiccazione La muratura in blocchi reAﬁcaC è caraEerizzata da una posa pra=camente a secco che rende più rapida e pulita l’operazione di costruzione. Il sistema è composto da elemenC in laterizio e completato dal collante, dagli aErezzi livellatori e dalle maniglie per facilitare la presa dei blocchi. Questo sistema nasce in Germania nel 1980 murature in laterizio & prestazioni termiche giun3 di malta >> pon3 termici la discontinuità nei materiali e/o variazioni nella forma, causano un aumento nei flussi termici e una variazione delle temperature superficiali interne producendo un incremento nella dispersione di calore. pieni fora3 alleggeriti a incastro rettificati evoluzione e innovazione nei laterizi Blocco a fori ver,cali in laterizio porizzato da 45 cm a Blocco a fori ver,cali in laterizio porizzato 30 cm se6 so6li con inser, in polis,rene EFFLORESCENZE patologia delle soluzioni a faccia a vista 1. qualità della malta utilizzata per la costruzione della muratura 2. fenomeni di risalita capillare dell’acqua che trasportano s

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