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| Sistemi Costruttivi |  Tutorial pubblicato da: aedilweb, il 2007-07-13
Breve storia e indicazione dei sistemi di costruzione.
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| 1 - Definizione di sistemi costruttivi: | Per sistema costruttivo s'intende una serie organizzata di conoscenze tecniche e di fasi esecutive per mezzo delle può essere realizzato un edificio.
I sistemi costruttivi si differenziano tra loro per i materiali, la manodopera e le attrezzature impiegate, che sono riconducibili alle tre seguenti categorie:
1.Sistemi costruttivi tradizionali (costruzioni con muratura portante a volte di pietrame e laterizi).
2.Sistemi costruttivi tradizionali evoluti (costruzioni con struttura di calcestruzzo armato e pareti non portanti di laterizi)
3.Sistemi costruttivi industrializzati (Costruzioni con sistema di prefabbricazione lineare a pilastri, travi e solai)
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| 2 - dai sistemi costruttivi tradizionali a quelli industrializzati | I sistemi costruttivi tradizionali facevano ricorso alla reperibilità dei materiali nei luoghi molto vicini al punto in cui veniva costruito l'edificio, con impiego di malta, manodopera e l'uso di un attrezzatura minima limitata agli utensili di uso comune (cazzuola, bolla, filo a piombo, rattazzo, e qualche impalcatura, come per i livelli o quote, ecc.).
In anni più recenti, si sono affermati modi di costruire caratterizzati dall'uso prevalente di macchine per l'edilizia ed attrezzature specifiche, mentre la mano-d'opera impiegata veniva ridotta notevolmente, con l'introduzione di metodi di organizzazione del lavoro che tengono a razionalizzare le fasi costruttive ed a gestire con criteri più appropriati tutto il processo costruttivo per quanto riguarda il controllo della qualità degli edifici.
In sintesi, tutte le tecniche costruttive sono riconducibili a due tipi essenziali:
1.La giusta posizione (od assemblaggio);
2.Il getto in opera (la gettata in calcestruzzo).
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| 3 - costruzione per giusta posizione o per assemblaggio | La costruzione delle parti dell' edificio per giusta posizione o per assemblaggio, avviene per mezzo della comunione di elementi come: pietre, mattoni, travi, tavole di legno, ecc.;
oppure di componenti più complessi che sono: pannelli, elementi strutturali in cemento armato, ecc.;
prefabbricati, cioè eseguiti in stabilimento, e montati successivamente in opera.
Di tutti questi materiali bisogna tener conto la resistenza meccanica (flessione, taglio, compressione), durezza (la capacità di non farsi scalfire da un penetratore di diamante, che è il materiale più duro che esiste sulla terra), conduttività termica(se è un buon conduttore di calore o pessimo), ecc.
La tecnica di assemblaggio presuppone l'esistenza del giunto, cioè di un elemento che permette di unire saldamente fra di loro le parti per formare un “tutto” come lo strato di malta disposto tra due mattoni od il tassello ad espansione fissa il controtelaio di una porta ad un muro, sino ad arrivare al dispositivo d'incastro che sostiene i pannelli di un controsoffitto.
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| 4 - costruzioni tramite getto in opera | La costruzione tramite getto in opera richiede la preparazione di cassaforme o casserature di foggia corrispondente agli elementi edilizi da realizzare e l'impiego di materiali di consistenza plastica in grado di assumere la forma della casseratura ed indurire in un determinato periodo di tempo, acquistando la resistenza necessaria a sopportare le sollecitazioni previste: per questo impiego , il materiale più comunemente utilizzato è il calcestruzzo.
Ricorso alle cassaforme, che dopo il loro smontaggio (disarmo) possono essere reimpiegate in un certo numero di volte, determina in genere notevoli semplificazioni del processo costruttivo, non consentendo però la realizzazione completa di un edificio, ma soltanto delle parti strutturali (travi, archi, pilastri e fondamenta), che devono poi essere completate con le pareti interne di mattoni, con le finiture, ecc.
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| 5 - sistemi costruttivi tradizionali | Sono sistemi originali, affinati nel tempo, che variano a secondo dei contesti ambientali, dei materiali impiegati e della necessità di attrezzature, ma anche dell' abilità e della quantità di mano-d'opera. Lo stretto rapporto tra l' esigenze abitative e le risorse naturali localmente disponibili.
I sistemi costruttivi tradizionali sono, in genere, caratterizzati da:
1.L'impostazione del lavoro e dell'impiego della mano-d'opera su basi non molto diverse da quelle artigianali;
2.Impiego di materiali e semi lavorati da posare in opera per giusta posizione, con eventuali aggiustaggi (per esempio taglio dei mattoni), per adattarli alle dimensioni degli elementi costruttivi da realizzare;
3.Elevata incidenza della mano-d'opera per tutte le operazioni di trasporto, immagazzinamento, sollevamento e messa in opera.
I costituenti fondamentali di questi procedimenti costruttivi sono le murature di pietra o di laterizio, cioè elementi poertanti verticali continui caratterizzati da un notevole spessore.
In definitiva, sono da considerarsi sistemi costruttivi tradizionali:
•Le costruzioni in muratura di pietra;
•Le costruzioni in muratura di laterizi;
•I sistemi costruttivi in legno;
•Le costruzioni con muri di terra.
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| 6 - costruzioni in muratura di pietra | La pietra ha sempre costituito il materiale principale per la costruzione delle case, le cui caratteristiche:
1.La resistenza a compressione, la durezza, la resistenza agli agenti atmosferici e la durata nel tempo;
2.La presenza di piani di sfaldamento, , che facilitano la trasformazione in manufatti ed in elementi adatti alla posa in opera;
3.La possibilità di reperire rocce suscettibili di differenti impieghi, da quelle adatte per funzioni portanti a quelle adatte a funzioni di copertura e rivestimento o per funzioni decorative(statue, ecc.).
Nella costruzione delle murature, la pietra è stata impiegata in vari modi, a seconda delle tecniche con le quali veniva estratta dal suolo e sbozzata o squadrata, tanto che si possono distinguere i seguenti tipi di muratura:
•Murature di pietrame greggio
•murature di pietrame grossolanamente lavorato(senza levigarlo)
•Murature di pietra squadrata
•Muratura di pietrame listrato (a liste)
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| 7 - costruzioni in muratura di laterizio (apparse nel medioevo, epoca romana) | La tecnica costruttiva ,definita a muratura portante, caratterizzato dall'uso del mattone, è antichissima. Le sue caratteristiche essenziali sono:
1.Ottima giustapponibilità e compatibilità dei mattoni per realizzare non solo murature, ma anche archi, volte e altre parti costruttive di forme particolari (cornici, merli, ecc.)
2.Buona maneggevolezza dei mattoni, associata ad un peso contenuto, che facilita le operazioni manuali di posa in opera;
3.Alta resistenza a compressione degli elementi murali, che assicurano la funzione portante per molto piani;
4.Possibilità di agevole esecuzione di modifiche agli elementi murali esistenti e di realizzazione di tracce od incassi per inserire condizioni ed elementi vari;
5.Pregevole aspetto e buona resistenza agli agenti atmosferici del laterizio lasciato a vista.
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| 8 - sistemi costruttivi in legno | Il legno è stato usato molto in edilizia in alcune regioni, perché ha dimostrato ottime esigenze costruttive grazie alle seguenti caratteristiche:
1.Leggerezza, abbinate a notevole resistenza a compressione, trazione e flessione;
2.Agevole lavorabilità degli elementi della costruzione con attrezzi di uso comune, per eseguire opere di messa in opera mediante giustapposizione ed incastro;
3.Possibilità di smontaggio e di reimpiego di elementi grazie alle particolari modalità di giunzione mediante incastro, chiodatura, ecc.;
4.Notevole resistenza agli agenti atmosferici.
I sistemi costruttivi in legno consentono di realizzare l'intero edificio (solai, pareti esterne ed interne, ecc.). La loro applicazione resta però limitata a costruzioni di modesta altezza.
Due tipici sistemico struttivi in legno del passato sono le tradizionali costruzioni a tronchi sovrapposti (vedi baita in montagna) e le costruzioni ad ossatura (vedi le case del far west).
Le costruzioni a travi sovrapposte sono essenzialmente costituite da pareti perimetrali realizzate mediante i tronchi di legno, sommariamente squadrati e disposti orizzontalmente l'uno sull'altro ed incastrati ad angolo retto all'estremità in modo d'assemblare la costruzione. Un esempio di costruzione a tronchi sovrapposti, in uso nelle zone alpine intorno al 1700, era il sistema denominato RASCARD (o block-house), in genere dotato di caratteristici corti pilastrini di appoggio per sollevare la costruzione dal suolo eliminando l'umidità e l'entrata di insetti ed animali presenti in montagna.
La costruzione era completata da una serie di soluzioni originali per l'esecuzione di ballatoi, balaustre, canali di gronda, anch'essi di legno, e della orditura del tetto, che veniva coperto con lastre di pietra di ardesia o di roccia.
Le costrizioni ad ossatura di legno rappresentano così tipici sistemi chiamati rispettivamente BALLOON-FRAME e WESTERN-FRAME, detto anche PLATFORM-FRAME.
Il primo era costituito da listelli con un altezza di due piani, disposti ad interasse costante, in modo da ottenere una struttura a gabbia, che veniva poi rivestita con tavolame interno ed esterno per formare le pareti, i pavimenti e la copertura del tetto. Questa tecnica si afferma tra i pionieri americani all'incirca a metà '800, in coincidenza con il perfezionamento dei macchinari per segherie e lo sviluppo della produzione industriale dei chiodi, che iniziarono ad essere prodotti in serie su brevetto nel 1807. Il balloon-frame anticipa la costruzione industrializzata dei prefabbricati in cemento armato, i cui principi essenziali sono la prefabbricazione e la tipizzazione degli elementi. Non per nulla da essa è nata una tradizione costruttiva, evolutasi fino ad oggi attraverso il western-frame, un sistema che si differenzia dal ballon-frame perché la struttura del solaio costituisce una piattaforma sulla quale vengono erette le pareti di legno.
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| 9 - costruzioni con muri in terra | La terra è ancora oggi un materiale da costruzione che trova impiego in molti paesi del mondo (es. paesi del terzo mondo).
La scoperta che alcuni tipi di terra argillosa, consentono di realizzare muri di sufficiente compattezza è antichissima, ed ha dato origine a diverse tecniche costruttive che si sono affermate perché offrivano i seguenti requisiti:
•Facile reperibilità del materiale ed agevole lavorabilità dell'impasto terroso;
•Possibilità di ottenere una sufficiente resistenza a compressione, trazione e flessione, realizzando elementi murali di adeguato spessore;
•Possibilità di eseguire facili interventi manutentivi sulla costruzione finita.
Nelle costruzioni di terra deve essere considerato con attenzione il danno che può essere provocato dall'0imbibizione (assorbimento dell'acqua) e dal dilavamento della pioggia.
Nelle costruzioni tradizionali, prive di gronda, si ovviava a ciò realizzando, quando possibile, muri di notevole spessore, maggiori do 60 cm. E tetti con falde di Granada molto sporgenti. Quando la tecnica costruttiva del tetto non consentiva il prolungare delle falde, si ricorreva a tetti con doppia pendenza che allontanavano dal piede del muro l'acqua di sgronda. La base dei muri veniva spesso costruita in muratura di mattoni cotti al sole o al forno o di pietrame, per evitare il contatto col suolo. Erano inoltre impiegati vari accorgimenti costruttivi quali l'applicazione di un intonaco di calce, l'inserimento di elementi di pietra o di mattoni cotti per rinforzare gli angoli della costruzione e per fermare gli architravi sulle aperture.
Le costruzioni di terra hanno conosciuto negli ultimi anni un interesse da parte dei progettisti, come ricerca di soluzioni costruttive a particolari contesti ambientale e climatici. Le tecniche di costruzione più interessanti ed ancora oggi in uso, sono i muri di mattoni crudi ed i muri di terra costipata (muri in pisè).
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| 10 - muri di mattoni crudi | Questa tecnica millenaria era conosciuta dall’epoca degli egizi, ripresa poi dagli spagnoli col nome di Adobe.
Essa consiste nella preparazione, con apposite forme, e nell'essiccazione al sole di mattoni di terra argillosa umida, impastata talvolta con fibre vegetali (paglia) o animali (peli o lana).
La realizzazione dei muri avviene disponendo i mattoni di Adobe a corsi orizzontali congiunti in malta (argilla), ottenuta dalla medesima terra argillosa.
La costruzione viene completata mediante svariati accorgimenti costruttivi per proteggere la superficie esterna dal dilavamento, per risaldare la costruzione sugli angoli e per dare appoggio al tetto.
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| 11 - muri di terra costipata | Questa tecnica è stata inventata in Francia alla quale è stato dato il nome di Pisé, si è sviluppata in alcune regioni francesi ed anche in Italia.
Essa consiste nel costipamento di terra argillosa come dite mite e impastata in casserature speciali costituite da pannelli di legno mantenuti a distanza voluta, uguale alla distanza dei muri, per mezzo di distanziali trasversali munite di chiavette di fissaggio.
Le areazioni del muro avvengono tramite la sovrapposizione di strati successivi, messi in opera con semplici operazioni che iniziano con il posizionamento della cassaforma ed il suo riempimento con il terreno argilloso.
Si procede poi al costipamento, al disarmo ed allo sfilamento dei distanziatori (casseri).
Ad esecuzione avvenuta il muro presenta una serie di piccoli fori che vengono successivamente chiusi con impasto dello stesso materiale. Il basamento del muro di terra e di mattoni in terracotta, le fondamenta in cemento armato (vedi figura pag. 23).
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| 12 - sistemi tradizionali evoluti | L'arrivo nell'era moderna dell'acciaio su grande scala e l'avvento del calcestruzzo armato, ha determinato una forte evoluzione sui sistemi di costruzione tradizionali, in quanto la struttura portante dell'edificio non è più costituita da muri perimetrali e da muri di spina, ma da una struttura a telaio costituente l'ossatura, formata da pilastri di sezione limitata, da travi e da solai.
A questo punto le pareti perdono la loro funzione portante, riducendosi di spessore e limitandosi alla sola funzione di chiusura rispetto l'ambiente esterno, cioè facendo da funzione di muri da tamponamento. Col passare degli anni la precisa definizione dei ruoli funzionali delle parti degli edifici e la specializzazione degli elementi edilizi in determinate prestazioni, giungono a modificare i criteri di progettazione. Nel medesimo tempo la diminuzione della sezione dei pilastri e la loro disposizione all'interno della pianta dell'edificio, costituendo un reticolo o maglia strutturale, limitando l'ingombro e consentendo distribuzioni planimetriche meno vincolate di quelle attuali.
Tutto questo a portato all'affermazione dei seguenti procedimenti costruttivi:
•Costruzioni con ossatura in calcestruzzo armato;
•Costruzioni con ossatura in acciaio;
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| 13 - costruzioni con ossatura in calcestruzzo armato | La costruzione di edifici con ossatura in C.A. Iniziò in Italia verso il 1930 con l'introduzione per ____ degli elementi strutturali della tecnica del C.A.
Le caratteristiche essenziali sono:
1.L'impiego di elementi come pilastri, travi e solai in C.A., che formano una struttura a telaio, che permette di realizzare reticoli, anche di notevoli luci. Inoltre la sezione ristretta dei pilastri permette di concentrare la parte portante in zone della pianta dell'edificio quasi puntiformi, lasciando alle parti esterne ed interne la funzione di chiusura o di divisione degli ambienti. E' stato possibile ricorrere a nuovi materiali più leggeri ma con caratteristiche meccaniche migliori (trazione, compressione, taglio, flessione) e soluzioni costruttive più adeguate per le pareti, organizzando con maggior libertà i maggiori metri quadri ed i maggiori spazi dell'edificio;
2.La possibilità, con l'avvento delle nuove tecniche, di ridurre i tempi di realizzazzi0one degli edifici rispetto ai procedimenti tradizionali,la semplificazione delle fasi dei processi, l'impiego di attrezzature specifiche per ogni singola fase del lavoro;
3.L'adattabilità delle diverse tecnologie geometriche edilizie (civile, industriale e militare), grazie alle strutture che consente qualsiasi distribuzione degli ambienti, non che varie forme della sezione in elevazione.
Il rustico dell'edificio ad ossatura o a scheletro di C.A. Nell'edilizia residenziale, è generalmente completato da murature di laterizio a cassa vuota (il forato) per realizzare le pareti perimetrali e da muricci di mattoni forati per le pareti interne.
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