Il Cemento Armato: composizione, storia e organizzazione strutturale

Il Cemento Armato: Composizione e Proprietà

Prima di studiare l'organizzazione delle strutture in cemento armato è opportuno premettere che per cemento armato (c.a. ) s'intende il materiale composito formato da:

• Conglomerato cementizio (o calcestruzzo)
• Tondini in acciaio

Anche se sarebbe più corretto parlare di conglomerato cementizio armato è consuetudine internazionale denominare tale materiale come cemento armato.IL CEMENTO ARMATO Le proprietà del c.a., buone resistenze meccaniche e plasmabilità, hanno consentito di passare: Dal trilite della Porta dei Leoni di Micene ai Portali in c.a. del Palazzo dell'UNESCO a ParigiIL CEMENTO ARMATO Le proprietà del c.a., buone resistenze meccaniche e plasmabilità, hanno consentito di passare: Dalle volte a crociera di S. Domenico Maggiore a Napoli ai gusci dell'Opera House di SidneyIL CEMENTO ARMATO Le proprietà del c.a., buone resistenze meccaniche e plasmabilità, hanno consentito di passare: Dalle scale con volte a crociera dei Palazzi napoletani del '700 alla scala dello Stadio di Firenze

Diffusione e Durabilità del Cemento Armato

Il cemento armato deve la sua diffusione mondiale ad alcune fortunate circostanza:

• il conglomerato cementizio resiste bene alle sollecitazioni di compressione, mentre i tondini di acciaio resistono bene alle sollecitazioni di trazione.
• il conglomerato cementizio e l'acciaio, presentano lo stesso coefficiente di dilatazione termica (a=10 × 10-6 °C1)
• la buona aderenza dell'armatura metallica con il calcestruzzo, che porta i tondini metallici a seguire le deformazioni sotto carico del calcestruzzo sviluppando la sua resistenza a trazione

a) b) c) dIL CEMENTO ARMATO Purtuttavia le opere in cemento armato realizzate dagli anni cinquanta del Novecento ad oggi hanno mostrato, in gran parte, una scarsa durabilità che hanno comportato interventi di risanamento complessi e costosi. Oggi, pertanto, le strutture in c.a. non possono essere soltanto ben calcolate, ma occorre anche progettare il mix- design del cemento armato. È indispensabile conoscere bene la Tecnologia dei conglomerati cementizi.

Esempi di Strutture in Cemento Armato

La Casa di Rue Franklin di August Perret (1903)

Strutture in cemento armato: La casa di rue Franklin di August Perret (1903) La casa Franklin costituisce uno dei primi edifici con struttura intelaiata in c.a. dove la struttura impegna anche la facciata. Perret presenta in facciata lo scheletro dell'edificio, anche se ricopre i pilastri con pannelli in gres con disegni floreali.IL CEMENTO ARMATO Strutture in cemento armato: La casa di rue Franklin di August Perret (1903) Le cinque stanze dell'abitazione del piano tipo affacciano direttamente su rue Franklin, grazie allo sviluppo a semicerchio attorno ad una cavità centrale. Parete in vetro-cemento bagno 0 Scala di servizio stanze cucina B Bow-window

Tipi di Travi nelle Strutture Intelaiate

Nelle strutture in c.a., del tipo intelaiate, possiamo distinguere le travi emergenti e le travi a spessore. Solaio in laterizi e cemento di spessore s A 4 4 s A H Sezione di un impalcato Trave a spessore: se H = s Trave emergente: se H > s

Organizzazione della Struttura in Cemento Armato in Zona Non Sismica

Casa Albergo per Anziani - Piano Tipo

ORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA 5,50 3,80 12,85 18,70 6,50 +4.10 3,00 +4.10 +4.10 6,50 Panca +4.10 +5.60 Panca Y X Casa albergo per anziani - piano tipo

Definizione Posizione dei Telai

ORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA 5,50 3,80 12,85 18,70 A B 6,50 +4.10 3,00 +4.10 +4.10 6,50 Panca +4.10 +5.60 Panca G H Y X Definizione posizione dei telaiORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA I 5,50 3,80 M O Q S 18,70 6,50 +4.10 6 2ª 3,00 +4.10 +4.10 6,50 Panca +4.10 +5.60 Panca Y L N P R T V X Definizione posizione dei telai U 1ORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA I 5,50 3,80 M Q S 18,70 A B 6,50 +4.10 6 2ª 3,00 +4.10 +4.10 6,50 Panca +4.10 +5.60 Panca G H Y N P R T V L X Definizione posizione dei telai U 85 1

Definizione Posizione dei Pilastri

ORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA 5,50 3,80 12,85 18,70 1 2 4 5 6 7 6,50 9 10 11 14 15 16 3,00 17 18 19 20 21 22 23 24 6,50 +4.10 32 Y 25 26 27 28 29 30 31 X Definizione posizione dei pilastri 8 12 13 1 8 3

Definizione Posizione delle Travi

ORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA 2 1 3 4 5 6 7 8 C 11 12 13 15 L 16 I 1 1 1 1 I 21 22 23 24 26 25 27 28 29 30 31 32 Definizione posizione delle travi I 1 I 17 LL18 19 D 9 10 1 1 1 14 1 20

Carpenteria Piano Tipo

ORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA 2 5 6 7 8 1 3 4 11 12 13 15 L 16 I 1 1 1 I 1 I 21 22 23 24 26 25 27 28 29 30 31 32 Carpenteria piano tipo 9 10 1 1 1 14 1 20 I 1 17 LL18 19

Sviluppo dei Telai in Direzione Y-Y

ORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA La vista dall'alto evidenzia che in questa struttura i telai si sviluppano tutti in direzione y-y. Fanno eccezione soltanto i due telai di bordo che chiudono l'edificio in direzione x-X.

Idoneità Strutturale in Zona Non Sismica

ORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA È evidente che questa struttura, formata da un treno di telai che si sviluppano in direzione y-y, è idonea ad assorbire forze che agiscono nel piano y- z; ma non è idonea ad assorbire forze che agiscono nel piano x- Z.ORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO IN ZONA NON SISMICA Considerato che in zona sismica le forze possono agire sia nel piano y-z che nel piano x-z, questa struttura non è idonea in zona sismica. In zona sismica occorre realizzare un telaio spaziale.

Organizzazione della Struttura in Cemento Armato in Zona Sismica

Realizzazione di un Telaio Spaziale

ORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO IN ZONA SISMICA Facciamo riferimento all'edifico che abbiamo studiato prima, ma realizzeremo un telaio spaziale 5,50 3,80 12,85 18,70 6,50 10 3,00 0 6,50 +4.10 // Y X

Definizione Posizione dei Telai in Zona Sismica

ORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO IN ZONA SISMICA 5,50 3,80 18,70 5 6 7 8 1 6,50 18TH 9 10 11 12 13 14 15 16 3,00 A O 18 19 20 21 22/1 O 17 6,50 +4.10 26 28 29 30 31 32 25 Y X 12,85 2 3 4 1

Definizione Posizione delle Travi in Zona Sismica

ORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO IN ZONA SISMICA 29 1 5 13 6 10 14 18 26 30 2 7 11 15 19 23 27 31 3 7 Vano scala 4 1 12 20 24 28 32 X Definizione posizione delle travi 9 17 21 25 I 1 1 1 1 1 1 I I 1 1 1 1 8 16 22

Carpenteria Piano Tipo in Zona Sismica

ORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO IN ZONA SISMICA 29 1 5 13 6 10 14 ---- 18 26 30 2 7 I 1 I 1 I 1 11 15 19 23 27 31 3 7 Vano scala 8 12 20 24 28 32 4 I 1 X Carpenteria piano tipo 9 17 21 25 1 - - 1 1 1 22 1 I 1 16ORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO IN ZONA SISMICA

Condizioni di Carico per il Telaio Spaziale

ORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO IN ZONA SISMICA Nel calcolo del telaio spaziale, si considerano cinque condizioni di carico:

1. Soli carichi verticali P
2. Carichi verticali P ed azione orizzontale S del sisma in direzione x-x
3. Carichi verticali P ed azione orizzontale -S del sisma in direzione X-X
4. Carichi verticali P ed azione orizzontale S del sisma in direzione y-y

P - S - S y S SORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO IN ZONA SISMICA

1. Carichi verticali P ed azione orizzontale -S del sisma in direzione y-y

Pertanto, se il telaio è stato progettato per resistere al sisma in direzione x-x, ed al sisma in direzione y-y, sarà certamente idoneo a resistere al sisma in qualsiasi direzione possa investire l'edificio. P - S - S y S SORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO IN ZONA SISMICA La vista dall'alto evidenzia che in questa struttura i telai si sviluppano secondo due direzioni ortogonali, x ed y, ed è quindi idonea ad assorbire la spinta sismica in qualsiasi direzione si propaghi. J

Differenza tra Travi Emergenti e a Spessore

ORGANIZZAZIONE DELLA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO IN ZONA SISMICA La vista interna di questa struttura ci consente di rilevare la differenza tra le travi emergenti e le travi a spessore. Trave a spessore Trave emergente

La Carpenteria delle Strutture in Cemento Armato

Definizione e Componenti della Carpenteria

LA CARPENTERIA DELLE STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO La carpenteria, dal punto di vista geometrico, è una sezione orizzontale della struttura di un edificio, effettuata con punto di vista da basso verso l'alto. Nella carpenteria del livello i - mo di una struttura intelaiata in c.a. troveremo rappresentati:

• i pilastri dell'ordine i - mo, sezionati
• le travi emergenti del livello i - mo, in vista
• l'orditura dei solai del livello i - mo

Soletta in c.a. laterizi Travetti in c.a.

Orditura dei Solai

LA CARPENTERIA DELLE STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Per orditura dei solai s'intende la direzione secondo la quale si sviluppano gli elementi strutturali del solaio. Nel caso dei solai latero-cementizi (come studieremo nel seguito) gli elementi strutturali sono i travetti. Soletta in c.a. laterizi Travetti in c.a.

Lettura di uno Stralcio di Carpenteria

LA CARPENTERIA DELLE STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Nello stralcio di carpenteria, possiamo leggere:

• i pilastri sezionati con l'indicazione del filo fisso
• le travi in vista con l'indicazione delle dimensioni

1 2 3 filo fisso 30x60 30x60 --- - - 30x60 7 8 9 fascia piena 40x80 40x80 30x60 13 15 fascia semipiena 40x80 40x80 14LA CARPENTERIA DELLE STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Nello stralcio di carpenteria, possiamo leggere:

• l'organizzazione delle fasce piene e delle fasce semi piene
• la posizione dei fori del solaio per il passaggio di cavedi

1 2 3 filo fisso 30x60 30x60 --- - - 30x60 7 8 9 fascia piena 40x80 40x80 30x60 13 15 fascia semipiena 40x80 40x80 14