EVOLUZIONE DEI SISTEMI COSTRUTTIVI DAL MENHIR ALL’ACCIAIO Prof. C. Rech Materia: tecnologia

Il DOLMEN Dal bretone dol “tavola”, e men “pietra”. Consiste in due o più pietre verticali sormontate da una grossa lastra grezza. Possono essere sepolcri collettivi o indicare luoghi sacri. Si trovano in molti paesi dell’ Europa del Nord-Africa e in Oriente.

IL SISTEMA TRILITICO O ARCHITRAVATO Il sistema trilitico è formato da due pietre verticali i piedritti e da una pietra orizzontale detta architrave.

ESEMPIO DI SISTEMA TRILITICO Cromlech (2200- 1300 a.C.), particolare. Stonehenge, Wiltshire, Gran Bretagna. Dal bretone crom, “rotondo” e lech “pietra”, sono luoghi religiosi legati al culto del sole.

ORDINI ARCHITETTONICI GRECI ORDINE DORICO ORDINE IONICO ORDINE CORINZIO ORDINE DORICO ORDINE IONICO ORDINE CORINZIO

I CAPITELLI DORICO, IONICO E CORINZIO

EVOLUZIONE DEL TEMPIO GRECO Il tempio comincia a essere costruito fra l’VIII e il VII sec. a. C. sostituendosi al santuario domestico. Il tempio, rivolto ad oriente aveva sempre una cella (naos ) ove si trovava la statua della divinità e un atrio (pronaos) ove si svolgevano le cerimonie religiose. Il tutto era circondato dal crepidoma un peristilio di colonne trabeate.

IL TEMPIO GRECO Nella civiltà greca il tempio è la sede della divinità. Il tempio comincia a essere costruito fra l’VIII e il VII secolo a.C. sostituendasi al santuario domestico. Il tempio, rivolto ad oriente, poteva essere piccolo o grande , ma aveva sempre una cella (naos) interna. Davanti c’era un atrio (pronaos) e una serie di colonne trabeate.

GLI ELEMENTI DELL’ORDINE DORICO

I TRE ORDINI ARCHITETTONICI GRECI ORDINE DORICO ORDINE IONICO ORDINE CORINZIO

I CINQUE ORDINI ARCHITETTONICI ORDINE DORICO ORDINE IONICO ORDINE CORINZIO ORDINE TUSCANICO ORDINE COMPOSITO

ORDINE TUSCANICO

ORDINI IONICO E CORINZIO

LA PORTA DI ISHTAR La porta è stata ricostruita con pezzi originali provenienti da Babilonia in una grande sala del Pergamon Museum di Berlino.Le piastrelle smaltate raffigurano leoni, l’animale sacro alla dea Ishtar. La tecnica dell’arco è stata usata per prima dagli Assiri e dai babilonesi. L’ORIGINE DELL’ARCO E’ORIENTALE La porta è stata ricostruita con pezzi originali provenienti da Babilonia in una grande sala del Pergamon Museum di Berlino.Le piastrelle smaltate raffigurano leoni, l’animale sacro alla dea Ishtar. La tecnica dell’arco è stata usata per prima dagli Assiri e dai babilonesi. L’ORIGINE DELL’ARCO E’ORIENTALE

LA STRUTTURA DELL’ARCO A TUTTO SESTO

IL SISTEMA ARCHIVOLTATO L’arco è costituito da conci di pietra o mattoni cuneiformi , i cui lati superiore e inferiore sono curveggianti, disposti radialmente. La spinta dall’alto verso il basso ricevuta dal concio collocato al vertice pietra di volta, si sposta sui conci laterali , dividendosi in due.

RESTI DI UN SISTEMA ARCHIVOLTATO Sebbene rimaneggiata in età romana e medievale, la porta rispecchia ancora la forma primitiva. I pilastri in pietra arenaria e i conci dell’arco, in pietra sgrossata, sono collegati senza calce.

Acquedotto; I sec d.C. Segovia, Spagna Acquedotto costruito sotto l’impero di Traiano, porta tuttora alla città l’acqua del Riofrio. Questo tratto lungo 818 m, corre su 128 arcate, che per 276 m si sovrappongono in due ordini. Raggiunge nella parte centrale 28 m di altezza Acquedotto costruito sotto l’impero di Traiano, porta tuttora alla città l’acqua del Riofrio. Questo tratto lungo 818 m, corre su 128 arcate, che per 276 m si sovrappongono in due ordini. Raggiunge nella parte centrale 28 m di altezza.

L’ARCO TRIONFALE ROMANO INTRADOSSO INTRADOSSO

LA CAPRIATA Il sistema di copertura a capriata prevede i seguenti elementi costitutivi: 1 – la catena 2 – i puntoni 3 – il monaco 4 – i saettoni

OPUS POLIGONALE Nel Lazio e in Umbria meridionale si usava costruire mura di difesa con potenti blocchi di pietra a taglio irregolareincastrati uno sull’altro senza calce. Nel Lazio e in Umbria meridionale si usava costruire mura di difesa con potenti blocchi di pietra a taglio irregolare incastrati uno sull’altro senza calce.

OPUS QUADRATUM A Roma si preferisce l’erezione di muri mediante grosse pietre tagliate a forma di parallelepipedi e dispostea filari isodomi e talvolta collegate le une alle altre per mezzo di grappe metalliche. A Roma si preferisce l’erezione di mura mediante grosse pietre tagliate a forma di parallelepipedi e disposte a filari isodomi e talvolta collegate le une alle altre per mezzo di grappe metalliche di bronzo.

OPUS INCERTUM E MIXTUM Spesso il CLS è riversato alla rinfusa entro due muri laterali di sostegno formati da pietre di forma irregolare. Costituito in parte da opus laterizio e in parte da opus reticolatum o incertum

OPUS LATERICIUM Nell’età di Augusto (I sec. A.C. – I sec. D.C.) ha inizio l’uso del laterizio ossia del mattone di argilla cotto in fornace che offre i seguenti vantaggi: poco costoso, maneggevole e leggero e può assumere varie forme.

ARCO A TUTTO SESTO E VOLTA A BOTTE I romani adopereranno sistematicamente l’arco, la volta e la cupola. L’arco permette di costruire in altezza, scaricando razionalmente i pesi in un rapporto organico di spinte e controspinte. La volta e la cupola permettono di coprire vasti spazi. L’architettura romana è prevalentemente curvilinea.

VOLTA A BOTTE E A CROCIERA

LA VOLTA A CUPOLA

BASILICA DI SANT’AMBROGIO A MILANO La pianta e il prospetto della Basilica vista dal quadriportico

INTERNO DI UNA BASILICA ROMANICA

LA VOLTA A CROCIERA E IL TELAIO GOTICO

L’OSPEDALE DEGLI INNOCENTI A FIRENZE Il portico Il portico esterno fu sicuramente opera di Brunelleschi. Esso è lungo 71 metri e composto da nove campate con volte a vela e archi a tutto sesto poggianti su colonne in pietra serena. Rispetto alla piazza è rialzato da una gradinata ed alle estremità è affiancato da due corpi pieni, delimitati da paraste scanalate e con un portale ciascuno. La parte superiore è composta da una serie di finestre, sottolineate da una cornice marcapiano e con copertura a falda inclinata del tetto con grondaia sporgente. L'edificio che guarda alla piazza si erige sopra una scalinata e si caratterizza per un porticato definito da nove ampie arcate a pieno centro su colonne con capitelli d'ordine corinzio e, ai lati, da due altre arcate fiancheggiate da lesene scanalate. Su queste e sugli archi poggia un leggero architrave sormontato da una fascia marcapiano, su cui si impostano finestre a timpano.

LA CUPOLA DI SANTA MARIA DEL FIORE A FIRENZE

LA CUPOLA « Chi mai sì duro o sì invido non lodasse Pippo architetto vedendo qui struttura sì grande, erta sopra e' cieli, ampla da coprire con sua ombra tutti e' popoli toscani, fatta sanza alcuno aiuto di travamenti o di copia di legname, quale artificio certo, se io ben iudico, come a questi tempi era incredibile potersi, così forse appresso gli antichi fu non saputo né conosciuto? » (Leon Battista Alberti, De pictura)

IL SEICENTO A ROMA: G.L. BERNINI Il colonnato di P.zza San Pietro, Roma. Il baldacchino bronzeo sotto la cupola di San Pietro Facciata della chiesa di Sant’Andrea al Quirinale La cupola ovale di Sant’Andrea al Quirinale.

IL SEICENTO A ROMA: F. BORROMINI Sant’Ivo alla Sapienza Pianta e prospetto di San Carlo alle Quattro

L’ARCHITETTURA NEOCLASSICA DEL SETTECENTO

L’OTTOCENTO: CRYSTAL PALACE Il Crystal Palace era un'enorme costruzione in stile vittoriano che fu eretta a Londra nel 1851 per ospitare la prima Esposizione Universale. Fu installato a Hyde Park, per poi essere smontato e ricostruito in un'altra zona della città, Sydenham Hill, nel 1852. Si trattava di uno degli esempi più celebri di architettura del ferro[1] ed ispirò la costruzione di molti altri edifici, spesso battezzati nello stesso modo. Distrutto da un incendio nel 1936, deve il suo nome ad una proposta di un famoso periodico di satira, il Punch.

ARCHITETTURA DELL’OTTOCENTO: LA TORRE EIFFEL Costruita in poco più di due anni, dal 1887 al 1889 (in 2 anni, 2 mesi e 5 giorni) per l'esposizione universale del 1889, che si tenne a Parigi per celebrare il centenario della Rivoluzione francese, prende il nome dal suo progettista, l'ingegnere Gustave Alexandre Eiffel, che costruì anche la struttura interna della Statua della libertà. La struttura, che con i suoi 324 m è la più alta di Parigi, venne inaugurata il 31 marzo del 1889 e fu aperta ufficialmente il 6 maggio dello stesso anno, dopo appena due anni, due mesi e cinque giorni di lavori.

L’OTTOCENTO E L’ARCHITETTURA DEL FERRO: IL PONTE DI BROOKLYN Il ponte di Brooklyn (in inglese Brooklyn Bridge), completato nel 1883 su progetto dell'ingegnere tedesco John Augustus Roebling, è il primo ponte costruito in acciaio e ha rappresentato per lungo tempo il ponte sospeso più grande al mondo. Attraversando il fiume East River, collega tra di loro l'isola di Manhattan e il quartiere di Brooklyn (due quartieri di New York, un tempo due cittadine distinte dello Stato di New York).

ARCHITETTURA DEL NOVECENTO: TELAIO IN C.A. prevista. prefabbricati in officina e poi installati nella posizione I tondini longitudinali e le staffe dei pilastri prefabbricati sono solitamente di diametro minore rispetto a quelli dei pilastri gettati in opera. I pilastri in c.a. possono essere gettati in opera o si possono avere sui due lati contigui (Fig. 4.06). 1 4 1 50 III La trave in c.a. utilizza le caratteristiche meccaniche del minore. Per luci superiori si utilizza la trave in cemento secondarie, con le principali disposte secondo la luce armato precompresso. Per la trave in c.a. realizzata in opera si dispone una casseratura (in legno o in metallo), nella quale in una ricorrere al doppio sistema di travi, principali e a sezione piena; per luci superiori ai 12 m è opportuno materiale in modo ottimale resistendo alle sollecitazioni di compressione con il conglomerato cementizio e alle azioni di trazione con l’acciaio (barre di acciaio). Per luci fino a 8-10 m è possibile utilizzare le travi in c.a. ive armature Diverse forme dei pilastri in c.a. con disposizione delle relat ancoraggio fra i tondini dei pilastri che si susseguono in ad uncino prima del getto per fare in modo che vi sia un verticale. Solo nel caso in cui venga impiegato acciaio ad aderenza migliorata, ossia con una superficie laterale corrugata, o in presenza di pilastri sottoposti soltanto a è 6. I tondini longitudinali dei pilastri vengono piegati e e rettangolari è 4, una per spigolo; nelle sezioni circolari trasversale costituita da staffe di piccolo diametro che servono ad evitare la dilatazione del pilastro e la inflessione laterale dei tondini. Il numero minimo di barre dell’armatura longitudinale nelle sezioni quadrate compressione, si può fare a meno di piegare i tondini ad uncino (Figg. 4.03 - 4.05). baricentrica. Nei pilastri perimetrali dell’edificio, i carichi in modo che la risultante dei carichi in ogni sezione sia sono meno equilibrati e le riseghe si possono avere solo su tre lati; analogamente nei pilastri d’angolo, le riseghe Fig. 4.02 sezione (riseghe) nei pilastri interni si effettuano facendo del vento e altre sollecitazioni di flessione. Le riduzioni di I pilastri degli ultimi piani, riducendosi i carichi agenti, possono essere di dimensioni minori rispetto a quelli posti inferiormente ma devono avere una maggiore percentuale di ferro, necessaria per contrastare la spinta prima fase vengono posizionati i tondini in ferro, e successivamente si effettua il getto di conglomerato. I 1 4 1 52 III e incastrata; c) trave a sbalzo Disposizione dell’armatura in una: a) trave appoggiata; b) trav Fig. 4.06 prima del getto di calcestruzzo Collegamento fra pilastri di piani differenti: a) riseghe da du e lati; b) risega da un solo lato Fig. 4.07 Fig. 4.08 Foto. Disposizione dei tondini e delle staffe nella cassaforma di una trave prima del getto di Foto. Disposizione dell’armatura nel nodo pilastro - trave Fig. 4.11 4 1 1 Disposizione dell’armatura nel nodo pilastro - trave Fig. 4.10 calcestruzzo Fig. 4.09 Foto. Tondini ad aderenza migliorata e staffe di una trave prim a del getto di calcestruzzo Foto. Vista dall’alto dei tondini e delle staffe di un pilastro Fig. 4.05 resistere alle tensioni di taglio (i tondini che proseguono sono integrate da tondini piegati e da staffe in grado di dalla zona tesa verso la zona compressa devono essere piegati a 45°; possono essere piegati a 30° in presenza di travi molto alte). I tondini sono più numerosi o di sezione nelle zone tese per sopportare le tensioni di trazione, capillari. Le barre di armatura in una trave, disposte tondini devono sopperire alla scarsa resistenza a trazione del calcestruzzo ed evitare le fessurazioni, dovute ai carichi di esercizio, alle dilatazioni termiche e al ritiro, che devono essere contenute in lesioni di dimensioni maggiore in corrispondenza dei momenti massimi (Figg. 4.07 - 4.11). 1 4 1 51 III pilastro prima del getto di calcestruzzo Foto. Disposizione di tondini ad aderenza migliorata e staffe in ferro nella cassaforma di un L’armatura in acciaio dei pilastri e delle travi, in ambiente Fig. 4.03 Foto. Cassaforma per pilastro in c.a. Fig. 4.04 sollecitazioni di trazione, è completata da un’armatura in prossimità del perimetro della sezione per resistere alle Le forme e il dimensionamento di questo elemento sono di pressoflessione semplice o deviata. funzione del comportamento strutturale. Le verifiche strutturali da effettuare per la stabilità di un pilastro sono la resistenza a compressione e la verifica di sforzo normale, momento flettente o, più in generale, sottoposto a carichi verticali e orizzontali, a sollecitazioni pilastro è un elemento strutturale verticale portante che trasmette i carichi, su di esso agenti dall’alto fino alla struttura di fondazione, sulla struttura di fondazione; è ad instabilità per carico di punta, ossia l’inflessione laterale rispetto all’asse nelle deformazioni trasversali Le travi possono essere principali e secondarie: le mantiene ortogonale alle traiettorie descritte dal suo asse. principali sostengono i carichi agenti trasferendoli alle strutture verticali; le secondarie sono travi sostenute dalle principali. da una figura piana in movimento nello spazio che si di vista geometrico è definita come un solido generato fra pilastri. La trave , come il pilastro, è un elemento strutturale che possiede dimensione prevalente sulle altre due. Dal punto Il t r a v i - rigidamente connessi fra loro) ripetuti sia sul piano ritti verticali di sostegno – pilastri - ed un traverso - trave orizzontale che verticale, forniscono una continuità sotto il profilo statico consentendo l’utilizzazione dello spazio limitando gli ingombri planimetrici. definisce telaio l’elemento strutturale realizzato con due di travi e pilastri che, formando un insieme di telai (si 48 III 4 Questo tipo di struttura è costituita da un’orditura I pilastri, che costituiscono gli elementi verticali di interpiano, possono essere allineati lungo un asse di flessione e taglio, compressione e pressoflessione. Le strutture a telaio lavorano prevalentemente in regime 4.1 P i l a s t r i e travatura delle strutture a telaio (Fig. 4.01). di piano, sono disposte in successione e costituiscono la formando una pilastrata o possono essere posti ad una distanza gli uni dagli altri in funzione della luce ottimale per i solai, secondo una maglia regolare che può essere quadrata, rettangolare o triangolare. Le travi, elementi orizzontali La sezione della trave (la sezione indica qualsiasi posizione assunta dalla figura piana nel movimento da Pilastri e travi in c.a. 4.1.1 In fase di progettazione, calcolo ed esecuzione di pilastri e travi in c.a. ci si deve attenere alle norme delle leggi vigenti (Eurocodice e D.M. del 16 Gennaio 1996 con della loro posizione nella maglia reticolare. aste sollecitate a compressione o a trazione, a seconda diagonali, soggette prevalentemente a sforzi assiali, o idealmente incernierate nei nodi dove sono applicati i carichi e racchiuse tra un corrente superiore ed uno inferiore (briglie): in questo modo si ha un sistema di successive modifiche e integrazioni). Il getto di calcestruzzo. La morfologia e la disposizione dei essere in legno o in acciaio, nella quale si effettua il tondini dipendono dalla distribuzione delle sollecitazioni nell’elemento, in relazione alle condizioni di carico e di vincolo. L’armatura longitudinale (barre e tondini), posta vengono disposti all’interno di una cassaforma, che può alcuni casi, lungo i lati della sezione (Fig. 4.02). I tondini pilastro in c.a. , per facilità di costruzione, è di forma quadrata o rettangolare, raramente circolare, con tondini in ferro longitudinali disposti agli angoli e, in strutturali indeformabili, composto da aste verticali e travi reticolari sono formate da un elemento a maglie rettangolare o essere realizzate con profilo ad I, T, L, C, Le travi a sezione piena (o a parete) possono avere sezione Fig. 4.01 Principali schemi strutturali differenziati a seconda delle disposizioni delle maglie delle pilastrature: a) maglia quadrata con travi portanti disposte secondo una direzione; b) maglia quadrata con travi portanti disposte secondo due direzioni; c) maglia rettangolare con pilastri a trama larga; d) maglia rettangolare con pilastri a trama stretta; e) maglia regolare rettangolare; f) elementi disposti in maniera indipendente ). trave alleggerita essa descritto) della trave può essere piena ( trave piena ) o alleggerita ( rispetto alla maglia dei pilastri 1 scatolare, a cassone, o possono essere di tipo reticolare. Le travi a cassone sono solitamente impiegate in presenza di grandi luci e sono costituite da una sezione chiusa cava con elementi interni di irrigidimento. Le Le travi a sezione alleggerita possono avere profilo quantità di materiale rispetto alle sollecitazioni. capitolo 4 LA STRUTTURA A TELAIO 49 H, ecc., che consente di ridurre il peso e ottimizzare la III ARCHITETTURA DEL NOVECENTO: TELAIO IN C.A. Costruzione di un pilastro in cemento armato