Capriata in acciaio e legno, caratteristiche e tipologie
Capriata in acciaio e in legno: storia, caratteristiche, struttura, tipologie, con esempio di calcolo e relazione tecnica
La capriata è un elemento architettonico triangolare impiegato per sorreggere coperture a falde inclinate. Essa è particolarmente indicata per coperture con grandi spazi senza appoggi intermedi. Nel tempo sono stati impiegati diversi materiali per realizzarla: è un elemento architettonico utilizzato fin dall’antica Grecia, in seguito dai Romani e ripreso, poi, in epoca rinascimentale.
Prima di addentrarci nel vivo dell’articolo, ti anticipo che effettuare il calcolo di una capriata è un’operazione complessa che nasconde grandi responsabilità da parte del tecnico che firma il progetto. Ti consiglio, quindi, di affidarti ad un software calcolo strutturale in acciaio che dispone di uno specifico oggetto parametrico per la modellazione delle capriate. Ti basta scegliere il modello di capriata da una specifica libreria e definirne la geometria: il software genera automaticamente tutti gli elementi strutturali della capriata.
La struttura di una capriata
La capriata è sostanzialmente una travatura reticolare piana posta in verticale. Essa è costituita da 2 travi inclinate, i puntoni, appoggiate alle estremità e collegate da una trave orizzontale, la catena, che forma la base del triangolo. Puntoni e catena sono chiusi agli angoli da incastri, opportunamente rinforzati con ferri piatti.
L’inclinazione dei puntoni determina la pendenza del tetto. La catena è l’elemento più lungo della capriata, sollecitata a trazione per effetto dell’azione spingente dei puntoni (che tendono a scivolare verso l’esterno); proprio per questo, in genere, è costituita da un unico pezzo. In questo caso, con le capriate possono coprire spazi che vanno dagli 8 ai 15 metri. Per coprire distanze maggiori, si deve utilizzare un particolare incastro, il “Dardo di Giove” che ha la funzione di connettere tra loro catene realizzate in due parti.
È possibile che ci sia una ulteriore trave verticale, chiamata monaco o ometto, che ha la funzione di rinforzo. Essa è incastrata al vertice dei 2 puntoni e collegata al centro della catena solo tramite una staffa metallica.
È abbastanza semplice individuare un problema strutturale: basta rilevare una riduzione della distanza tra monaco e catena.
Sui puntoni di varie capriate, paralleli fra loro, vengono appoggiati gli arcarecci, travi perpendicolari, sulle quali vengono poi appoggiate altre travi perpendicolari, dette travetti (o travicelli), che risultano parallele ai puntoni. Sui travetti si poggiano i listelli (o correntini) che a loro volta sostengono il manto di copertura.
Struttura di una capriata
Quando si usa una capriata?
Le capriate vengono impiegate per campate generalmente da 8 a 18 metri quando si vogliono eliminare possibili spinte orizzontali nelle murature d’ambito esercitate da falsi puntoni, considerato che le capriate trasmettono sui muri di appoggio solo carichi verticali.
Vengono usate, poi, quando si verifica la necessità di spazi internamente liberi sotto la copertura, come nel caso di edifici con grandi sale per le quali la copertura non può essere sostenuta solo da travi semplici. Sono strutture piuttosto rigide (perché reticolari) e di costruzione relativamente semplice, dato che i collegamenti tra le aste sono affidati a giunti realizzati con intagli (giunti di carpenteria).
La capriata: un po’ di storia
La capriata è un elemento architettonico antico. Affonda le sue origini nell’antica Grecia, quando veniva utilizzata per la realizzazione dei tetti. Poi i Romani adottarono coperture in legno invece delle volte in calcestruzzo. Le capriate furono adottate sistematicamente in epoca paleocristiana, dipinte con colori vivaci e ricoperte da motivi decorativi: venivano usate per coprire i grandi spazi delle basiliche. Nel Medioevo, le coperture in legno delle chiese vennero gradualmente sostituite dalle volte in muratura, che comportarono una vera e propria trasformazione dell’impianto strutturale complessivo.
Molto diffuse in tutta Europa, le loro caratteristiche peculiari vanno di pari passo con il clima: nel nord Europa, ad esempio, la maggior inclinazione delle falde ha portato una maggiore articolazione del reticolo. Con l’introduzione dell’acciaio le capriate hanno subito poi ulteriori sviluppi.
Infatti, la presenza delle capriate (che sono sostanzialmente leggere e che annullano, grazie alla loro conformazione, ogni azione di spinta laterale) non richiede l’uso di muri o pilastri intermedi. Un’architettura coperta a capriate è sicuramente più leggera e luminosa perché aperta da grandi finestre che non indeboliscono l’impianto strutturale.
Nel Rinascimento, furono studiate da Leonardo da Vinci, Sebastiano Serlio e Palladio. Anche il XIX e il XX secolo videro la diffusione della capriata: i nuovi materiali (metallo e cemento armato) hanno consentito la creazione di grandi capriate molto efficaci per la copertura degli edifici industriali.
Tipologie di capriate
Le capriate possono essere differenziate in base alla struttura. Abbiamo, così, 3 diverse tipologie di capriata:
- capriata a trave con monaco appoggiato che richiama la trave semplicemente appoggiata;
- capriata con monaco staccato (a nodo aperto) il cui schema strutturale è quello di un arco a tre cerniere;
- capriata reticolare (a nodo chiuso), il cui schema statico è appunto quello di una trave reticolare.
Capriata a trave
Possiamo dire che la capriata a trave è l’esempio primordiale di capriata. Molto instabile, non è chiaramente adatta alla resistenza sismica. La trave che dovrebbe essere dimensionata per il carico concentrato in mezzeria è sottodimensionata e spesso si è ricorso a saette laterali per diminuire la luce e quindi le deformazioni che la struttura evidenziava. Gli appoggi non sono coerentemente progettati, spesso si evidenziano ibridazioni che rendono difficile la lettura della concezione strutturale stessa.
Capriata a nodo aperto
La capriata a nodo aperto è la tipologia più diffusa, riportata nella maggior parte dei manuali tecnici italiani ed è caratterizzata dal collegamento tipico monaco-catena con delle staffe o cravatte, ferri ad “U”.
Il monaco che collega tutte le aste è debolmente teso ed ha essenzialmente il compito di limitare l’inflessione della catena, oltre a quello di assicurare il collegamento tra i puntoni e la complanarità della struttura.
Lo schema strutturale a cui si può ricondurre questa tipologia è l’arco a tre cerniere.
Capriata a nodo chiuso
La capriata a nodo chiuso è tipica dell’800. Subisce una forte influenza tedesca e inglese. Si presta ad essere realizzata con la catena doppia, nelle capriate composte da
più elementi (assi) e nelle capriate complesse.
Il monaco è collegato alla catena con un collegamento a cerniera: il risultato è una travatura reticolare vera e propria. Questa tipologia di capriata resiste a carichi superiori rispetto alla capriata a nodo aperto.
Calcolo capriata in acciaio
Puoi scaricare gratuitamente la relazione dei risultati di calcolo della capriata in acciaio.
Relazione dei risultati di calcolo capriata in acciaio
La relazione è elaborata con l’app per il calcolo delle capriate in legno ed in acciaio. Puoi effettuare il dimensionamento e la verifica delle capriate in legno, legno lamellare e acciaio dai tuoi dispositivi direttamente in cantiere. Puoi inserire facilmente i dati relativi al modello della capriata, alla geometria, ai materiali, alle sezioni e ai carichi e ottieni rapidamente i risultati in forma sintetica.
Capriate in acciaio tipologie
Le strutture di copertura inclinate in acciaio più comuni sono realizzate con travi a pendenza singola, a pendenza doppia, a pendenza variabile, con strutture reticolari piane o con strutture reticolari tridimensionali. Tra le strutture reticolari piane, le capriate in acciaio sono sempre meno usate, in quanto vengono spesso sostituite da travi reticolari ad altezza costante o da travi in cemento armato precompresso.
In alternativa possono essere usate travi ad anima piena in acciaio o travi Vierendeel (trave inflessa piana, risolta senza diagonali). Ad oggi le travi in acciaio più diffuse sono quelle reticolari, che restituiscono un buon rapporto tra luce coperta e quantità di materiale impiegato.
Le capriate in acciaio possono essere di tipo pesante (a trama larga) o di tipo leggero (a trama stretta).
I tipi principali di capriata in acciaio sono:
- la Polonceau: può essere del tipo a un contraffisso, solitamente utilizzata per luci da 12÷16 m, o del tipo a 3 contraffissi, usata per luci da 20÷40 m;
- all’inglese: risulta essere più leggera della Polonceau e si utilizza per la copertura di luci da 20÷40 m;
- alla belga: si utilizza per la copertura di luci da 20÷40 m.
- Warren: presenta una struttura reticolare composta da: un corrente superiore orizzontale, un corrente inferiore orizzontale, aste di parete consistenti in montanti ortogonali al corrente inferiore e diagonali disposti in modo alternato. I montanti possono anche non esserci.
Possiamo poi citare le capriate:
- Bowstring;
- Howe;
- Neville;
- Pratt Mohniè;
- a forbice o cesoia;
- a diagonali incrociati;
- a diagonali tesi.
Le capriate di tipo Fink in acciaio, con diagonali disposti a W, sono di tipo leggero e sono una delle strutture di copertura più economiche.
Capannone industriale con capriata in acciaio
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Come disegnare una capriata in acciaio?
Nel video sottostante puoi vedere come è semplice ed intuitivo disegnare una capriata in acciaio con un software per il calcolo strutturale.
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