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Contrafforti

Contrafforti: applicazioni e vantaggi nelle costruzioni

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I contrafforti sono elementi strutturali utilizzati per contrastare le spinte laterali e garantire la sicurezza e la stabilità delle costruzioni. Scopri di più

Utilizzati sin dall’antichità per consentire la costruzione di opere robuste e resistenti, i contrafforti rappresentano da sempre una soluzione efficace per consolidare le murature portanti e fornire un supporto indispensabile contro le spinte orizzontali. Scopri in questo articolo le molteplici applicazioni e i vantaggi derivanti dall’impiego di questi particolari elementi strutturali, fondamentali per garantire la sicurezza e la durabilità delle opere del settore delle costruzioni.

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Cosa sono i contrafforti?

I contrafforti sono elementi strutturali utilizzati per rinforzare le pareti di una struttura muraria, assorbendo le spinte orizzontali e oblique che agiscono su di essa. Possono essere posizionati all’esterno della struttura o incorporati all’interno della muratura stessa per aumentarne la resistenza.

Realizzati in muratura o in cemento armato, i contrafforti sono progettati con l’obiettivo principale di stabilizzare le pareti di un edificio o i muri di contenimento contro il ribaltamento, contrastando le spinte laterali generate da elementi architettonici come archi, volte o cupole, oppure dalle pressioni del terreno o dall’azione sismica. Questi elementi costruttivi si distinguono per la loro caratteristica forma prismatica, con una sezione quadrangolare che si inclina gradualmente verso l’alto, creando una sorta di “scarpa”.

Frequentemente riscontrabili nelle chiese gotiche e in altre opere di valore storico, i contrafforti hanno rivestito un ruolo fondamentale nell’evoluzione dell’architettura, soprattutto in strutture di considerevole altezza o dotate di ampie aperture. Originariamente concepiti come pilastri sporgenti disposti lungo le pareti esterne degli edifici, nel corso del tempo hanno subito adattamenti e modifiche in risposta alle necessità strutturali e stilistiche del periodo. Nella loro forma più evoluta, i contrafforti si presentano come archi rampanti addossati alla muratura esterna di basiliche e cattedrali. Conosciuti anche come contrafforti volanti e posizionati in corrispondenza delle campate, lo scopo di questi elementi è quello di intervenire efficacemente dove le forze laterali non sono equilibrate, fornendo sostegno e stabilità nelle aree critiche della struttura.

Oltre alla loro funzione di stabilizzazione strutturale, questi elementi possono assumere, in alcuni casi, anche un valore estetico che contribuisce alla definizione dell’aspetto complessivo dell’opera, conferendo un carattere distintivo e un senso di grandiosità alle strutture architettoniche che ne sono dotate.

Differenza tra lesene, paraste e contrafforti

A causa della loro configurazione, i contrafforti sono spesso confusi con altri elementi architettonici, come le lesene o le paraste, che vengono utilizzati per scopi simili ma si distinguono per la loro posizione e funzione all’interno dell’edificio. Esaminiamo le principali differenze tra questi elementi:

  • lesene: si tratta di elementi architettonici verticali simili a dei pilastri che si possono trovare sulle pareti di un edificio e che sporgono leggermente dalla superficie delle stesse. Le lesene sono addossate alla struttura muraria e non hanno una funzione portante ma vengono usate a scopo puramente decorativo;
  • paraste: sono simili alle lesene ma si distinguono da esse poiché sono come dei pilastri inglobati direttamente nella parete anziché essere semplicemente appoggiati su di essa. Le paraste sporgono maggiormente dalla superficie della muratura e possono anche svolgere una funzione portante oltre a quella decorativa. Sono utilizzate per dare sostegno strutturale, specialmente in edifici con grandi aperture o archi, e al contempo assumono un ruolo ornamentale;
  • contrafforti: sono elementi strutturali che vengono utilizzati per fornire supporto e stabilità alle strutture architettoniche. Sono comunemente impiegati per contrastare le spinte laterali o le sollecitazioni oblique che agiscono sulle pareti di un edificio. A differenza delle lesene e delle paraste, i contrafforti possono essere integrati o meno nella muratura e sono molto più sporgenti dal filo esterno della parete. La loro funzione predominante è di carattere strutturale piuttosto che decorativa.
Differenza tra lesene, paraste e contrafforti

Differenza tra lesene, paraste e contrafforti

Applicazioni dei contrafforti in architettura e ingegneria

I contrafforti trovano diverse applicazioni in ambito ingegneristico e architettonico. Di seguito vengono descritti alcuni dei loro utilizzi più diffusi:

  • supporto strutturale delle pareti: uno degli obiettivi principali dei contrafforti è fornire supporto e stabilità alle pareti verticali degli edifici, soprattutto quando queste sono soggette a spinte laterali significative. Posizionati esternamente lungo la parete, questi elementi si sviluppano in altezza con uno spessore progressivamente decrescente, contrastando efficacemente la pressione esercitata su di essa. La loro presenza è fondamentale per prevenire il ribaltamento, il cedimento o la deformazione dei setti murari, assicurando così la stabilità complessiva dell’intera struttura;
  • rinforzo di archi e volte: gli archi e le volte sono elementi strutturali che, a causa delle loro modalità di trasmissione del carico, possono generare forze spingenti sulle pareti perimetrali degli edifici. Per evitare che queste forze causino il cedimento delle pareti, si ricorre all’utilizzo dei contrafforti. Questi elementi strutturali assorbono e distribuiscono le forze laterali provenienti dagli elementi sovrastanti, riducendo le spinte sulle murature e garantendo così la stabilità strutturale dell’intero sistema;
  • stabilizzazione di edifici storici: i contrafforti possono essere utilizzati per prevenire cedimenti strutturali e rinforzare le pareti negli edifici esistenti e nei fabbricati di interesse storico che possono presentare problemi di stabilità. Comunemente impiegati negli interventi di restauro, questi elementi contribuiscono ad assorbire le forze laterali che minacciano la stabilità dell’edificio, assicurandone la conservazione a lungo termine;
  • sostegno di muri di contenimento: i contrafforti possono essere impiegati nei muri di contenimento per sostenere i terrapieni e prevenire il ribaltamento o il cedimento della struttura sotto l’azione delle spinte laterali. Questi elementi vengono posizionati sul lato opposto del muro rispetto alla pressione esercitata dal terreno, generando una forza di contrasto che garantisce la stabilità della struttura nel suo ruolo di contenimento;
  • rinforzo antisismico: nelle zone ad alto rischio sismico, i contrafforti vengono impiegati per rafforzare le pareti degli edifici e mitigare il rischio di danni strutturali causati dai terremoti. Questi elementi sono progettati per assorbire e distribuire le forze sismiche che agiscono sulla struttura, riducendo le sollecitazioni sugli elementi portanti. L’utilizzo dei contrafforti migliora la capacità dell’edificio di resistere agli eventi sismici e garantire la sicurezza degli occupanti.

Quali sono i vantaggi dei contrafforti?

I contrafforti hanno svolto un ruolo fondamentale nella conservazione di innumerevoli architetture che sono giunte fino a noi attraverso i secoli grazie alla loro presenza. Questi elementi sono in grado di garantire la stabilità e la longevità delle strutture, offrendo sostegno contro le forze che potrebbero minacciarne l’integrità nel corso del tempo.

I contrafforti prevengono il ribaltamento degli elementi strutturali. Posizionati strategicamente lungo le pareti esterne degli edifici, questi elementi assorbono e distribuiscono le forze laterali o oblique che possono minacciare la stabilità della struttura. Questo meccanismo di supporto impedisce il cedimento strutturale e protegge gli edifici da danni irreparabili.

I contrafforti rivestono un ruolo essenziale anche in ambito geotecnico. Possono essere impiegati come rinforzo per i muri di sostegno, contrastando le spinte esercitate da terrapieni di grandi dimensioni. Questa funzione non solo migliora la resistenza della struttura, ma contribuisce anche a garantire la sicurezza delle aree circostanti, evitando potenziali frane o cedimenti del terreno.

Vantaggi dei contrafforti

Vantaggi dei contrafforti

Quali fattori considerare nella progettazione dei contrafforti in un edificio

Nella progettazione dei contrafforti in un edificio, è fondamentale considerare diversi fattori per garantire la stabilità e la sicurezza strutturale. Tra i principali fattori da tenere in considerazione vi sono:

  1. prevenzione del fenomeno di staccamento dei muri: i contrafforti devono essere progettati per impedire il fenomeno di staccamento dei muri, che potrebbe causare rotazioni delle pareti e allargamenti delle volte, riducendo le frecce e aumentando le spinte;
  2. contrasto alle azioni laterali e sismiche: i contrafforti devono essere progettati per contrastare le azioni laterali, come quelle causate dal vento o da eventi sismici, che potrebbero far ruotare la facciata verso l’esterno;
  3. intervento per mantenere l’equilibrio strutturale: i contrafforti devono essere progettati in modo da mantenere la struttura in equilibrio, contrastando le spinte laterali e garantendo la stabilità complessiva dell’edificio.

La progettazione dei contrafforti richiede una comprensione approfondita delle esigenze strutturali specifiche di ogni edificio. Prima di tutto, è essenziale condurre un’analisi dettagliata delle forze e dei carichi che agiscono sull’edificio. Questo comprende il peso della struttura stessa, i carichi dovuti al vento, alla neve e ad altri fattori ambientali, nonché eventuali carichi concentrati come quelli generati da impianti meccanici o architettonici. Dopodiché occorre dimensionare correttamente i contrafforti per garantire la stabilità strutturale dell’edificio. Questo include la determinazione delle dimensioni, delle sezioni trasversali e dei materiali più adatti per i contrafforti in base ai carichi previsti e alle proprietà del terreno. Il posizionamento dei contrafforti lungo la linea della parete deve essere studiato attentamente per massimizzare l’efficacia nel distribuire i carichi.

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Edilus

 

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