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Strutture di elevazione

Le strutture di elevazione, sistemi strutturali essenziali

Tempo di lettura stimato: 5 minuti

Cosa sono le strutture di elevazione, quali sono le tipologie e come progettarle. Scopri in questo articolo tutto ciò che c’è da sapere

Le strutture di elevazione possono essere di diverse tipologie sia in relazione alle caratteristiche funzionali che in relazione ai materiali utilizzati. Per questo motivo è importante conoscere tutti i dettagli di questi elementi.

Questo articolo ti propone un approfondimento tecnico che ti illustra la classificazione delle strutture di elevazione e i materiali utilizzati, mostrandoti anche un esempio di come progettarle con un software di calcolo strutturale.

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Cosa sono le strutture di elevazione

Il termine struttura portante in elevazione si riferisce all’insieme articolato e interconnesso di elementi costruttivi che, insieme alle strutture di fondazione, costituiscono l’ossatura portante di un organismo architettonico. Questa definizione rappresenta la base concettuale delle strutture di elevazione, un elemento fondamentale nella progettazione e costruzione degli edifici moderni.

L’essenza di una struttura portante in elevazione risiede nell’insieme di unità tecnologiche ed elementi tecnici che svolgono una duplice funzione: sostenere i carichi del sistema edilizio e collegare staticamente le diverse parti dell’edificio. In altre parole, queste strutture forniscono la stabilità necessaria all’edificio, garantendo che possa resistere alle sollecitazioni gravitative, carichi accidentali, azioni esterne come vento e sollecitazioni sismiche, e trasferire tali forze alle fondazioni. Inoltre contribuiscono anche a definire gli spazi interni ed esterni, svolgendo un ruolo fondamentale nell’estetica e nella funzionalità dell’organismo architettonico.

Tipologie di strutture di elevazione

Questa classificazione si basa sull’insieme di unità tecnologiche ed elementi tecnici che non solo sostengono i carichi del sistema edilizio ma collegano staticamente le diverse parti dell’edificio. Esploriamo la classificazione sia per carattere funzionale che per morfologia e caratteristiche costruttive.

Rispetto al carattere funzionale, le strutture di elevazione vengono suddivise principalmente in:

  1. strutture di elevazione verticali – caratterizzate dalla presenza di elementi verticali che forniscono supporto principale, contribuendo alla stabilità complessiva dell’edificio;
  2. strutture di elevazione orizzontali ed inclinate – comprendono elementi orizzontali e inclinati come travi, archi e capriate, che supportano solai e tetti, contribuendo alla distribuzione uniforme dei carichi;
  3. strutture di elevazione spaziali – coinvolgono sistemi tridimensionali complessi, spesso utilizzati in progetti architettonici innovativi. Queste strutture sono progettate per fornire stabilità in modo creativo e flessibile.

Rispetto, invece, alla morfologia e alle caratteristiche costruttive, ci sono:

  1. sistemi costruttivi continui – caratterizzati da una maglia strutturale che vincola la distribuzione degli spazi. Questi sistemi forniscono stabilità e definiscono chiaramente la disposizione degli ambienti;
  2. sistemi costruttivi puntiformi – caratterizzati da una maglia strutturale che consente flessibilità e autonomia nella distribuzione degli spazi. I pilastri sono elementi chiave che forniscono supporto senza influire significativamente sulla disposizione degli spazi;
  3. sistemi costruttivi misti – incorporano diverse tipologie di materiali, come muratura portante, muratura portante armata, calcestruzzo armato, legno, legno lamellare e acciaio. Questi sistemi offrono una gamma diversificata di soluzioni, permettendo la scelta del materiale più adatto alle specifiche esigenze strutturali ed estetiche del progetto.
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Strutture portanti verticali

Le strutture portanti verticali si dividono in strutture continue e discontinue, quest’ultime comunemente note come strutture puntiformi. Le strutture continue sono composte da setti murari paralleli, che sorreggono solai orizzontali, interrotti solo da aperture e collegati da cordoli in calcestruzzo armato. Questa disposizione “lega” l’intera struttura, assicurando un comportamento d’insieme di tipo “scatolare”. I setti possono essere perimetrali, di spina o di controvento, ognuno con una funzione specifica.

Struttura portante continua

Una struttura continua è composta da una serie di setti murari paralleli, noti come muri, che sorreggono i solai orizzontali con i rispettivi carichi. Pur consentendo aperture, questi muri devono essere collegati da elementi in calcestruzzo armato denominati cordoli, che si estendono continuamente lungo la muratura. Questo collegamento assicura un comportamento d’insieme di tipo “scatolare”, fondamentale per garantire la stabilità. I setti possono essere perimetrali, di spina, o di controvento, quest’ultimo atto a contrastare azioni orizzontali come quelle sismiche.

Struttura portante discontinue: pilastri e strutture a telaio

Le strutture portanti discontinue sono composte da elementi prismatici chiamati pilastri, opportunamente posizionati all’interno della pianta dell’edificio. Questi pilastri, insieme alle travi principali, generano strutture a telaio in piani paralleli, collegati da altre travi orizzontali di dimensioni ridotte, note come travi di collegamento. Le chiusure perimetrali e le partizioni interne in questa struttura non hanno funzione portante e sono denominate di tamponamento e tramezzi, rispettivamente. I pilastri possono essere realizzati in calcestruzzo armato, acciaio o muratura.

  • Pilastri in calcestruzzo armato – i pilastri in calcestruzzo armato sono essenzialmente solidi prismi verticali con armatura metallica. Possono essere gettati in opera o prefabbricati. I primi vengono realizzati tramite getto vibrato in casseforme posizionate verticalmente, mentre i secondi vengono preparati fuori opera e successivamente posizionati in cantiere. Le tipologie di staffatura includono staffe isolate o a spirale, ognuna con le proprie caratteristiche di resistenza e applicazione.
  • Pilastri in acciaio – i pilastri in acciaio, realizzati con elementi tubolari o profilati a “doppio T”, sono assemblati in officina e imbullonati in cantiere. Questo approccio consente tempi rapidi di realizzazione e strutture più leggere, sebbene richiedano una scrupolosa controventatura e protezione dal fuoco.
  • Pilastri in muratura – i pilastri in muratura vengono utilizzati principalmente per sorreggere strutture a carichi limitati, come porticati o tettoie. Assemblati con mattoni, presentano limitazioni rispetto a materiali più moderni come il calcestruzzo armato o l’acciaio.

Strutture di elevazione orizzontali

Le strutture di elevazione orizzontali ed inclinate comprendono elementi come travi, archi e capriate, che supportano solai e tetti, contribuendo alla distribuzione uniforme dei carichi. Approfondiamo le caratteristiche di questi elementi, con particolare attenzione alle travi.

Le travi

Le travi possono essere realizzate con tre diversi materiali: calcestruzzo armato, acciaio o legno.

  • Travi in calcestruzzo armato – simili ai pilastri, le travi sono elementi strutturali a forma prismatica, ma con asse orizzontale. Posseggono un’armatura metallica composta da barre longitudinali parallele all’asse, collocate in prossimità dei lati superiori e inferiori della sezione, con una distanza minima dalla superficie esterna del calcestruzzo detta copriferro. Contrariamente alle sollecitazioni dei pilastri, le travi sono soggette a differenti forze, richiedendo un’armatura adeguata. Esistono due tipologie principali di travi in calcestruzzo: travi in opera e travi prefabbricate:
      • le travi in opera sono realizzate direttamente sul cantiere, presentando generalmente sezioni rettangolari o a forma di T;
      • le travi prefabbricate, invece, possono avere forme più complesse come I o X e sono assemblate fuori dal cantiere, riducendo i tempi di costruzione.

    Gli elementi in calcestruzzo possono anche essere distinti in travi ribassate, con geometrie ottimizzate per forti carichi e luci significative, e travi in spessore di solaio, caratterizzate da una base notevolmente maggiore dell’altezza. Quest’ultima configurazione, sebbene sfidi i principi teorici della statica, è spesso utilizzata nei solai degli edifici residenziali.

  • Travi in acciaio e legno – analogamente al calcestruzzo armato, le travi in acciaio e legno sono elementi a forma prismatica con asse orizzontale. La loro geometria, materiali e metodi costruttivi variano a seconda delle esigenze del progetto. Mentre le travi in acciaio sono realizzate con elementi tubolari o profilati a “doppio T,” quelle in legno possono assumere diverse forme e configurazioni.
  • Sistemi costruttivi misti – i sistemi strutturali misti contemplano l’integrazione di elementi piani bidimensionali e lineari. La combinazione di elementi puntiformi e continui richiede condizioni tecnologiche specifiche di progetto. Questi sistemi possono essere realizzati in opera, prefabbricati o semi-prefabbricati, offrendo versatilità nella progettazione strutturale. Inoltre, nei solai, che costituiscono il piano dell’edificio, è possibile adottare diverse tipologie come solai a travetti, a lastre o a soletta piena. I solai svolgono una duplice funzione: trasferire i carichi verticali alle strutture e assorbire/ripartire le azioni orizzontali alle strutture verticali. Questo richiede adeguati collegamenti fra gli impalcati e le strutture di elevazione verticale per garantire la continuità strutturale.

Come progettare strutture di elevazione

Ora voglio mostrarti un video che ti presenta un software per il calcolo strutturale utile per velocizzare e rendere più efficiente il processo di progettazione delle strutture di elevazione. Inoltre non perdere i video tutorial di EdiLus utili per un veloce e semplice apprendimento dello strumento.

 

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