Quando preferire le pareti in cemento armato ai pilastri

Scopri come l’utilizzo di pareti in cemento armato aiuta a soddisfare le verifiche strutturali anche in caso di forti sollecitazioni sismiche

Nella progettazione di strutture in calcestruzzo armato, le pareti in cemento armato rappresentano un’alternativa versatile e affidabile ai tradizionali pilastri. Ma quali sono i vantaggi derivanti dall’utilizzo di questo elemento strutturale? In questo articolo esploreremo le caratteristiche, i dettagli e i vantaggi relativi all’uso di pareti in cemento armato, fornendo chiarimenti e informazioni utili ai progettisti.

Caratteristiche geometriche di una parete in cemento armato

Il primo punto da chiarire è: quali sono le caratteristiche geometriche che differenziano le pareti dai pilastri in c.a.?

Questo quesito non è banale come sembra. Occorre conoscere infatti un rapporto geometrico preciso che ci consente di distinguere tra i due elementi, al fine di effettuare correttamente le verifiche strutturali.

Chiariamo, quindi, che le strutture in cemento armato possono essere suddivise in strutture a telaio e strutture a pareti.

Una parete in cemento armato è un elemento strutturale verticale caratterizzato da una sezione rettangolare, con un rapporto tra il lato maggiore e il lato minore superiore a 4. Questa definizione geometrica distingue le pareti dai pilastri, consentendo una progettazione e una verifica corrette delle strutture.

Facciamo un esempio semplice.

Un elemento strutturale in c.a., di sezione 40 x 170 cm, dunque, non può essere verificato come pilastro ma come parete, perché il rapporto tra i suoi lati (170/40) risulta superiore a 4.

Lo spessore delle pareti, invece, deve essere non inferiore al massimo tra 15 cm (20 cm nel caso in cui nelle travi di collegamento presentino armature inclinate) e 1/20 dell’altezza libera d’interpiano. Possono derogare a tale limite, su motivata indicazione del progettista, le strutture a funzionamento scatolare a un solo piano non destinate ad uso abitativo.

In caso di aperture all’interno della parete, occorre posizionarle in modo regolare, salvo che tale disposizione non sia preventivamente prevista e calcolata nel dimensionamento e nella disposizione delle armature.

Inoltre, le armature, sia orizzontali che verticali, devono:

  • avere diametro non superiore ad 1/10 dello spessore della parete;
  • essere disposte su entrambe le facce della parete, ad un passo non superiore a 30 cm;
  • essere collegate con legature, in ragione di almeno 9 legature ogni metro quadrato.

È importante notare che, a seconda delle loro dimensioni e configurazioni geometriche, le pareti in c.a. possono essere:

  • semplici;
  • composte;
  • tozze;
  • snelle.

Realizzazione pareti in cemento armato

Pareti semplici e composte e loro caratteristiche

Le pareti semplici sono costituite da un singolo segmento rettangolare, mentre le pareti composte sono realizzate come un aggregato di più segmenti. I segmenti che costituiscono una parete composta (appendici) possono avere un rapporto tra i lati anche inferiore a 4.

Pareti tozze e snelle

Le pareti possono essere classificate come tozze o snelle in base al rapporto tra la loro lunghezza e altezza. La parete si definisce tozza, se questo rapporto è inferiore a 2. In caso contrario, la parete sarà definita snella. Queste distinzioni influenzano le prestazioni strutturali e le metodologie di progettazione e costruzione.

Quando utilizzare pareti in cemento armato?

L’utilizzo delle pareti in cemento armato offre diversi vantaggi nell’ambito della progettazione e della costruzione di strutture in calcestruzzo armato. Innanzitutto, le pareti hanno una elevata resistenza al taglio grazie alla loro forma allungata, che le rende particolarmente adatte per assorbire sollecitazioni sismiche intense.
In presenza di sollecitazioni sismiche elevate, quando una struttura in pilastri non risulta verificata, è necessario ricorrere all’utilizzo delle pareti. In questo modo, si ottiene un notevole aumento della resistenza al taglio e le verifiche strutturali risulteranno soddisfatte.
Inoltre, l’impiego di pareti consente di migliorare la rigidezza complessiva della struttura, riducendo gli effetti torsionali e migliorando la distribuzione delle masse e delle rigidezze.

La progettazione di strutture a telaio, ovvero la tradizionale struttura a travi e pilastri, prevede lo sfruttamento della duttilità dei materiali affinché le travi possano danneggiarsi in modo controllato, dissipando energia. Ciò comporta che, in caso di sisma, la struttura dell’edificio subisca danni di entità proporzionale all’intensità della scossa, salvaguardando la vita umana.

La progettazione di strutture realizzate con pareti in c.a., invece, non sfrutta la duttilità dei materiali ma lavora in campo elastico e, in caso di sisma, non è previsto il suo danneggiamento controllato attraverso elementi dissipatori.

In sintesi, la progettazione di strutture con pareti in c.a. offre una maggiore sicurezza in caso di sisma, poiché la struttura dell’edificio continua a lavorare in campo elastico, senza subire danni permanenti. Viceversa, le strutture a telaio sono progettate secondo la gerarchia delle resistenze, che prevede danneggiamenti controllati di alcuni elementi strutturali.

Come distribuire le pareti in cemento armato in pianta

Nella progettazione di strutture in cemento armato, la distribuzione delle pareti in pianta riveste un ruolo cruciale nella determinazione della stabilità e della prestazione strutturale complessiva dell’edificio. Le pareti, grazie alla loro elevata rigidezza flessionale rispetto ai pilastri, influenzano significativamente il comportamento globale della struttura. Pertanto, è fondamentale prestare particolare attenzione alla disposizione ottimale delle pareti al fine di massimizzare la rigidezza strutturale e ridurre gli effetti torsionali.

Le pareti in cemento armato, a causa della loro forma allungata e della maggiore sezione trasversale rispetto ai pilastri, presentano un’elevata rigidezza flessionale. Studi e analisi dimostrano che a una lunghezza doppia della parete rispetto alla massima dimensione di un pilastro corrisponde un incremento della rigidezza flessionale fino a 8 volte. Questo fenomeno evidenzia l’importanza delle pareti nel fornire stabilità e resistenza strutturale agli edifici.

Un obiettivo chiave nella distribuzione delle pareti in pianta è quello di posizionarle in modo simmetrico rispetto all’asse della struttura. Questo significa disporre le pareti in modo uniforme e bilanciato lungo la lunghezza e la larghezza dell’edificio, evitando disallineamenti e concentrazioni di massa che potrebbero compromettere l’equilibrio strutturale.

Il posizionamento simmetrico delle pareti contribuisce a distribuire uniformemente le sollecitazioni e a ridurre gli effetti torsionali, migliorando la stabilità complessiva della struttura.

Gli effetti torsionali, che si verificano quando il baricentro delle masse non coincide con il baricentro delle rigidezze della struttura, possono causare deformazioni non desiderate e stress concentrati in determinate aree. Il posizionamento simmetrico delle pareti aiuta a minimizzare questi effetti, garantendo che il baricentro delle masse e delle rigidezze sia allineato lungo gli assi principali della struttura. Ciò contribuisce a migliorare la distribuzione delle sollecitazioni e a ridurre la possibilità di danni strutturali durante eventi sismici o carichi accidentali.

Inoltre, l’impiego di pareti consente di migliorare la rigidezza complessiva della struttura, riducendo gli effetti torsionali e migliorando la distribuzione delle masse e delle rigidezze.

Per effettuare il calcolo sull’intera struttura, dimensionare gli elementi strutturali correttamente e soddisfare tutte le verifiche richieste dalla normativa tecnica, è opportuno utilizzare un software per il calcolo strutturale cemento armato.

Guarda questo video che ti mostra in particolare come inserire le pareti in cemento armato con un software per la progettazione di strutture in c.a.

Isolamento termico pareti in cemento armato

Sebbene le pareti in cemento armato offrano una robustezza strutturale significativa, l’isolamento termico può essere un’importante considerazione per migliorare l’efficienza energetica degli edifici e garantire il comfort degli occupanti.

Infatti, in corrispondenza del raccordo tra parete in c.a. e involucri coibentati si generano ponti termici lineari che comportano ingenti dispersioni energetiche, muffa e condensa. Questo problema, troppo spesso trascurato, aumenta in modo esponenziale in presenza di involucri dell’edificio ben coibentati, finestre con prestazioni energetiche elevate e sistemi di riscaldamento e ventilazione moderni, arrivando persino a raggiungere il 25% della perdita di energia totale.

Esistono diverse tecniche per aggiungere isolamento termico alle pareti in cemento armato, tra cui l’applicazione di pannelli isolanti, l’uso di materiali termici incorporati durante la fase di getto del calcestruzzo, o l’installazione di sistemi di isolamento a secco sull’esterno o sull’interno della parete.

Queste soluzioni consentono di ridurre le perdite di calore attraverso le pareti, migliorando così l’efficienza energetica dell’edificio e creando un ambiente interno più confortevole. Tuttavia, è importante considerare attentamente le specifiche esigenze del progetto e le normative locali sull’efficienza energetica durante la progettazione e l’implementazione dell’isolamento termico delle pareti in cemento armato. Per eseguire i calcoli, le verifiche energetiche, sui ponti termici e sulla formazione di condensa è opportuno utilizzare un apposito software per il calcolo dei ponti termici.

Pareti in cemento armato a vista

Il calcestruzzo faccia vista è ormai una scelta di design sempre più apprezzata nell’architettura contemporanea. Per avere un risultato estetico di qualità, occorre tener presente alcuni fattori chiave:

  • il pannello di rivestimento e il sistema di cassaforma impiegato;
  • la miscela del calcestruzzo utilizzata;
  • l’eventuale aggiunta di pigmenti colorati;
  • la scelta del disarmante appropriato;
  • i trattamenti superficiali successivi (lavaggio, levigatura, lucidatura e sabbiatura);
  • l’utilizzo di impregnanti idrofobi e vernici trasparenti;
  • coordinamento tra il team di progettazione e quello di realizzazione delle opere strutturali.

Pareti in cemento armato a vista

La scelta del pannello influenza moltissimo la resa estetica finale delle pareti in cemento armato a vista. Ad esempio, il potere assorbente del pannello influenza il colore finale (chiaro o scuro) della superficie del calcestruzzo; la finitura determinerà anche la finitura della superficie in calcestruzzo e infine, la giunzione dei pannelli e il loro fissaggio influirà sul tipo di impronta lasciato sulla superficie del calcestruzzo.

Valutare tutti questi aspetti preventivamente, sarà necessario per ottenere un risultato finale rispondente alle aspettative sperate.

 

 

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Pubblicato da Redazione Tecnica

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