principi statico-costruttivi sistemi costruttivi · 02c - principi costruttivi degli edifici alla...
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02c - Principi costruttivi degli edifici
Sulla base di quanto appena detto, le interazioni tra gli elementi costruttivi (o strutturali) degli edifici portano a distinguere tre diversi principi statico-costruttivi, che danno origine a tre differenti sistemi costruttivi (o strutturali) degli edifici che si sono evoluti nel tempo:
1. sistema pesante (o trilitico): basato sul principio statico dell’appoggio semplice dell’orizzontamento sui sostegni, fondato genericamente sulla trasmissione verticale delle forze-peso.
2. sistema spingente: basato sul principio dell’arco, o della solidarietà dei singoli elementi mediante la semplice forma cuneiforme, che permette di ottenere una successione continua in cui gli sforzi inclinati genericamente non chiamano in causa sforzi di trazione. Lo scarico delle forze degli elementi di orizzontamento sui sostegni avviene secondo direzioni inclinate.Gli elementi lavorano quindi per mutuo contrasto.
3. sistema elastico (o intelaiato): costituito da elementi con spiccate proprietà elastiche e basato sulla realizzazione tra gli elementi di vincoli di incastro o comunque di solidarietà.
C’è in realtà un quarto sistema, meno utilizzato, che è quello del cavo.
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02c - Principi costruttivi degli edifici
1. Sistema pesante (o trilitico)Principio costruttivo elementare del trilite
E’ il principio costruttivo più intuitivo e più antico. Si basa sull’appoggio di un elemento trasverso(architrave), soggetto a flessione e taglio, su due elementi verticali (piedritti).
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02c - Principi costruttivi degli edifici
Sistema pesante (o trilitico)
Si può pensare dunque ad una trave appoggiata, quindi sostanzialmente isostatica.Entra in gioco l’elasticità dell’elemento trasversale.L’appoggio esiste in via teorica, perché nella realtà le travi sfruttano parte dell’incastro nella muratura e condizioni di attrito.
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Schematizzazione ed analisi dell’architrave nel principio trilitico
02
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==
A
BA
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PVV
2
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EJPlf
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4
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22
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02c - Principi costruttivi degli edifici
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8
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6
02c - Principi costruttivi degli edifici
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==
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BA
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EJplf
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A
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2
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A
x
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6
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4
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=
α
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2. Sistema spingentePrincipio costruttivo dell’arco
Se all’elemento unico dell’architrave si sostituiscono due elementi che si reggono in equilibrio per mutuo contrasto, si ottiene un sistema spingente. Le azioni sui piedritti non sono più verticali ma generano una spinta che tende a ribaltarli.
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Le spinte sui piedritti per sistemi ad arco circolare si calcolano in genere su un piano a 30 gradi chiamato piano alle reni.
Per elementi tozzi l’aspetto elastico non entra in gioco. Ci si limita dunque a valutare l’equilibrio delle forze in modo tale che il sistema non provochi ribaltamenti.
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Metodo per il calcolo delle spinte negli archiIn questo caso gli elementi sono considerati rigidi e si sostengono per mutuo contrasto gli uni con gli altri.Per non generare sforzi di trazione che potrebbero generare instabilità la risultante delle pressioni deve rimanere entro il terzo medio.
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Metodo per il calcolo delle spinte negli archi
Storicamente per contrastare la spinta degli archi si ricorreva a soluzioni statiche particolari, o aumentando il peso sul piedritto (pinnacoli) oppure aumentandone le dimensioni (contrafforti).
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3. sistema elasticoPrincipio costruttivo del telaio
Il principio del telaio si basa sul fatto che i piedritto e l’orizzontamento sono collegati tramite vincoli d’incastro perfetto e sfruttano la loro elasticità.
02c - Principi costruttivi degli edifici
Alla base i piedritti possono essere incastrati o incernierati. La ripetizione dei in orizzontale o verticale dei telai genera schemi strutturali a gabbia o scheletro indipendente.
Nelle strutture elastiche a scheletro indipendente i muri sono di tamponamento e svolgono una funzione portante non principale (danno solo un contributo alla rigidezza orizzontale).
Le strutture sono dunque iperstatiche e per risolverle bisogna mettere in gioco condizioni di congruenza e di sovrapposizione degli effetti. Per risolvere le strutture si usa in Scienze e Tecnica delle Costruzioni o il metodo delle forze o il metodo degli spostamenti.
Telaio primitivo con nodi non rigidi
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lh
JJk
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BA
BA
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==−
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HphHkkphH
klkphVV
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B
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−=++
=
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223
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2
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⎤⎢⎣
⎡++
+++
−=
−=
+−=
kk
kkphM
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phhHMM
A
BBD
AAC
6141
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4
2
2
2
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