III. CARATTERISTICHE STRUTTURALI

III. CARATTERISTICHE STRUTTURALI

3.1 MATERIALI EDILIZI

3.1.1 Il calcestruzzo

Sono definiti “conglomerati cementizi” o “calcestruzzi” i materiali che si ottengono mescolando assieme cemento, materiale inerte e acqua, in opportune proporzioni, e che dopo la presa assumono le caratteristiche di roccia artificiale. La differenza tra il calcestruzzo e la malta cementizia è riconducibile alla granulometria degli inerti adoperati: si parla di calcestruzzo quando questi hanno dimensioni superiori a cinque millimetri. La conduttività termica dei calcestruzzi è analoga a quella della roccia naturale e leggermente superiore a quella dei mattoni; è influenzata dalla natura della sabbia e della ghiaia e dalla compattezza del getto. I calcestruzzi leggeri sono ottenuti utilizzando nell’impasto al posto degli inerti tradizionali dei prodotti porosi quali l’argilla espansa, la perlite, la vermiculite, la farina fossile e il polistirolo, ottenendo in questo modo un prodotto con un coefficiente di conducibilità termica nettamente inferiore a quella del solo cemento. L’utilizzo di questi calcestruzzi è rivolto soprattutto alla produzione di blocchi di muratura, molto apprezzati in sostituzione del laterizio tradizionale per la bassa conducibilità termica. Le minori caratteristiche di conducibilità termica dei calcestruzzi leggeri sono indotte dalla presenza nella massa di bolle d’aria

tatica, giacché si comporta da ottimo isolante termico. s

- Graf.2_Relazione tre massa volumetrica e conducibilità termica dei calcestruzzi

leggeri.

All’aumentare della quantità di aria nella massa diminuisce il peso specifico: più n calcestruzzo è leggero, dunque, minore è la sua conducibilità termica.

u  

3

.2 I METALLI

È il prodotto che si ottiene per raffinazione della ghisa, è caratterizzato da un contenuto in carbonio superiore allo 0,1% e inferiore al 2,0%. All'aumentare del contenuto in carbonio gli acciai sono classificati in:

- extradolci; - dolci; - semiduri; - duri; - extra duri.

Caratterizzati secondo questa scala in ordine crescente da un aumento della resistenza a rottura e diminuzione dell'allungamento (TAB.17).

- Tab.17_Classificazione e caratteristiche degli acciai rispetto alla durezza.

Gli acciai a basso contenuto di carbonio (dolci) sono quelli generalmente utilizzati nell'edilizia, sono saldabili con facilità a differenza degli acciai duri ed extraduri che non sono saldabili.

Le caratteristiche generali degli acciai sono: - proprietà meccaniche costanti;

- resistenza e leggerezza rispetto agli altri materiali (c,a.); - duttilità nelle lavorazioni;

- saldabilità;

- possibilità di facili e veloci collegamenti.

Un aspetto negativo dell'acciaio è la sua degradabilità superficiale, per combinazione chimica del ferro con l'ossigeno, con formazione di ossidi di ferro che formano una sottile pellicola superficiale, la "ruggine". A differenza di quanto avviene in altri metalli, tale pellicola non determina una protezione del materiale dagli agenti esterni (pellicola passivante), ma attacca progressivamente verso l'interno l'acciaio. La corrosione degli acciai si riduce all'aumentare del contenuto in carbonio: la ghisa, infatti, è esente da questo fenomeno. Anche la presenza di rame, cromo e nichel nell'acciaio evitano la formazione della ruggine. Le caratteristiche dell'acciaio possono essere modificate con l'aggiunta nella lega di modeste quantità di altri elementi. Tra gli elementi di maggior impiego vi sono: - il manganese e il silicio, per aumentare la resistenza meccanica dell'acciaio e migliorare la saldabilità;

- il rame, il nichel e il cromo, per migliorare la resistenza alla corrosione.

Gli acciai speciali sono spesso di tipo quaternario, cioè ottenuti oltre che con Fe e C, anche con altri due elementi (acciai nichel-cromo, cromovanadio, silicio-manganese, ecc.). Oltre che dalla composizione chimica, le proprietà dell'acciaio possono essere modificate da particolari trattamenti: la tempera (processo di rapido raffreddamento) e la cementazione (arricchimento di carbonio in appositi forni) che, nell'ordine, garantiscono un indurimento generale e superficiale dell'acciaio. L’acciaio impiegato nelle costruzioni civili appartiene alla categoria dei cosiddetti acciai da costruzione di uso generale, caratterizzati dal fatto che sono messi in opera senza aver subito alcun trattamento termico particolare, cioè allo stato grezzo di laminazione. Per le istruzioni di calcolo, l'esecuzione e la manutenzione delle costruzioni di acciaio si fa riferimento al bollettino ufficiale del CNRA 19 n. 74. Le norme prevedono l'impiego dei tipi di acciaio denominati

e 360, Fe 430, Fe 510 e dei seguenti tipi di profilati: F

- 

Fig.4_Profilati di ferro, schema.

I profilati angolari a lati uguali e disuguali e i profilati a U sono utilizzati, in combinazione con profilati piatti di opportune dimensioni, per la costruzione di travi a sezione composta con collegamento tra i vari elementi mediante saldatura o chiodatura.

Le travi PE e HE sono quelle che consentono di ottenere le più elevate caratteristiche statiche a parità di sezione: sono utilizzate comunemente nell'esecuzione delle colonne di capannoni, I profilati "a C" sono utilizzati come elementi di sostegno nella copertura (arcarecci). I tubi utilizzati nell'edilizia sono costruiti senza saldature (processo Mannesman) con sezioni circolari, quadre e rettangolari. Le lamiere laminate a caldo hanno spessori fino a cinquanta

millimetri e sono impiegate nelle costruzioni edili per la realizzazione di: - profili composti per strutture portanti;

- piastre di fondazione; - piastre di giunzione; - gradini di scale.

Le lamiere laminate a freddo sono più sottili di quelle laminate a caldo, non raggiungendo generalmente più di 2 mm di spessore e sono stampate in lastre ondulate, nervate o grecate (fig. n. mettere schema), in modo da aumentare considerevolmente la resistenza alla flessione ed assicurare le migliori condizioni di ancoraggio con altri materiali (calcestruzzo, coibenti, ecc.).

3.2.2 L’alluminio

È un materiale di utilizzo crescente nel settore agricolo sia nell'edilizia abitativa (porte, doppie finestre), sia nel settore delle colture protette (serre): in entrambi i casi, la leggerezza dei profilati, la buona resistenza meccanica e la loro inattaccabilità dagli agenti atmosferici ne hanno garantita la diffusione nonostante

l maggior costo rispetto all'acciaio. i

3.2.3 Lo zinco

È utilizzato per la zincatura delle lamiere d'acciaio per proteggerle dalla corrosione. Questo processo può essere attuato "a caldo" per immersione totale del pezzo da zincare o "a freddo" per deposizione elettro-statica di zinco sul ferro. Nel settore agricolo è ovviamente preferibile la zincatura a caldo, non solo per le strutture zootecniche, ma anche per le serre, anche se ancor oggi si preferisce

ovente, per motivi economici, il trattamento "a freddo". s

3.3 I MATERIALI ISOLANTI

Sono definiti isolanti i materiali idonei a limitare la trasmissione del calore, del rumore o della corrente elettrica o a impedire il passaggio o l'infiltrazione dell'acqua, si ha cioè la distinzione tra:

- isolanti termici; - isolanti acustici;

- impermeabilizzanti.

3.3.1 Gli isolanti termici

Gli isolanti termici hanno la funzione di limitare la trasmissione del calore attraverso una parete, consentendo di limitare le dispersioni termiche nel periodo invernale e di contenere il surriscaldamento del locale nel periodo estivo. Sono considerati isolanti termici i materiali caratterizzati da una conducibilità termica inferiore a 0,06 W/m· °C.

I materiali isolanti usati nell'edilizia possono essere distinti in: naturali, che si trovano come tali in natura;

artificiali, prodotti dall'uomo.

Ai materiali isolanti naturali appartengono:

- la pomice, roccia effusiva che si trova in abbondanza nel nostro Paese;

- il tufo, anch'esso materiale vulcanico comunemente usato in certe zone d'Italia; - la vermiculite, prodotto a granuli lamellari simile all'argilla;

- 

il sughero, ottenuto dalla corteccia della quercia da sughero.

3.3.2 Materiali isolanti sintetici

I materiali isolanti sintetici sono numerosi ma riconducibili soprattutto a:

- argilla espansa: è un materiale granulare i cui singoli granuli sono costituiti da un resistente involucro esterno che racchiude una struttura interna cellulare leggera formata da numerose cellette non comunicanti tra di loro. Il prodotto è ottenuto per cottura di speciali argille a temperature vicine a quella di fusione (1100-1200 °C). A queste temperature si ha formazione di gas nel materiale, che determina il rigonfiamento della massa, dando luogo alla ''espansione''; questo fenomeno viene prodotto all'interno di un tubo rotante: da ciò deriva la forma sferica e la superficie esterna di particolare resistenza del granulo di argilla espansa. Le caratteristiche fondamentali dell'argilla espansa sono l’incombustibilità e resistenza alle alte temperature, alla compressione, la discreta igroscopicità (può assorbire acqua fino al 15% del proprio peso) ma, al contempo, l’ottima capacità di restituire all'ambiente esterno l'acqua assorbita (per questo è utilizzata come supporto di coltivazione nei bancali delle serre).

Un'altra caratteristica che ha favorito la rapida diffusione dell'argilla espansa è la buona attitudine a "legare" con il cemento formando con questo calcestruzzo

leggero, termicamente isolante. L'argilla espansa ha granulometria variabile da O a 20 mm (Tab.18).

- Tab.18_Caratteristiche dell’argilla espansa.

- lana di vetro: è un materiale ottenuto dalla filatura del vetro ed è commercializzata alla rinfusa, in materassini trapuntati o in pannelli o coppelle rese rigide per additivazione di resine termoindurenti. Le caratteristiche principali della lana di vetro sono, oltre alla bassa conducibilità termica, l'elevata resistenza alle alte temperature (500 °C), l'elasticità e l'inalterabilità nel tempo.

- lana di roccia: è un materiale ottenuto dalla fusione di rocce silico-alluminose di origine vulcanica; è commercializzata alla rinfusa, in materassini e pannelli, come la lana di vetro.

- polistirolo espanso: è ottenuto generalmente per espansione a vapore; è un prodotto di uso corrente di buone caratteristiche isolanti adottabile per temperature non superiori a 50°C; si presta molto bene nel campo delle applicazioni frigorifere.

- polietilene espanso: è un materiale a celle chiuse, ad alto potere isolante, impermeabile al vapore e resistente nel campo di temperature (-90°C +90 °C). È utilizzato in teli ed è adottato soprattutto per l'isolamento sia termico sia acustico dei pavimenti. Nella versione a una faccia alluminizzata è adottabile per l'isolamento dei radiatori.

- poliuretano espanso: è il materiale presente sul mercato nelle più numerose soluzioni, sia in lastre, sia sotto forma di schiume da effettuare sul posto. Secondo le caratteristiche della miscela originale sono possibili diversi risultati: quelle normali hanno una resistenza fino a +100 °C e ottima conducibilità termica (=0,02 W/m·°C).

3.4 IL TETTO

La copertura di un fabbricato può essere attuata con strutture ad arco (o volta) o con i comuni tetti piani. La prima soluzione interessa il settore delle costruzioni rurali solo per qualche applicazione in campo zootecnico. Per "tetto piano" si intende la copertura di un fabbricato realizzata con una o più superfici piane inclinate, denominate "falde" o "spioventi". Secondo il numero di falde, i tetti si suddividono in:

- tetto semplice a una falda; - tetto a due falde, "a capanna"; - tetto a quattro falde, "a padiglione".

Il tetto è costituito da due elementi: - la struttura portante;

- 

la copertura.

3.4.1 La struttura portante

La struttura portante di un tetto viene normalmente realizzata con le stesse modalità adottate per i solai piani; la tipologia più in uso per l'edilizia abitativa è quella mista in cemento armato più laterizio. L'armatura viene di solito effettuata secondo le linee di massima pendenza. I problemi statici della struttura del tetto, così come quelli del solaio sottostante, sono indubbiamente di minore importanza rispetto a quelli dei solai dei piani inferiori essendo minori i carichi da sopportare, soprattutto se lo spazio delimitato tra copertura e solaio non è utilizzato, per cui i carichi di esercizio sono nulli. Per la struttura del tetto si può considerare un carico totale massimo di 300 daN/m2 in proiezione orizzontale. Conseguentemente il suo spessore è inferiore a quello dei normali solai: per luci non superiori a sei - sette metri si opera usualmente con strutture di dodici - sedici

entimetri. c

3.4.2 La struttura del tetto per edifici in acciaio

Nelle costruzioni di acciaio, come ad esempio nei fabbricati zootecnici, fienili, magazzini e serre, in cui la luce supera spesso i dieci metri senza appoggi

intermedi, si ricorre a travi, disposti nel senso della minor luce del fabbricato, che possono essere di tipo reticolare (capriate) o a sezione piena; in tal caso è presente un elemento di collegamento orizzontale trasversale tra le estremità delle falde per meglio assorbire la spinta della struttura. L’interasse delle travi, corrispondente all'interasse delle colonne, è pari generalmente a quattro – sei metri. Oltre che dalle travi, la struttura di copertura è costituita da una serie di profilati longitudinali “terzere" o "arcarecci") su cui si ancora la copertura. La distanza tra

li "arcarecci" è strettamente legata al tipo di copertura. g

3.4.3 La struttura del tetto in edifici di cemento armato

Il tipo di copertura nei capannoni realizzati in cemento armato dipende essenzialmente dal grado d’isolamento richiesto nel locale interno, da cui dipende, d'altra parte, anche la tipologia del fabbricato. Con strutture più leggere è spesso prevista la sola soluzione ad arcarecci con sovrastante manto di copertura in lastre

ndulate in fibrocemento. o

3.4.4 La copertura del tetto

I materiali impiegati nella copertura del tetto sono molti: _ tegole in legno ("scandale");

_ tegole in laterizio; _ tegole in calcestruzzo; _ lastre in materiale plastico; _ lastre in lamiera.

La scelta è spesso influenzata non solo da esigenze tecniche, ma anche dalla radizione.

t  

3.4.5 Le tegole di cemento

La copertura in tegole di cemento è in fase di progressiva espansione grazie soprattutto alla maggiore impermeabilità del manufatto e alla disponibilità di una più vasta gamma di colori che ne ampliano le possibilità decorative. Le tegole di cemento sono presenti sul mercato in diversi modelli, caratterizzati da una massa leggermente superiore a quella delle tegole in cotto (45-55 kg/m2 contro i 40-45

kg/m2 del cotto). La posa in opera può essere eseguita con pendenze comprese tra n minimo del 10% e un massimo del 100%.

u  

3.4.6 Le lastre in fibrocemento

La copertura in lastre è molto usata nell'edilizia per motivazioni di ordine economico, per la facilità di montaggio e per la possibilità d’impiego anche con pendenze inferiori a quelle necessarie per le tegole in laterizio o cemento. Infatti, la pendenza limite inferiore d’impiego delle lastre è del 10-15%, essendo minori i problemi d’infiltrazioni d'acqua, date le maggiori dimensioni delle lastre rispetto alle tegole e data la consistente sovrapposizione tra le lastre in senso longitudinale (20-25 cm circa), pur essendo limitata quella in senso trasversale (5 cm circa). Per pendenze inferiori è necessaria, invece, la sigillatura delle giunzioni. Anche la posa in opera è più agevole delle tegole e può essere compiuta dallo stesso agricoltore con semplici tirafondi o ganci sagomati fissati su travettI trasversali in legno posti generalmente con interasse di uno o due metri. Le lastre in fibrocemento sono ottenute dalla lavorazione di un impasto di cemento Portland e di fibre inorganiche; sono molto usate nel settore agricolo per:

- la ridotta massa, dell'ordine di 13-18 kg/m2;

- la facilità di montaggio, data l'elevata distanza dei supporti (1 m circa uno dall'altro);

- le buone caratteristiche meccaniche: sono in grado di sopportare i normali carichi a compressione; sopportano bene la grandine, tranne le grandinate eccezionali; si rompono, però, con facilità per urti accidentali (soprattutto nelle fasi di trasporto e montaggio).

Le lastre ondulate più comuni hanno una larghezza di un metro circa, e una lunghezza variabile da uno a tre metri circa; l'altezza standardizzata dell'onda è di 48 e 51 mm, con passo di 146 e 177 mm (norme UNI). Le lastre ondulate sono oggi prodotte anche con interposti rinforzi di polipropilene: nel caso di rottura del manto cementizio il rinforzo è in grado di supportare la lastra proteggendo così gli eventuali operatori sottostanti. Oltre alle lastre ondulate sono utilizzate anche lastre a profili a onde intervallate da un tratto rettilineo finalizzate alla realizzazione di soffittature; sono molto più leggere delle precedenti, dato che la loro funzione è solo quella di sostenere il peso del materiale di isolamento termico sovrapposto. Con il fibrocemento si realizzano anche coperture portanti, idonee a

coprire luci fino a 8 m circa: sono realizzate con armatura disposta ongitudinalmente.

l  

3.4.7 Le lastre di copertura metalliche

Nella copertura dei fabbricati agricoli le lastre metalliche hanno un ruolo non trascurabile, non solo per i capannoni di servizio, ma anche per le abitazioni. Gli aspetti positivi di questo sistema di copertura sono riconducibili essenzialmente al limitato peso, alla facilità d’installazione (date le grandi dimensioni delle lastre) e alla possibilità di compierla con qualsiasi pendenza, a partire dal 5% circa. Oltre alle comuni lastre ondulate o grecate di acciaio zincato, che obbiettivamente presentano l'aspetto negativo dell’aggressione chimica da parte degli agenti atmosferici, e a quelle normali in rame o in alluminio (di limitata diffusione pratica per il loro elevato costo), sono sul mercato lastre d'acciaio pretrattato e preverniciato, stampate con sagomatura simile a quella della copertura in laterizio. Anche lastre in alluminio preverniciato e in rame sono oggi prodotte con lo stesso profilo; variano solo le masse unitarie della copertura che passano dai 2,7 kg/m2 della lastra in alluminio ai 5,3 kg/m2 della lastra di acciaio preverniciato e ai 6,3 kg/m2 della lastra in rame. Interessanti per particolari applicazioni sono anche i pannelli isolati in lastre di acciaio zincato e preverniciato, utilizzabili come

operture portanti per luci limitate. c

3.5 LE PAVIMENTAZIONI

Le pavimentazioni di un centro aziendale interessano oltre che le aree coperte anche alcune zone esterne, come silos, concimaie, vasche per liquami e altre

trutture. s

3.5.1 Le pavimentazioni interne.

La pavimentazione della stalla si realizza generalmente con massetto cementizio dello spessore di 8-10 cm, su sottofondo di 10-20 cm di ghiaia. Nelle stalle a stabulazione libera, al fine di rendere la pavimentazione meno sdrucciolevole, è

necessario rendere ruvida la superficie dopo la messa in opera; quest’operazione, che prende il nome di "fratassatura", può essere eseguita anche con una semplice scopa rigida. Per la zona di decubito degli animali (cuccette e poste), per rendere più confortevole l'alloggio all'animale, sarebbe preferibile aggiungere alla pavimentazione materiali isolanti quali polistirolo, argilla espansa, pomice o altro. Lo spessore del massetto, in tal caso, passerà a 10-15 cm circa. In alternativa al cemento è possibile adottare il rivestimento superficiale in laterizio; in questo caso è preferibile disporre i mattoni di taglio, per garantire una maggiore resistenza al calpestamento.

La pavimentazione dei capannoni aziendali si attua con modalità diverse a seconda della percorribilità o meno con i mezzi meccanici e della destinazione d'uso. Nel caso di ricoveri attrezzi, mangimifici, ecc., la pavimentazione è armata con interposizione di una rete elettrosaldata d'acciaio e realizzando un massetto dello spessore di circa 15-20 cm; per le pavimentazioni soggette a minori sollecitazioni è sufficiente una pavimentazione analoga a quella usata per le stalle.

3.5.2 Le pavimentazioni esterne

Nel caso, invece, di presenza di macchine particolarmente pesanti o soggette a vibrazioni è necessario realizzare una fondazione in cemento armato, idonea a sopportare i carichi statici e di esercizio. Nei capannoni per lo stoccaggio di cereali la pavimentazione è realizzata in c.a. il cui spessore e le armature sono proporzionali all'altezza del cumulo: per altezze medie di 4-5 m lo spessore del massetto è dell'ordine di 12 - 15 cm.

Le pavimentazioni dei silos, delle concimaie e delle vasche per lo stoccaggio dei liquami sono generalmente realizzate con cemento armato, con una o due reti elettrosaldate, secondo il carico e le sollecitazioni previste. Le pavimentazioni più soggette a sollecitazioni a compressione sono quelle delle vasche per i liquami seguite, nell'ordine, da quelle dei silos e delle concimaie. Sotto l'aspetto delle sollecitazioni di esercizio sono, invece, più gravate le pavimentazioni dei silos, sulle quali si spostano i mezzi meccanici adibiti alla sistemazione e compattazione del prodotto (spesso trattori cingolati). Notevoli sollecitazioni si hanno anche nelle vasche di stoccaggio dei liquami se questi sono sottoposti a trattamenti aerobicì.