Calcestruzzo e Cemento Armato_08_09

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CALCESTRUZZO E CEMENTO ARMATOPRODUZIONE-TECNOLOGIA-SETTORI DI IMPIEGO

Prof. Arch. Domenico D’Olimpio

Corso di Tecnologie dell’Architettura

A.A. 2008-2009

Cemento: Legante Idraulico prodotto per mezzo della cottura di calcare e sostanze argillose sino a clinkerizzazione (silicato idraulico di calcio)+ sotanze che ne regolarizzano il processo di idratazione.

Principali tipi di cemento:

“Portland”= Ottenuto per macinazione di clinker + gesso o anidride

“Pozzolanico”= con aggiunta di pozzolana

“D’altoforno”= con aggiunta di loppa basica d’ altoforno.

“Alluminosi”= Ottenuti da alluminati idraulici di calcio

Calcestruzzo: Conglomerato composto da una miscela di Legante (Cemento) Inerti e Acqua. Attualmente il calcestruzzo è classificato in base alla resistenza caratteristica di rottura a compressione che varia comunemente da 250 (Normali) a 400 Kg/cmq (ad alta resistenza)

Cemento Armato: Tecnologia che consiste nell’ uso contemporaneo di acciaio e calcestruzzo per la realizzazione di un componente edilizio che possa resistere sia a trazione che a compressione

La storia del calcestruzzo inizia con l’ architettura della Roma Antica che sviluppa la tecnica del conglomerato cementiziomescolando calce acqua ed inerti vari (pozzolana, ghiaia, sabbia, frammenti di laterizi). Il calcestruzzo veniva usato principalmente per la realizzazione delle murature portanti a “sacco” . L’ esempio più eclatante dell’uso del calcestruzzo è rappresentato dalla volta del Pantheon, interamente realizzata in conglomerato monolitico gettato a strati con un contenuto di inerti differenziato per ottenere il progressivo allegerimento della volta dall’ imposta verso la sommità. All’ inizio dell 1800 vengono brevettate le prime tecniche di produzione del “Moderno” Cemento Portland. Il Cemento Armato viene cominciato ad usare in modo esteso a cavallo del 1900 su impulso di pionieri come Hennebique e Maillart.

Tecnologia del Calcestruzzo di Roma Antica

Invenzione del Cemento Portland

Sviluppo della tecnologia del Cemento Armato

Sviluppo della Prefabbricazione

Cemento Armato Pre e Post-Compresso

“Ferrocemento” (Nervi), volte sottili.

Cementi Speciali

“Eco-calcestruzzi”

III° sec. A.C

1796-1844

1850-1892

XXI secolo

IMPIEGHI DEL CEMENTO E DEL CALCESTRUZZO

Malte cementizie: per realizzare allettamenti di murature, intonaci, ecc.Calcestruzzi: per realizzare strutture di Cemento armato e Precompresso.

Il c.a e il c.a.p. vengono utilizzati sia per la realizzazione di Strutture portanti (pilastri, travi, setti, piastre, volte) che di tamponamento (pannelli):

prefabbricate: realizzate in un luogo diverso da quello in cui assolveranno alla loro funzione (fuori opera)

semiprefabbricate: le strutture, parzialmente realizzate, vengono messe in opera e poi completate con l’ eventuale armatura integrativa e un getto di completamento

gettate in opera: le strutture vengono realizzate direttamente nel punto dove assolveranno la loro funzione (in opera)Il calcestruzzo non armato trova un largo impiego per la realizzazione di Blocchi forati da costruzione, Massetti, Magroni, Pavimentazioni interne ed esterne (pavimentazioni monolitiche,marmette, autobloccanti), Manufatti per l’ arredo urbano, con o senza l’aggiunta di additivi, resine e materiale inerte di vario tipo (argilla espansa,pietre, vetro, resine, materiali organici)

SETTORI DI IMPIEGO

- 1. Protezione ambientale, strutture di contenimento, ecc.

- 2. Opere infrastrutturali (opere stradali, ponti, viadotti, gallerie)

- 3. Costruzioni edilizie

- 4. Elementi e componenti di arredo urbano

1. Protezione ambientale,strutture di contenimento, ecc.

2. Opere infrastrutturali(opere stradali, ponti, viadotti, gallerie)

2. Opere infrastrutturali (opere stradali, ponti, viadotti, gallerie)

3. Costruzioni edilizie – il calcestruzzo non armato

3. Costruzioni edilizie – il calcestruzzo armato

a. Strutture prefabbricate in c.a. o c.a.p:di tamponamento: pannelli sandwich;

di fondazione: pali, plinti, travi rovesce;

di elevazione:

•Lineari: pilastri, travi

•Piane: setti portanti (sandwich o monolitici), piastre-solaio, volte

•Tridimensionali: pareti ad angolo, insieme pareti-solai ecc..

b. Strutture semi-prefabbricate:(le strutture semiprefabbricate assolvono spesso anche alla funzione di cassero per il getto integrativo)

di fondazione: pali cavi

di elevazione:

•Elementi componibili: blocchi cavi in cls., blocchi cassero in materiali vari.

•Lineari: pilastri cavi, travi, travetti-solaio (a traliccio, in c.a.p., in c.a. e laterizio)

•Piani: piastre-solaio a predalles,in laterizio e c.a., in laterizio e legno, alveolari in c.a.p,pannelli cavi, pannelli autoportanti metallici per solai.

Travetti prefabbricati in c.a. e laterizio

Predalles

Piastre-solaio alveolari in c.a.p.

Piastre solaio in c.a. , poliuretano espanso e legno lamellare

Sistema a pannelli-setti portanti e di tamponamento

Esempio di Sistema a pilastri e piastre di solaio

Strutture prefabbricate

Vantaggi

Organizzazione del cantiere,velocità di esecuzione dell’ opera

Costi finali contenuti

Controllo di qualità dei manufatti in fase di produzione

Svantaggi

Scarsa flessibilità formale e dimensionale (in particolare per la prefabbricazione “pesante”)

Rischi di scarsa qualità estetico-formale

Criticità dei punti di giunzione

Strutture semiprefabbricate

Vantaggi

Leggerezza, facilità e velocità di messa in opera

Sicurezza del cantiere

Costi finali contenuti

Controllo di qualità dei manufatti in fase di produzione

Svantaggi

Criticità nell’ integrazione-collegamento delle armature ed esecuzione dei getti di completamento

Tecniche di realizzazione cemento armato in opera:

1: Realizzazione della forma (casseri o casseforme)

2: Disposizione delle armature

3: Getto e costipamento del conglomerato

4: Fase di Maturazione del getto

5: Disarmo (nel caso dei casseri reimpiegabili)

Tecnica alternativa: “a spruzzo” su rete di acciaio a maglia fine. (1°esempio “sprayhouse” di J.Johansen 1954)

ASPETTI PROCEDURALI-OPERATIVI

Una volta messi in opera i casseri è il momento di disporre le armature metalliche. A questo riguardo si raccomanda di:

•pulire accuratamente dalla ruggine tutti i ferri;

•disporre le armature nella posizione progettata con la massima attenzione;

•sovrapporre i ferri nei punti di giunzione per almeno 20 diametri e per un minimo di 15 cm(diametro uguale a 5 volte il diametro del tondino) oppure riunirli con manicotto filettato o saldatura elettrica. La prosecuzione delle barre deve essere deviata in zona compressa;

•sfalsare le interruzioni;

•nelle membrature tese unire con manicotto filettato;

•mantenere una distanza tra le barre metalliche di almeno cm 2;

•le barre piegate devono avere nelle piegature un raccordo circolare di raggio non minore di 6 volte il diametro.

•non piegare i ferri a caldo

•spalmare con boiacca di cemento i ferri prima del getto

Casseri reimpiegabili Ad elementi semplici coordinabili per realizzare fondazioni, pilastri, travi, volte, setti: tubi di cartone, tavole legno, pannelli metallici, pannelli misti.

Sistemi complessi statici che realizzanno contemporaneamente il getto di setti e solai : banches e tables, demi-tunnel, tunnel (in disuso).

Sistemi complessi dinamici: casseri automontanti (utilizzato per la realizzazione di edifici a torre).

Casseri “a perdere”Ad elementi semplici coordinabili: per realizzare pilastri, setti, p\areti: pannelli di fibre di legno o materiale plastico (schiume e resine espanse). pannelli di lamiera grecata semplici o a sandwitch (per i solai).

Sistemi di elementi complessi:per la realizzazione di pareti portanti: elementi modulari cavi assemblabili, in genere in calcestruzzo alleggerito, materiale plastico espanso, schiume dure o fibre di legno mineralizzate. Possono rientrare in questa categoria anche le strutture semiprefabbricate per pilastri e solai.

Che realizzano procedimenti costruttivi completi: ad esempio pannelli di rete tridimensionale e anima in schiuma poliuretanica(tecnica di realizzazione a “proiezione di malta cementizia strutturale”).

Sistema a Tunnel

Cassaforma di cartone per pilastri circolari

Cassaforma per setti

Sistemi ad elementi di fibra di legno mineralizzata

Casseforme per setti

In poliuretano e rete elettrosaldata

La maturazione:La superficie del getto deve essere mantenuta umida per almeno 3 giorni, in caso di alte temperature e bassa umidità per tutto il periodo di maturazione. (l’ umidità riduce il fenomeno del ritiro del conglomerato)

Nel caso di rischio di gelate, proteggere il getto dal gelo attraverso la copertura con appositi teli e/o riscaldamento convapore.

Proteggere le superfici dall’irraggiamento diretto in estate

Evitare di mettere sotto carico le strutture in fase di maturazione

Il disarmo:

Il disarmo dovrà avvenire, a giudizio del direttore dei lavori, quando la resistenza del conglomerato avrà raggiunto il valore necessario in relazione all’ impiego della struttura.

Si consiglia comunque che, nelle migliori condizioni atmosferiche e con conglomerato di cemento normale, il disarmo non possa avvenire prima di:

Sponde di travi e pilastri: 3 giorni

Armature di solette di modesta luce: 10 giorni

Puntelli e centine di travi, archi e volte: 24 giorni

Casseri di strutture a sbalzo: 28 giorni

Fenomeni di degrado

•Porosità superficiale

•Distacco dei copriferri

•Perdita di aderenza tra conglomerato e armature con conseguente decadimento delle prestazioni statiche del manufatto.

•Sfarinamento o Sfogliamentosuperficiale

•Microfessurazioni

•Crepe

4. Elementi e componenti per l’arredo urbano

CARATTERISTICHE ESTETICHE E DI “TEXTURE” SUPERFICIALE DEL CALCESTRUZZO

Calcestruzzo e Cemento Armato_08_09

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