18-AT_Struttura Portante_Elevazione-Pareti portanti_12-13.pdf - Corso Architettura Tecnica

Prof. Ing. Francesco Fulvi [email protected]

18-STRUTTURA PORTANTE STRUTTURA DI ELEVAZIONE – PARETI PORTANTI

Corso di Architettura Tecnica a.a. 2011-2012

Università degli Studi di Parma Facoltà di Ingegneria

Corso di Laurea in Ingegneria Civile e Ambientale

Corso di Architettura Tecnica a.a. 2012/2013

Prof. Francesco Fulvi STRUTTURA PORTANTE STRUTTURA DI ELEVAZIONE – PARETI PORTANTI

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SCHEMA DI CLASSIFICAZIONE DEL SISTEMA TECNOLOGICO (UNI 8290)



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LA STRUTTURA SI INDENTIFICA QUASI COMPLETAMENTE CON L’EDIFICIO NELLA CULTURA COSTRUTTIVA PRE-‐MODERNA. Non esiste quasi separazione tra elemenH struIurali ed elemenH di completamento, finitura, chiusura e parHzione.

La separazione e la classificazione degli elemenH struIurali rispeIo ad involucro e parHzioni è un conceIo della cultura costruRva moderna. La riconoscibilità degli elemenH costruRvi è conseguenza della riconoscibilità delle funzioni specifiche di ogni singolo elemento.

STRUTTURA DI ELEVAZIONE



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LA STRUTTURA E’SEMPRE CHIARAMENTE RICONOSCIBILE NELL’EDIFICIO MODERNO

NE CONDIZIONA O NE ASSECONDA LA FORMA CONVIVE O SI INDENTIFICA CON ALTRI ELEMENTI TECNICI E COSTRUTTIVI SUPPORTA IN MODO INDIPENDENTE ALTRI ELEMENTI TECNICI E COSTRUTTIVI

La SPECIALIZZAZIONE degli elemenH tecn ic i s t ruIura l i der iva da l la specializzazione delle PRESTAZIONI DEI MATERIALI, quindi dall’evoluzione della ricerca tecnica e della capacità di calcolo struIurale derivata dalla maggiore conoscenza del le proprietà dei materiali.



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Le StruIure di elevazione

L’insieme delle unità tecnologiche e degli elemenH tecnici avenH funzione di sostenere i carichi del sistema edilizio, trasmeIendoli alle struIure di fondazione, e di collegarne staHcamente le sue parH. Definizione (Uni 8290)

Criteri di classificazione La uni 8290 arHcola l’unità tecnologica 1.2. STRUTTURE DI ELEVAZIONE in : 1.2.1. StruIure di elevazione verHcale 1.2.2. StruIure di elevazione orizzontali e inclinate 1.2.3 StruIure di elevazione spaziali La classificazione proposta dalla norma è sempre una classificazione di caraIere funzionale.



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RequisiH connotanH •  Resistenza meccanica

carico di neve azione del vento azioni sismiche

•  Sicurezza al fuoco •  Benessere termoigrometrico •  Benessere acusHco •  Durabilità •  Integrabilità degli elemenH tecnici •  Conformabilità degli spazi •  Protezione dagli agenH esterni



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Le struIure in elevazione sono comunque anche individuabili per morfologia e caraIerisHche costruRve, e quindi organizzaH in diversi sistemi costruRvi, ovvero: •  SISTEMI COSTRUTTIVI CONTINUI •  SISTEMI COSTRUTTIVI PUNTIFORMI •  SISTEMI COSTRUTTIVI MISTI



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STRUTTURA A PARETI PORTANTI



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STRUTTURA A PARETI PORTANTI



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STRUTTURA A TELAIO



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STRUTTURA A TELAIO STRUTTURA A TELAIO



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SISTEMI COSTRUTTIVI CONTINUI in parHcolare gli elemenH costruRvi che si possono realizzare sono: •  MURATURA ORDINARIA: laterizi, pietra naturale, blocchi di calcestruzzo •  MURATURA ARMATA: laterizi •  CALCESTRUZZO ARMATO: pareH portanH in c.a. geIato in opera, pannelli

prefabbricaH in c.a. •  STRUTTURE IN LEGNO: pareH leggere a intelaiatura lignea realizzae in opera,

pannelli prefabbricaH



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SISTEMI CONTINUI Criteri di progeIazione I sistemi struIurali conHnui sono sistemi caraIerizzaH da una grossa RIGIDITA’, dovu ta a l l e c a r aIe r i sHche de l l a progeIazione struIurale degli elemenH. La necessaria CONTINUITA’ degli elemenH struIurali di quesH sistemi condiziona l’intera progeIazione dell’edificio. Interviene su: PROGETTAZIONE •  ARCHITETTONICA •  IMPIANTISTICA •  GESTIONALE E DI CANTIERE



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Sistemi CostruRvi ConHnui Le tecnologie principali di questo Hpo di sistemi costruRvi sono due: •  LA MURATURA •  IL CEMENTO ARMATO

in parHcolare sono individuabili sistemi conHnui in: •  MURATURA PORTANTE •  MURATURA PORTANTE ARMATA •  CALCESTRUZZO ARMATO



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STRUTTURE A PARETI PORTANTI

a) StruIure a pareH portanH Longitudinali 1-‐ pareH esterne; 2 – pareH interne; 3 – pareH di irrigidimento b) StruIure a pareH portanH Trasversali 1 – pareH esterne; 2 – pareH interne; 3 – pareH di irrigidimento c) StruIure di Hpo cellulare d) StruIure con impalcaH sospesi a un nucleo centrale in pareH portanH.



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a) PareH cosHtuite da un singolo strato di materiale conHnuo omogeneo; b) PareH cosHtuite da elemenH di piccole dimensioni disposH a singolo strato; c) PareH cosHtuite da elemenH di piccole dimensioni disposH a doppio strato; d) PareH cosHtuite da elemenH bidimensionali a singolo strato; e) PareH cosHtuite da un’intelaiatura fiIa di elemenH monodimensionali con uno strato di irrigidimento struIurale esterno.



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Nel passato veniva usata praHcamente sempre la cosiddeIa muratura conHnua. Dai tempi dei Romani, ad anche prima, si è sempre uHlizzata, quindi è stata collaudata e studiata per migliaia di anni. Esistono diversi Hpi di muratura che possono essere classificaH in base al materiale (pietrame, laterizio, calcestruzzo) ed alla tecnologia di assemblaggio (calcestruzzo geIato oppure a blocchi).



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STRUTTURE A MURATURA PORTANTE

Le prime forme di struIure portanH uHlizzate dall’umanità erano a struIura portante. I materiali uHlizzaH -‐ pietre, laterizi, malte, calcestruzzi – sono tuR caraIerizzaH dall’avere scarsa resistenza agli sforzi di trazione. Nonostante questo limite le architeIure la maestria la progressiva conoscenza delle tecniche di calcolo e di realizzazione ha permesso la realizzazione di edifici di vasta dimensione con spazi interni ampi.

Piramide di Cheope XXVI sec. A.C. Il “Pont du Gard 20 A.C.



21 Il Pantheon a Roma, 128 D.C. Cupola di calcestruzzo su muratura in laterizio



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Le chiese romaniche



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La cupola del Duomo di Firenze, 1436. Brunelleschi progeIa un sistema costruRvo che prevede una doppia cupola e una disposizione dei maIoni a “spina pesce” che permeIe di realizzare la cupola in muratura, ad oggi, più grande del mondo.



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Le caIedrali goHche: gli archi rampanH permeIono di ridurre sensibilmente gli spessori delle murature permeIendo l’apertura di ampie finestrature: la luce entra nell’edificio! Inoltre consentono l’usodi pilastri di forma slanciata.



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Antoni Gaudì, nel progeIare la cripta per la colonia Güell (1915), sperimentò la tecnica “funicular” per calcolare le esaIe geometrie degli archi derivanH dalle forze sollecitanH



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Il muro portante è quell’elemento di confine o di parHzione che oltre alla funzione di arHcolare lo spazio assicura la stabilità dell’edificio, quindi è in grado di resistere ai carichi verHcali ed alle spinte orizzontali. Alla funzione struIurale è associata quella di isolamento termico ed acusHco.

Definizione di muro portante



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Oggi il laterizio viene sovente impiegato nella realizzazione di chiusure verHcali senza assolvere funzioni portanH, ma come elemento di tamponamento, o con valenze esclusivamente esteHche.

Edificio residenziale a Parigi Renzo Piano 1987 – 1991



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CosHtuzione delle murature

Nelle murature tradizionali, la malta ha funzione di collegamento tra gli elemenH resistenH, di compaIamento della muratura e di trasmissione e riparHzione dei carichi.

Materiale resistente PIETRA LATERIZIO

Materiale di collegamento e redistribuzione dei carichi MALTA



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Il materiale principale cosHtuente la muratura portante deve essere scelto in funzione della sua resistenza, della impermeabilità, durevolezza, tenacità, lavorabilità, inalterabilità (gelo, …). Il materiale principale deve essere conformato in modo omogeneo. La malta deve essere confezionata in modo da essere resistente ed aderente al materiale scelto. La costruzione deve avvenire per straH orizzontali a disposizione incrociata dei diversi elemenH, in modo da garanHre un adeguato livello di distribuzione dei carichi e di collaborazione tra i diversi elemenH.



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MALTA

Il suo uso ha origini anHche ed ha consenHto l’uHlizzo di materiale lapideo di piccole dimensioni. Il suo impiego ha migliorato la struIura, rendendo solidali i conci e non facendo dipendere dalla forma e dalla lavorazione del concio la riparHzione dei carichi. Serve per evitare contaR puntuali tra i conci, che possono generare carichi eccessivi. Lo spessore dello strato varia tra i 5 ed i 20 mm.



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MALTE AEREE presa ed indurimento avvengono esclusivamente in ambiente areato (leganH aerei: calci aeree e gesso). MALTE IDRAULICHE presa ed indurimento avvengono anche in totale assenza di aria, come nel caso delle murature di fondazione oppure di elevato spessore (leganH idraulici: calci idrauliche, agglomeraH cemenHzi, cemenH).

MALTE AEREE E MALTE IDRAULICHE



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•  Muratura uniforme in laterizio

•  Muratura a sacco

•  Muratura mista (pietra e laterizio)

•  Muratura in pietra

•  Informe (con o senza malta)

•  Squadrata (conci squadraH, bugnaH,…)

•  Muratura in conglomerato

•  In geIo (armato o non)

•  BloccheR geIaH fuori opera



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SISTEMI CONTINUI IN MURATURA IN PIETRA

La struIura è realizzata con una muratura in pietra arenaria a spacco

Artau SCRL, Casa d’abitazione unifamiliare, Mont-‐Malmédy, Francia



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Gilles Perroudin, Wine Cellar, Chemin des Salines, Vauvert, Francia

SISTEMI CONTINUI IN MURATURA IN PIETRA



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Materiale impiegato: calcare di Hpo molassa conchiglifera con densità 1800 kg/m3

Dimensione di blocchi 52 x 105 x 220 cm Peso di ciascun blocco: 2,5 tonnellate



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SISTEMI CONTINUI IN MURATURA IN LATERIZIO

Intorno al XVIII secolo si sono cominciaH a realizzare edifici in muratura solamente con laterizio, abbandonando altre tecniche miste (laterizio e pietra). Ciò ha consenHto una progressiva riduzione dello spessore della muratura stessa: – Edifici correnH: 2 teste al piano più alto, 1 testa in più per ogni piano soIostante – Edifici nobili: 3 teste per i 2 piani più alH e 1 testa in più per ogni piano soIostante



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Scarsa flessibilità distribuHva

Lunghezza dei tempi di realizzazione

Pochi problemi di isolamento termico

Scelta delle fondazioni obbligata (conHnue e quasi sempre direIe)

Ricadute progeIuali e distribuHve dell’impiego di murature portanH



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L’uso del maIone coIo pieno risale al periodo augusteo dell’Impero Romano. Per migliaia di anni ha rappresentato l’elemento portante per eccellenza in edilizia (maIone pieno). L’introduzione di nuovi materiali (ad es. calcestruzzo) ne ha modificato la funzione costruRva, da elemento portante ad elemento di tamponamento.

MATTONE



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Scegliere laterizio resistente. Avere una buona malta (resistente, tenace ed aderente); spessore medio circa 1 cm. Bagnare i maIoni prima di meIerli in opera (per mantenere le caraIerisHche della malta). Lavorare per straH orizzontali. Sfalsare i giunH sia nel paramento che nello spessore del muro. Limitare il numero di frazioni di maIoni ed avere il maggior numero di maIoni in chiave o di punta.

SISTEMI CONTINUI IN MURATURA IN LATERIZIO



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Terminologia delle murature in laterizio



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Metodo di posa di una muratura (muro ad una testa)



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Le dimensioni di un edificio in muratura di laterizio sono determinate dalla modularità data dal formato dei laterizi e dallo spessore dei giunH di malta. Per ogni parete deve essere calcolato anche il numero esaIo di maIoni e di giunH.



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S = (l x n) + (n – 1) – S: spessore totale muratura – l: larghezza maIone (testa) = 12 cm – n: numero di teste

2 teste = 25 cm 3 teste = 38 cm 4 teste = 51 cm

Una muratura portante non ha mai spessore inferiore a 25 cm (lunghezza del maIone = 2 teste



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TESSITURA GOTICA



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TESSITURA OLANDESE



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TESSITURA A CROCE



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TESSITURA A BLOCCO



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TESSITURA DI TESTA



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Esempi di disposizione dei laterizi in una muratura



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Le norme impongono che i muri siano collegaH fra di loro mediante idonei ammorsamenH e che i solai siano collegaH con i muri mediante cordoli in c.a. per ogni piano e in fondazione. In zona sismica, gli elemenH resistenH dei solai devono essere ancoraH ai cordoli per una dimensione pari ad almeno 1/2 della larghezza del cordolo stesso. I cordoli devono essere opportunamente dimensionaH in funzione dello spessore della muratura.



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Alcune fasi della posa in opera. Durante la costruzione sono molto importanH il controllo della orizzontalità dei corsi e la correIa realizzazione degli angoli.



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MURATURE A SACCO

Molto diffusa negli edifici storici CosHtuita da: 2 straH perimetrali in laterizio o materiale lapideo (≥ 12 cm) materiale coerente oppure incoerente all’interno dei 2 straH perimetrali



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RIEMPIMENTO DELLE MURATURE A SACCO

Il materiale incoerente può essere cosHtuto da terra, fango e pietrame e può cadere se praHco un foro nella muratura. Il materiale coerente è in genere più ordinato e cementato e quindi tende a rimanere più stabile anche in presenza di fori nella muratura.

PROBLEMI CHE POSSONO INTERESSARE LE MURATURE A SACCO

Infiltrazione d’acqua (che può sciogliere i sali carbonaH delle malte ed alterare la capacità portante della muratura). Cedimento del materiale di riempimento e conseguente spanciamento della muratura. Aumento dei sovraccarichi accidentali per il cambiamento di desHnazione d’uso.



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PRINCIPALI TECNICHE DI INTERVENTO

tecnica scuci-‐cuci (dal basso verso l’alto o viceversa): •  interrompo uno dei due paramenH murari (esterno o interno), consolido

localmente la muratura (materiale di riempimento e paramento), richiudo; •  applicazione di HranH in acciaio che tengano uniH i due paramenH murari; •  iniezione di malte per consolidare la struIura, tecnica parHcolarmente

diffusa negli Anni Sessanta (intervento che non dava garanzie, in quanto eseguito al “buio”).


Prof. Francesco Fulvi TECNOLOGIE DEI MATERIALI DA COSTRUZIONE PIETRE ARTIFICIALI, LATERIZI

FONTE CASACLIMA

SISTEMI CONTINUI IN MURATURA MONOSTRATO IN BLOCCHI CASSERO LEGNO CEMENTO



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SISTEMI CONTINUI IN MURATURA BLOCCHI DI CLS ALLEGGERITO






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CaraIeri principali di una muratura portante in blocchi di calcestruzzo

Estrema versaHlità formale

Stabilità meccanica Tenuta al fuoco Inerzia termica Isolamento acusHco e durabilità




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La muratura armata è caraIerizzata dalla presenza di armature metalliche verHcali e orizzontali inserite nella muratura al fine del reciproco concatenamento degli elemenH murari, determinando in tal modo una significaHva resistenza a trazione e una duRlità in struIure che presentano all’origine un comportamento fragile.

Nel caso di armature diffuse, le murature possono essere armate verHcalmente con barre e orizzontalmente con tralicci o barre.

SISTEMI CONTINUI IN MURATURA PORTANTE ARMATA



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SISTEMI CONTINUI IN MURATURA PORTANTE IN BLOCCHI POROTON



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SISTEMI CONTINUI IN MURATURA PORTANTE IN BLOCCHI POROTON



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Lecablocco Bioclima Zero30 (spessore 38 cm) è il nuovo blocco mulHstrato breveIato per realizzare monopareH, anche portanH in zona sismica, ad elevato isolamento termico e acusHco, già a norma con i limiH del Decreto LegislaHvo 311/06 in vigore dall’1/1/2010.

SISTEMI CONTINUI IN MURATURA PORTANTE lECA-‐BLOCCCO



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Bioclima Zero30 permeIe di rispeIare i limiH di isolamento acusHco di facciata imposH dal DPCM 5/12/97 “RequisiH acusHci passivi degli edifici”. Bioclima Zero30 ha infaR prestazioni di isolamento acusHco (RW ≥55dB) superiori rispeIo alle soluzioni tradizionali.

Monoparete Lecablocco Bioclima Zero30 (spessore 38 cm) è un blocco mulHstrato prodoIo solidarizzando un blocco portante in calcestruzzo di argilla espansa Leca (spessore 24,5 cm) un pannello isolante in polisHrene estruso (spessore 7,5 cm) una tavella in calcestruzzo Leca (spessore 6 cm) di protezione del pannello isolante



FONTE CASACLIMA

SISTEMI CONTINUI IN MURATURA PORTANTE BLOCCHI ISOLATI



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SISTEMI CONTINUI IN CALCESTRUZZO ARMATO



FONTE CASACLIMA




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SISTEMI CONTINUI IN PANNELLI PORTANTI IN LEGNO (XLAM)



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Peer Haller, Rudolf S. Morgenstein, Albrecht Quincke, Costruzione in legno massiccio, Hellerau, Germania




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FONTE CASACLIMA

SISTEMI CONTINUI IN PARETI PORTANTI LEGGERE CON INTELAIATURA IN LEGNO



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struIura a montanH e traversi in legno è generalmente irrigidita con compensato struIurale.




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PareH portanH leggere con profili in acciaio pressopiegaH a freddo (CFS)

SISTEMI CONTINUI IN PARETI PORTANTI LEGGERE CON INTELAIATURA IN ACCIAIO



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SISTEMI CONTINUI IN PARETI PORTANTI LEGGERE CON INTELAIATURA IN ACCIAIO

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