170993 - CONCEPTUAL DESIGN OF STRUCTURES IN ARCHITECTURE

Il progetto architettonico non può svilupparsi senza prevederne i sistemi strutturali portanti Tali sistemi dovranno adempiere al compito di garantire la sicurezza nei confronti delle azioni a cui sarà sottoposto l’opera durante la sua vita. 207/241. Primo compito del progettista è quindi quello di sapere cosa è una “struttura”. Schodek e Bechthold [1] ne danno una semplice definizione: un dispositivo che incanala I carichi conseguenti all’uso o alla presenza stessa della costruzione verso il terreno che lo sorregge. In linguaggio più articolato una struttura può essere concepita come un’organizzazione di elementi posizionati nello spazio il cui carattere unitario deve dominare le relazioni tra le parti. E’ importante quindi che la struttura sia concepita dall’inizio come un tutt’uno e che sia correttamente integrata nell’architettura. L’unicità della struttura potrebbe essere facilmente sottovalutata se si osserva una costruzione tipica composta apparentemente da allineamenti di travi e colonne indipendenti. In realtà, tutte le strutture sono, e devono essere, progettate principalmente a lavorare come un sistema unico e solo in subordine come assemblaggio di elementi discreti. Tali elementi sono posizionati and interconnessi in modo che l’assemblaggio funzioni come un “unicum” nel trasferire i carichi verticali e le azioni orizzontali al terreno. E’ importante sottolineare che le strutture sono in genere ideate in risposta a uno specifico gruppo di condizioni di carico e funzionano correttamente solo rispetto a queste condizioni. Possono comportarsi invece in maniera fragile sotto l’azione di carichi imprevisti. La progettazione strutturale, anche quella iniziale di massima indispensabile per sviluppare un progetto architettonico realistico e privo di sorprese in fase di progettazione definitiva ed esecutiva, consiste nel posizionare gli elementi strutturali e nel formulare le interrelazioni tra loro, con l’obiettivo di dotare l’assemblaggio strutturale risultante di un certo funzionamento. Come posizionare gli elementi e come connetterli tra loro è fondamentale per concepire e progettare una struttura anche nella fase iniziale. Gli elementi strutturali possono essere posizionati in diversi modi per portare i carichi, e diverse sono le tipologie di connessioni tra questi che possono esistere. Per esempio una trave può essere semplicemente appoggiata su un muro o un pilastro oppure essere rigidamente connessa a questo, con diverse conseguenze strutturali. Le azioni sotto le quali sono progettate le strutture sono essenzialmente di due tipi: azioni verticali (peso proprio, mobilio, persone) e azioni orizzontali (vento e sisma). Il sistema strutturale ha il compito di trasferire correttamente tali azioni al terreno. Per posizionare e dimensionare (anche approssimativamente) correttamente la struttura è necessario comprendere le modalità fisiche con le quali avviene tale trasferimento. I concetti base sono quelli della Statica e della Scienza delle Costruzioni. Le principali conoscenze che lo studente dovrà acquisire riguardano: - Catalogare gli elementi strutturali disponibili in architettura focalizzandone i meccanismi di funzionamento e le capacità strutturali. - Le modalità con cui gli elementi strutturali trasferiscono i carichi verticali al terreno. - Come il vento e l’azione sismica caricano le costruzioni, quali soluzioni strutturali adottare per rendere la costruzione anti-sismica e le modalità con cui tali soluzioni forniscono la resistenza sismica - Quantificare i carichi verticali e i carichi orizzontali - Dimensionare (approssimativamente) gli elementi strutturali più significativi (facoltativo). La principale abilità (ossia capacità di applicare conoscenze acquisite) che lo studente dovrà sviluppare sarà quella di comprendere i principi di funzionamento di semplici sistemi strutturali per poterli correttamente inglobare nel progetto architettonico. In dettaglio lo studente sarà messo in grado di: - Riconoscere le tipologie strutturali e comprenderne i principi statici che le governano. - Determinare le tipologie strutturali più idonee per sostenere le azioni sismiche e posizionarle in pianta e in sezione - Quantificare le azioni verticali e orizzontali a cui la costruzione è sottoposta - Determinare gli effetti approssimativi sulla struttura dovuti ai carichi applicati e dimensionare (approssimativamente) gli elementi strutturali più significativi (facoltativo). Il Corso può essere considerato un utile supporto per tutti i Laboratori di Sintesi Finale perché fornirà concetti e procedure utili a progettare (di massima) e dimensionare (approssimativamente) strutture in cemento armato, acciaio e muratura.