martedì 18 dicembre 2007

Tipi di copertura "LE VOLTE IN MURATURA"

Continuando la sezione sui sistemi di copertura, pubblico questo post riguardo le volte in muratura dove in maniera molto semplice sono spiegate le principali caratteristiche delle volte murarie più diffuse. Buona lettura a tutti.
p.s. vi invito sempre a postare commenti con suggerimenti ed avvisarmi nel caso in cui riscontriate errori nei post grazie.


Le volte in muratura

Le volte sono strutture di copertura molto usate nella storia dell'Architettura e possono essere considerate derivate dall'arco. Le volte di copertura si distinguono per la forma geometrica della superficie media; la forma più semplice è quella della volta a botte, che risulta costituita da una porzione di superficie cilindrica, delimitata da due generatrici (AB e CD) (Fig.7.1). Le generatrici AB e CD coincidono con i lati di imposta della volta mentre le direttrici terminali si appoggiano alla sommità delle due pareti di testata. Le tipologie di volte più ricorrenti nelle strutture di copertura sono:

a) la volta a botte (Fig. 7.la),

b) la volta a crociera (Fig. 7. Ib),

c) la volta a padiglione (Fig. 7.le).

L'uso della volta come struttura di copertura si diffuse nelle civiltà orientali,nelle regioni mesopotamiche e in Egitto ma conobbe il suo massimo splendore nell'architettura romana che ne modificò le forme e ne sviluppò le applicazioni grazie alla conoscenza del comportamento statico.




a) volta a botte




b) volta a crociera




c) volta a padiglione





Dopo un lungo periodo di declino le volte conobbero un rinnovato interesse nel Medioevo romanico e gotico soprattutto nelle regioni dell'Europa settentrionale, che portò alla scoperta del tipo di volta a sesto acuto, che comportava spinte orizzontali minori e contribuì ad accentuare il verticalismo delle costruzioni di quell'epoca.

L'analisi del comportamento statico di una volta costituisce un complesso problema di scienza delle costruzioni. Gli schemi statici ai quali si riconducono generalmente tali strutture sono quelli dell'arco e della lastra curva in regime di membrana. Infatti, da un punto di vista geometrico le volte si considerano generate dalla traslazione di un arco lungo una direttrice ad esso ortogonale: la più semplice è la volta a botte; le altre derivano dall'intersezione di volte a botte. Dal punto di vista statico la volta a botte può essere vista come una successione di archi paralleli: se ne isola una striscia di lunghezza unitaria e si può studiare, quindi, la distribuzione degli sforzi intemi come per un arco; i muri d'ambito, sui quali la volta si appoggia ne sopportano la spinta trasmessa loro con continuità dalle imposte. Una tale schematizzazione, però, risulta troppo semplicistica e grossolana e non riesce a cogliere l'effettivo comportamento statico globale di queste strutture di copertura. Tuttavia, fino alla prima metà del sec. XX questo è stato il metodo più diffuso per studiare le volte.

Per quanto concerne il funzionamento a membrana, esso è caratteristico delle volte aventi superficie media a doppia curvatura. Comunque, in via approssimativa, il funzionamento a membrana può essere considerato predominante nel regime globale delle tensioni interne, per tutte le strutture aventi le caratteristiche delle volte sottili. Per tali strutture, è possibile che si instauri il regime di membrana, per una qualsiasi distribuzione di forze applicate. Va precisato, inoltre, che, teoricamente, il regime di membrana è subordinato all'ipotesi che la deformazione sia la medesima che si avrebbe se la superfìcie della volta fosse indefinita, anziché limitata sia trasversalmente sui due timpani, sia longitudinalmente lungo i due bordi. Nella realtà, questo non si verifica quasi mai.

La volta a crociera

La volta a crociera si ottiene come intersezione di due volte a botte ortogonali: il luogo geometrico di tale intersezione costituisce gli archi diagonali (Fig. 7.2).


Fig. 7.2 - Modello statico di volta a crociera


Il modello statico della volta a crociera è molto semplice: i due archi diagonali costituiscono la struttura principale portante che ha la funzione di scaricare sulle quattro colonne il peso totale. Sulle quattro colonne si appoggiano i quattro spicchi di volta a botte come una successione di archi via via più piccoli man mano che si procede dal perimetro esterno verso il centro. Ciascuno di questi archi trasmette la sua spinta agli archi diagonali su cui è appoggiato, che risultano caricati dalla combinazione delle reazioni che ricevono; le combinazioni di forze risultanti possono essere schematizzate come in Fig. 7.2.

In passato la volta a crociera era studiata ricercando nella struttura più complessa la presenza (ideale) di strutture più semplici già note come per esempio l'arco; questo procedimento permane a lungo nello sviluppo dell'analisi strutturale.

Di recente tale procedimento è stato superato con il metodo degli elementi finiti. Gli spicchi di volta a botte per lo studio della volta a crociera non sono in realtà costituiti da una serie di archi separati. Le volte costituiscono un tessuto continuo che lega ciascuno dei supposti archi ideali a quelli adiacenti. I regimi statici si influenzano l'uno con l'altro modificando così i risultati dell'analisi condotta sul modello schematico anche perché gli archi diagonali spesso non sono facilmente individuabili. Tuttavia fino alla prima metà del XX secolo questo è stato l'unico modo per studiare questo tipo di volta (Manuale dell'Architetto-1946).

La volta a padiglione

II modello studiato per la volta a crociera può essere usato per studiare la volta a padiglione. In questo caso si fa l'ipotesi che la volta sia costituita da una serie di semiarchi che spiccando dai muri d'ambito, vanno ad appoggiarsi sugli archi diagonali (Fig. 7.3).

I semiarchi ideali trovano appoggio reciproco attraverso la direttrice della volta ortogonale a quella a cui appartengono. Lo stato tensionale è più complesso di quello della volta a crociera: un punto della volta si trova a far parte sia di uno degli archi elementari di cui essa è costituita sia della direttrice che raccoglie le spinte dei due archi appartenenti alla volta ad essa ortogonale. Si realizza uno stato di compressione ortogonale: nella direzione dell'arco, come deriva dalla linea delle pressioni, e secondo la direttrice.


Fig. 7.3 - Modello statico di volta a padiglione

2 commenti:

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