Travi reticolari spaziali

Testo e disegno di Alessio Rullani

Nel corso degli ultimi anni, le strutture portanti spaziali hanno suscitato nel mondo della costruzione un interesse sempre crescente soprattutto per i vantaggi che queste presentano a confronto con i sistemi lineari classici; infatti le prime, se ben progettate e calcolate, si rivelano notevolmente economiche.
In una costruzione classica tutti gli elementi portanti si trovano sullo stesso piano e quindi possono resistere a sforzi agenti solo su questa direzione, mentre le strutture spaziali possono essere disposte in una qualsiasi posizione nello spazio. Inoltre, grazie alla prefabbricazione ed alla standardizzazione degli elementi costitutivi, il costo delle opere risulta diminuito, i lavori in cantiere sono semplificati e terminati più rapidamente.
L'affermazione di queste strutture ha incontrato diversi ostacoli che hanno in passato ne hanno frenato lo sviluppo. Essi sono:
- le difficoltà di calcolo di tali opere;
- le difficoltà riscontrate per il collegamento nello spazio di elementi portanti disposti secondo angoli diversi;
- la mancanza di materiali adeguati;
- le difficoltà costruttive.

La maggior parte di queste difficoltà sono state ormai superate grazie alla sostituzione della chiodatura con la bullonatura, all'avvento della saldatura e dei moderni metodi di prefabbricazione e montaggio.
Il numero maggiore delle strutture riscontrate in pratica è costituita da un gran numero di elementi collegati in modo da formare un grigliato. Grazie a questa disposizione, i carichi isolati agenti in alcuni punti dell'opera non sono sopportatati soltanto dagli elementi direttamente caricati, ma anche da altri che si trovano a notevole distanza dai carichi stessi. Le considerevoli tensioni negli elementi direttamente caricati diminuiscono, mentre aumentano quelle negli altri elementi, così da ottenere una distribuzione più omogenea delle sollecitazioni nell'insieme della struttura.

Sono molti i tipi di strutture in grigliato che vengono impiegati nelle costruzioni, fra i più diffusi nella pratica sono il grigliato rettangolare e quello in diagonale.Nel primo le travi si incrociano ad angolo retto e sono parallele alle pareti portanti mentre nel secondo le travi formano angoli obliqui con le pareti.
Con quest'ultimo si ha anche un miglioramento della ripartizione delle tensioni poiché presenta il vantaggio di una maggiore rigidità, unita ad una apprezzabile riduzione delle frecce; questo accade perché le travi diagonali del grigliato sono più lunghe e, anche se hanno la stessa rigidità di quelle rette, presentano una rigidezza relativa che varia in modo considerevole. Questo porta alla conseguenza che le travi d'angolo (più corte) hanno una maggiore rigidità relativa alla flessione e costituiscono sostegno per le travi più lunghe, che divengono per questo fatto travi continue su appoggi elastici.

I profili utilizzati per questo tipo di soluzione strutturale possono essere aperti (normalmente a T, a U o ad L) oppure chiusi (aste) e a seconda dell'una o dell'altra tipo il nodo avrà forma diversa.
Nel primo caso di solito si tratta di piastre forate, di forma diversa in base alle necessità e saldate all'elemento verticale, a cui vengono uniti tramite bullonatura i profili.
Mentre la tecnica più comune per realizzare i collegamenti delle aste si basa sull'avvitamento di un bullone ad alta resistenza passante fra la sfera, che costituisce il nodo, e la parte terminale dell'asta. Nel sistema MERO originale (introdotto in Germania già nei primi anni quaranta) i nodi sferici vengono fabbricati per tornitura della sfera piena mentre le aste vengono assemblate mediante saldatura di due estremità a forma conica su un elemento a sezione tubolare cilindrica che rappresnta il corpo principale dell'elemento.
Quest'ultimo è il sistema base dal quale se ne sono sviluppati una grande quantità di varianti che di volta in volta hanno assunto nomi diversi. Uno di questi è il sistema GEO, prodotto dalla CPM che, a differenza del sistema MERO, ha il vantaggio di poter realizzare i nodi sia per saldatura che per lavorazione plastica, a seconda del tipo di sfera che si desidera ottenere, piena o cava.
Se volessimo confrontare i costi tra i grigliati spaziali e i differenti tipi di costruzione tradizionale potremmo rilevare una riduzione di peso di acciaio in favore dei primi e perciò un risparmio direttamente proporzionale all'aumento della luce.
Inoltre l'utilizzo di una struttura di questo tipo, oltre ad essere gradevole a vedersi, migliora sensibilmente l'acustica dei locali perciò si rivela particolarmente adatta nel caso di chiese, di cinema, di teatri e di sale per riunioni.

Prescrizioni tecniche
Manufatti in acciaio per travature reticolari e pilastri tralicciati o calastrellati
Manufatti in acciaio per travature reticolari in profilati laminati a caldo, del tipo angolare o della serie UPN, con nodi di tipo bullonato (con bulloni di qualsiasi classe) o saldato, forniti e posti in opera in conformità alle norme CNR 10011. Sono compresi: le piastre di attacco; il taglio a misura; le forature; i calastrelli. E' inoltre compreso quanto altro occorre per dare un'opera finita.
Sono esclusi i trattamenti protettivi e le verniciature che verranno computate a parte.

Manufatti in acciaio per travi e pilastri in profilati composti saldati
Manufatti in acciaio per travi e pilastri realizzati con accoppiamenti saldati di piatti in lamiera di acciaio, forniti e posti in opera in conformità alle norme CNR 10011. Sono compresi: le piastre di attacco; i fazzoletti di irrigidimento; il taglio a misura; le forature; le flange; la bullonatura (con bulloni di qualsiasi classe) o saldatura; etc. E' inoltre compreso quanto altro occorre per dare l'opera finita.
Sono esclusi i trattamenti protettivi e le verniciature che verranno computate a parte.

Manufatti in acciaio per travi e colonne in profilati
Manufatti in acciaio per travi e colonne, realizzati in profilati tubolari di qualsiasi sezione, laminati a caldo, forniti e posti in opera in conformità alle norme CNR 10011. Sono compresi: le piastre di base e di attacco; il taglio a misura; le forature; le flange; la bullonatura (con bulloni di qualsiasi classe) o saldatura; etc. E' inoltre compreso quanto altro occorre per dare l'opera finita.
Sono esclusi i trattamenti protettivi e le verniciature che verranno computate a parte.

Manufatti in acciaio per strutture metalliche secondarie
Manufatti per strutture metalliche secondarie (arcarecci, membrature secondarie in genere, irrigidimenti verticali e orizzontali, etc.)in profilati a freddo compresi i pressopiegati e profilati a caldo, forniti e posti in opera in conformità alle norme CNR 10011. Sono compresi: le piastre di attacco; il taglio a misura; le forature; le flange; la bullonatura (con bulloni di qualsiasi classe) o saldatura; etc. E' inoltre compreso quanto altro occorre per dare l'opera finita.
Sono esclusi i trattamenti protettivi e le verniciature che verranno computate a parte.

Manufatti in acciaio tondo per irrigidimento verticali e orizzontali
Manufatti in acciaio per irrigidimenti verticali e orizzontali realizzati con tondi di acciaio, forniti e posti in opera in conformità alle norme CNR 10011. Sono compresi: i tenditori e le piastre; il taglio a misura; la filettatura; etc. E' inoltre compreso quanto altro occorre per dare l'opera finita.

Manufatti in acciaio per colonne tubolari in lamiera calandrata e saldata
Manufatti in acciaio per colonne tubolari di grande diametro realizzate in lamiera calandrata e saldata, costruite, fornite e poste in opera in conformità alle norme CNR 10011. Sono compresi: le piastre di base; i fazzoletti di irrigidamento e collegamento; il taglio a misura; le forature; le flange; la bullonatura (con bulloni di qualsiasi classe) o saldatura; etc. E' inoltre compreso quanto altro occorre per dare l'opera finita.
Sono esclusi i trattamenti protettivi e le verniciature che verranno computate a parte.

Bibliografia:
Z. S. Makowski, Strutture spaziali in acciaio, Milano 1967.
Il grigliato doppiostrato con celle esagonal», in "Costruzioni metalliche", maggio-giugno 1997.
"Costruzioni metalliche", gennaio-febbraio 1998.