STRUTTURE PORTANTI

2 STRUTTURE PORTANTI

Sistema monolitico
La più antica struttura architettonica è sicuramente un unico elemento infisso nel terreno che prende spunto dal fusto dell'albero (figure 37a e 37b). se la singola struttura è in pietra ed è questo il caso del menhir, si è in presenza del sistema monolitico, parola composta da monos ("uno" o "singolo") e lithos ("pietra") (figura 38a) che, come si evince dalle immagini (figure 37c e 38b), scarica a terra, verticalmente, l'eventuale peso soprastante oltre ovviamente al proprio. Ne deriva che le sezioni più sollecitate sono quelle alla base dove i carichi sono massimi.





Strutture portanti e il sistema trilitico o architravato

Sistema trilitico
Il sistema trilitico è composto da due elementi verticali, i piedritti e uno orizzontale posto sopra di essi, l'architrave. Tale sistema costituisce il dolmen, (figura 39) le cui tre grandi lastre componenti definiscono il modulo base della prima struttura funeraria collettiva. il meccanismo statico che sta alla base di questo sistema è il seguente: l'architrave scarica il proprio peso, ripartendolo, sui piedritti e da questi al suolo (figure 40 e 42). Questa azione di compressione è contrastata dalla resistenza del materiale degli elementi verticali e dalla consistenza del terreno: infatti potrebbe succedere che la struttura collassi o per effetto di rottura dei piedritti o per cedimento del terreno. Quanto all'architrave, anch'essa è soggetto a forze che sono di flessione e di trazione nella zona inferiore, che aumentano proporzionalmente al crescere della luce libera e del peso.





il passo successivo fu quindi quello di una diversa organizzazione spaziale: nacque così il sistema a triangolo, quello adottato, ad esempio, nei percorsi protetti delle ciclopiche mura di tirinto oppure nella discesa alla sorgente perseia (figura 41) a Micene. i grandi blocchi di pietra sovrapposti che convergono superiormente assumendo un profilo inclinato, dando maggior respiro alla struttura, staticamente assolvono all'importante compito di salvaguardare l'area percorribile generando linee di pressione che, seguendo il profilo del triangolo, raggiungono i sostegni laterali scaricandosi verticalmente.



41 - Fonte Perseia, discesa alla sorgente.


42 - Triliti in circolo, Stonehenge.
Ancora d'epoca micenea è poi il sistema che unisce all'architravato, l'uso del triangolo di scarico. L'esempio più eclatante è sicuramente la Porta dei Leoni (figura 44a) della cittadella fortificata di Micene. Questo accesso, fra possenti mura, si compone semplicemente di quattro monoliti (figura 44b):
a)    la soglia (elemento orizzontale interrato che ha il compito di stabilizzare i piedritti);
b)    i due piedritti (coppia di elementi verticali di sostegno);
c)    l'architrave (elemento orizzontale superiore). Un quinto monolite con funzione di tamponamento e di forma triangolare che attraverso la sua decorazione plastica, aveva il compito di dissuadere coloro che avessero voluto entrare con intenzioni ostili. Analoga soluzione è visibile anche nell'accesso alla Tomba di Clitennestra, (figura 43) dove è sufficiente la luce triangolare (pressoché equilatera) per proteggere da cedimenti l'architrave sottostante e la relativa apertura.



43 - Tomba di Clitennestra, Micene.


44a - Porta dei Leoni, Micene.


44b
Anche la più perfetta architettura greca si basa sul sistema trilitico o architravato: lo denunciano la trabeazione rettilinea dei suoi templi e le imponenti colonne il cui fusto, che si rastrema verso l'alto (figura 46a e 46b) dona stabilità alla costruzione basandosi su un concetto strutturale diverso da quelle minoiche e micenee che invece dispongono la maggiore ampiezza nella parte superiore al fine di meglio raccogliere i pesi sovrastanti (figura 45a e figura I5b) Col passare del tempo il sistema architravato ha continuato a trovare applicazione mettendo tuttavia in opera non solo il legno e la pietra ma anche altri materiali come il mattone, il cemento, il calcestruzzo, il ferro e l'acciaio.



45a - Palazzo di Cnosso (ricostruzione di A. Evans).


45b - Schema di colonna Minoico-Micenea


46a - Tempio dorico.


46b - Schema statico di colonne doriche.

Strutture portanti e il sistema archivoltato

L'arco era conosciuto in ambito greco ma sporadicamente utilizzato (figura 47) mentre fu sapientemente usato dagli Etruschi e, in misura massiccia, dai Romani. Relativamente agli etruschi, ne è dimostrazione la porta di Volterra (vol. a, pag. 68, fig. 109) che era l'accesso sud della città. Gli stipiti sono formati da blocchi di pietra arenaria che hanno notevoli dimensioni. le tre teste e l'arco sono realizzati con altri due tipi di pietra: i conci dell'arco sono di tufo grigio, pietra locale, mentre le teste sono scolpite in una roccia conglomerati-ca di colore rosso. Con i romani si ha solo l'imbarazzo della scelta in quanto l'arco compare in moltissime tipologie architettoniche: ponti, acquedotti, terme, teatri, anfiteatri, ovviamente negli archi di trionfo e persino nella condotta fognaria principale: la cloaca maxima.
ll sistema ad arco (sistema archivoltato) mette in uso una coppia di elementi verticali, i piedritti e i conci che, diversamente da quanto accade nello pseudoarco (figura 48) si dispongono, nell'arco reale, su una linea curva. Questi ultimi, a sezione trapezia se in pietra, vengono messi in opera seguendo una precisa linea d'inclinazione rivolta verso il centro della struttura (figura 49) Nell'arco a tutto sesto o a pieno centro, tipico dell'architettura romana, il centro è unico e si trova sul piano d'imposta a metà fra i due piedritti. la linea delle pressioni è quella del profilo dell'arco: raggiunge i piedritti verticalmente ed obliquamente verso l'esterno ed attraverso i sostegni verticali che assorbono entrambe le forze, i pesi vengono scaricati a terra. È ovvio che i piedritti debbano essere convenientemente dimensionati o abbinati ad una struttura di rinforzo o rinfianco (muro o contrafforte) per evitare il crollo strutturale laddove le spinte laterali non riescano ad essere convenientemente contrastate. Tecnicamente il concio mediano, grazie alla sua forma a cuneo, scarica il proprio peso sui due conci che lo affiancano e questi ai conci seguenti sommando il loro peso, generando forze perpendicolari alla superficie di contatto.



47 - Olimpia, la cripta.


48 - Pseudo arco con disposizione orizzontale dei conci.


49 - Arco con disposizione radiale dei conci.
Per la costruzione dell'arco si utilizzano le centine (strutture che formano il sostegno dell'arco in fase costruttiva) (figura 50). i conci venivano posati l'uno contro l'altro (i mattoni erano posti in opera di coltello) a partire dalle imposte sino all'inserimento dell'elemento mediano (chiave dell'arco) che stabilizza la struttura favorendo la rimozione delle impalcature.



50 - Centina.
Strutture a telaio
Derivano dal sistema trilitico ma in questo caso gli elementi orizzontali (travi) non sono solo appoggiati a quelli verticali (pilastri) ma sono ad essi strettamente uniti in modo tale da creare un'unica grande struttura resistente. il materiale utilizzato è generalmente il cemento armato tuttavia per le grandi altezze, viene preferito l'acciaio. il sistema a telaio assicura stabilità strutturale e presenta il vantaggio di poter, secondo le esigenze, far arretrare o avanzare la facciata quindi di dare forma varia all'edificio.



51 - Struttura a telaio
Struttura a capriata
Ai Romani si deve anche l'invenzione della capriata. spesso in legno, ha forma triangolare ed è atta a sostenere gli elementi di copertura. È una struttura rigida formata da due travi oblique e una orizzontale, sovente rinforzata da un elemento centrale chiamato monaco e da due obliqui: i saettoni. spetta però alla catena (che è l'elemento orizzontale), il compito di scaricare tutto il peso della struttura sui sostegni verticali e da questi a terra.



52 - Capriata
Strutture reticolari
Sono generate da aste di norma metalliche, collegate alle estremità in modo da realizzare un telaio rigido e indeformabile in cui la forma base è, come nel caso della capriata, un triangolo. si suddividono in "travature piane" (figure 53a e 53b) se le aste appartengono ad uno stesso piano e "travature spaziali (figura 54) se le aste appartengono a piani diversi. I punti di collegamento fra le aste sono detti nodi i quali, nel caso di forme tridimensionali sono sferici al fine di permettere varietà di giunzione fra le stesse aste. Il sistema bidimensionale serve a coprire spazi a luce molto ampia come nel caso di padiglioni espositivi o ambienti industriali. Il sistema tridimensionale permette una vasta gamma di applicazioni, dagli impianti sportivi agli spazi scientifici e museali (figura 55).



55 - Casa con struttura reticolare.

Disegno Facile B
Disegno Facile B