Ci sono molti tipi di materiali da costruzione utilizzati nella costruzione come calcestruzzo, acciaio, legno e muratura. Ogni materiale ha proprietà diverse come peso, resistenza, durata e costi che lo rendono adatto a determinati tipi di applicazioni. La scelta dei materiali per la costruzione si basa sul costo e sull’efficacia per resistere ai carichi e alle sollecitazioni che agiscono sulla struttura., Come ingegnere strutturale, lavoro con i miei clienti per decidere il tipo di materiali utilizzati in ogni progetto a seconda delle dimensioni e dell’uso dell’edificio.
La produzione di materiali da costruzione è un’industria consolidata e standardizzata in grado di fornire una fornitura affidabile di materiali di alta qualità per le nostre strutture.La produzione di materiali da costruzione di qualità strutturale è soggetta a procedure di controllo della qualità che comportano ispezioni e test secondo le norme nazionali e metodi di prova scientifici.,
Parte delle responsabilità dell’ingegnere strutturale è quella di preparare le specifiche del progetto, inclusi tutti i materiali da costruzione e gli standard e le disposizioni applicabili da rispettare. Questa è una parte cruciale di qualsiasi progetto per specificare la qualità e le proprietà dei materiali da utilizzare.
I materiali da costruzione possono generalmente essere suddivisi in due categorie: materiali da costruzione naturali come pietra e legno e materiali da costruzione artificiali come calcestruzzo e acciaio., Entrambe le categorie di solito richiedono un certo livello di preparazione o trattamento prima dell’uso in un’applicazione strutturale. Di seguito è riportato l’elenco dei materiali che ho usato di più nei progetti di consulenza ingegneristica.,
| Material type | Sample compressive strength as force (Newton) per unit area (mm2) | |
| Steel | 300 MPa* | |
| Concrete | 25 MPa* | |
| Masonry | 10 MPa* | |
| Wood | Parallel to grain | 5 MPa* |
| Perpendicular to grain | 3.,5 MPa* | |
*MPa: mega Pascal o N/mm2
Calcestruzzo:
il Calcestruzzo è un materiale composito ottenuto dalla miscelazione di cemento, inerti quali sabbia e pietrisco e acqua. Le proprietà del calcestruzzo dipendono dai rapporti utilizzati nel design del mix. Pertanto, è una pratica standard per i fornitori di calcestruzzo fornire proprietà del materiale e risultati dei test per ogni patch di calcestruzzo.,
Il calcestruzzo fresco può essere versato in forma funziona per assumere qualsiasi forma o forma e richiede tempo per indurirsi in un materiale simile alla pietra. Ci vogliono fino a 7 giorni per il calcestruzzo per raggiungere la maggior parte della sua forza e avrà bisogno di particolare attenzione alla polimerizzazione per evitare fessurazioni o riduzione della capacità. Il calcestruzzo è molto versatile ed è il mio materiale ideale per applicazioni che richiedono una combinazione di resistenza e durata. Ad esempio, il calcestruzzo è un materiale eccellente per la costruzione di fondazioni in cui il peso della struttura incontra il terreno., Ciò richiede forza per trasportare il carico e anche durata per resistere al contatto con il terreno circostante.
Il calcestruzzo è molto resistente quando esposto a sollecitazioni di compressione, tuttavia, è fragile e ha una resistenza alla trazione limitata. Combinato con il tondo per cemento armato d’acciaio, il cemento armato è più forte e più adatto a una vasta gamma di strutture quali le costruzioni a più piani alte, i ponti, le strade, le gallerie e tante altre applicazioni.,
Acciaio:
L’acciaio è uno dei materiali da costruzione più forti disponibili con un’eccellente capacità di resistenza sia in tensione che in compressione. A causa del suo elevato rapporto resistenza-peso, è ideale per la struttura strutturale di edifici alti e grandi impianti industriali. L’acciaio per costruzioni edili è disponibile nelle forme standard tali sono gli angoli, i fasci ed i C-canali. Queste forme possono essere saldate insieme o collegate usando bulloni ad alta resistenza per costruire strutture in grado di resistere a grandi forze e deformazioni.,
L’acciaio è un materiale da costruzione relativamente costoso, quindi è responsabilità dell’ingegnere strutturale scegliere dimensioni e forme economiche in base ai carichi effettivi sull’edificio per evitare overdesign. A causa del maggiore costo dell’acciaio, ricevo spesso domande dai nostri clienti che chiedono se c’è un modo per ridurre il peso e le dimensioni di alcuni elementi in acciaio nella struttura. Questo può essere fatto se i carichi possono essere ridotti sui membri e / o possono essere introdotti ulteriori supporti verticali., L’installazione dell’acciaio richiede meno tempo rispetto al calcestruzzo e può essere installata in qualsiasi tipo di ambiente.
Legno:
Il legno è stato utilizzato come materiale da costruzione per migliaia di anni e se correttamente mantenuto può durare per centinaia di anni. È una risorsa naturale prontamente disponibile ed economicamente fattibile con un peso leggero e proprietà altamente lavorabili. Fornisce anche un buon isolamento dal freddo che lo rende un ottimo materiale da costruzione per case ed edifici residenziali.,
I pezzi di legno utilizzati nella costruzione sono piallati a macchina e segati secondo determinate specifiche dimensionali. Il legname dimensionale viene nelle sezioni ampiamente disponibili quali 2 “x4”, 2 “x6”, ecc. Questo è comunemente usato nella costruzione di pareti e pavimenti. Che ci crediate o no, un 2”x4” è in realtà 1 ½ ” largo x 3 ½ ” alto. Il legno che viene nelle più grandi dimensioni si riferisce a come legname o travi e comunemente è usato per costruire le strutture delle grandi strutture quali i ponti e le costruzioni a più piani., Il legno ingegnerizzato è un altro tipo di legno utilizzato nella costruzione costituito da varie forme di legno incollate insieme per formare un materiale composito adatto a specifiche applicazioni di costruzione. Esempi di legno ingegnerizzato sono legno lamellare incollato (lamellare), compensato e fibra di legno.
A causa della sua leggerezza, il legno non è il materiale da costruzione più adatto per sostenere carichi più pesanti e non è ideale per lunghe campate. Il legno è usato raramente per fondazioni e pareti del seminterrato, in quanto deve essere trattato a pressione a causa del suo contatto con il suolo/umidità che può essere piuttosto costoso., In una casa con cornice in legno, le fondamenta e le pareti del seminterrato sono solitamente costruite con cemento armato.
Massoneria:
La costruzione in muratura utilizza singole unità per costruire strutture che di solito utilizzano la malta per legare insieme le unità. Il materiale più comune che uso nella progettazione di strutture in muratura è il blocco di cemento, con rinforzo verticale in acciaio se necessario. La muratura è forte nel resistere ai carichi/sollecitazioni di compressione che lo rende ideale da utilizzare per la costruzione di pareti portanti., Altri materiali in muratura includono mattoni, pietra e blocco di vetro. La muratura è un materiale altamente resistente e resistente al fuoco, tuttavia può essere sensibile alla malta e alla qualità della lavorazione.
C’è stato un aumento nell’uso della muratura come muri portanti per la progettazione di edifici a più piani nel mio ufficio. Il sistema strutturale è tipicamente costituito da pavimenti in calcestruzzo sostenuti su una combinazione di pareti in muratura e cemento armato a seconda del numero di piani e della quantità di carico sulle pareti., Le pareti in muratura con finestre o aperture necessitano di travi orizzontali o architravi per coprire il peso della parete sopra l’apertura. La muratura non è adatta a grandi aperture nelle pareti come l’inquadratura in calcestruzzo o acciaio, ma può essere una scelta economica se le dimensioni dell’inquadratura e dell’apertura sono ragionevoli e la lunghezza dei segmenti di parete non è troppo breve.
Le pareti portanti in muratura possono essere impilate l’una sull’altra per costruire edifici a più piani. Il carico sulla parete in muratura del primo piano è l’accumulo di tutto il peso dei piani sopra di esso., Pertanto, la parete del pavimento inferiore deve essere più forte delle pareti del piano superiore. Ciò può essere ottenuto rinforzando i vuoti nelle pareti in muratura inferiore con barre di acciaio e malta di cemento. Più barre d’acciaio la spaziatura più ravvicinata delle anime stuccate equivale a pareti in muratura più forti. Se una parete portante in muratura non si estende fino alla fondazione a causa di aperture richieste come corridoi parkade drive, sono necessarie grandi travi di trasferimento in calcestruzzo o acciaio per sostenere la parete sopra l’apertura.,
C’è molto di più che può essere coperto sul tema dei materiali da costruzione, ma speriamo che questo ti dà una buona comprensione di ciascuno dei principali materiali e le applicazioni che sono più adatti per ciascuno di essi. Se avete domande su uno qualsiasi di questi materiali, sentitevi liberi di lasciarli nella sezione commenti qui sotto.
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