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Fig. 13 - Leggi P-N sperimentali e teoriche di aste - per gli spostamenti verticali dei nodi nn. 29 e 27 scostamenti negativi del 10.0% e 1.7% rispettivamente. In conclusione si può dedurre una corrispondenza abbastanza soddisfacente tra risultati sperimentali e teorici sia a livello statico che deformativo. A giustificazione della presenza di scarti in qualche caso dell’ordine del 10%, si deve sottolineare la difficoltà nella modellazione teorica del prototipo strutturale sottoposto a prova, sede oltre che di piccoli ma inevitabili e difficilmente quantificabili errori nell’allestimento in laboratorio dello stesso prototipo e nelle modalità di applicazione dei carichi, anche di assestamenti anelastici che plausibilmente si sono verificati durante il processo di carico della struttura (gioco foro-bullone nei collegamenti tra i conci prefabbricati, spostamenti orizzontali dei nodi vincolati a basamenti in calcestruzzo che simulano artificiosamente la sottostruttura di fondazione). Prof. dr. ing. Vincenzo Dipaola, dr. arch. Francesca Prete Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Politecnico di Bari Fig. 14 - Leggi P-N sperimentali e teoriche di aste Si ringraziano il prof. ing. Giovanni Donatone ed i tecnici del Laboratorio Prove “M. Salvati”, geom. Francesco Paparella e Giuseppe Mineccia, per il loro fattivo contributo alla sperimentazione. BIBLIOGRAFIA [1] V. Dipaola, F. Prete: Sistema modulare per la prefabbricazione industrializzata di edifici monopiano a struttura spaziale in acciaio, Costruzioni Metalliche, n°. 3, 2009. [2] D.M. 14/01/2008 : “Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni”, S.O. n. 30 alla G.U. n. 29 del 04/02/2008. [3] EN 1993-1-1, Eurocodice 3: Progettazione delle strutture in acciaio – Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici, 2005. Fig. 15 - Leggi P-δ z sperimentali e teoriche di nodi [4] EN 1993-1-3, Eurocodice 3: Progettazione delle strutture in acciaio – Parte 1-3: Regole generali – Regole supplementari per l’impiego dei profilati e delle lamiere sottili piegati a freddo, 2007. 50 4 COSTRUZIONI METALLICHE LUG AGO 09
1. INTRODUZIONE Esiste da sempre un rapporto di odio e di amore fra l’ingegnere strutturale e l’architetto, due figure profondamente diverse per impostazione e concezione che spesso convivono, non senza problemi, nella progettazione delle costruzioni e soprattutto degli edifici. Ricorrendo a un definizione forse provocatoria, si potrebbe sostenere che l’architetto è colui che generalmente definisce la forma delle costruzioni su basi simboliche, geometriche, storiche, stilistiche o più semplicemente dettate dal proprio gusto e dalla propria ispirazione, demandando poi all’ingegnere il compito, tutt’altro che semplice, di rendere strutturalmente resistente e sicuro un disegno, una scultura o un pensiero. L’ingegnere ha spesso subito questa visione perseguendo, raramente con successo, il tentativo di conferire semplicità e regolarità alla concezione architettonica, per affrontare il calcolo su basi razionali e controllate. Questo obiettivo è palese soprattutto nei confronti delle azioni sismiche, dove semplicità e regolarità sono da sempre sinonimi di sana progettazione, e dinnanzi alle azioni del vento, dove semplicità e regolarità sono stati per anni elementi indispensabili per definire coefficienti di forma adeguati al problema studiato. L’avvento della galleria del vento ha modificato questa realtà offrendo all’ingegnere uno strumento per valutare le azioni aerodinamiche su forme comunque complesse. Se si escludono gli ultimi anni, non ha spostato però la realtà del problema: quasi sempre è l’architetto che decide la forma; tocca poi all’ingegnere calcolare la struttura, alterando il meno possibile l’opera concepita dall’architetto. Questa situazione è in aperto contrasto con la tradizione e la realtà di vari altri settori della tecnica e dell’ingegneria, dove la scelta della forma costituisce da tempo il punto di incontro e simbiosi fra processi di ottimizzazione finalizzati a prestazioni, ed esigenze stilistiche che raramente hanno il sopravvento sugli obiettivi della sicurezza, della funzionalità e dell’economicità del prodotto. Dopo questa breve introduzione (paragrafo 1), la presente memoria ripercorre in modo sintetico e necessariamente incompleto l’evoluzione del rapporto fra forma e aerodinamica nel corso dei secoli, evidenziando le innovazioni principali e le ricadute in diversi settori (paragrafo 2). Successivamente esamina alcuni aspetti peculiari dell’evoluzione dei grattacieli nella seconda metà del ‘900, ponendo in risalto il ruolo dell’architetto come protagonista assoluto nella scelta della forma (paragrafo 3). Infine passa in rassegna gli studi che nascono nell’ultimo decennio del secolo scorso, per interpretare e indirizzare la forma dei grattacieli verso criteri aerodinamici ispirati a obiettivi prestazionali (paragrafo 4). Le conclusioni (paragrafo 5) anticipano il cambio di tendenza e le grandi evoluzioni che si attuano con l’avvento del terzo millennio, oggetto di una successiva memoria [1]. Forma e aerodinamica nell’evoluzione strutturale e architettonica dei grattacieli. Parte I: L’esperienza del passato Giovanni Solari La presente memoria trae origine da una relazione svolta a Catania nel 2007 in occasione del XXI Congresso del Collegio dei Tecnici dell’Acciaio (C.T.A.), e di successivi approfondimenti oggetto di altre relazioni. Essa ripercorre l’evoluzione del rapporto fra forma e aerodinamica, evidenziando le differenze fra gli edifici e vari altri prodotti della tecnica e dell’ingegneria. Mentre gli aeroplani, le imbarcazioni, le automobili, i treni e i mulini a vento nascono attraverso un processo di ottimizzazione della forma, l’edificio resta a lungo ancorato a una realtà differente: dapprima un architetto concepisce la forma su basi stilistiche; successivamente un ingegnere rende strutturalmente sicura una forma predefinita e intoccabile. Questa tendenza mostra chiari sintomi di mutamento alla fine del ‘900, quando nascono varie ricerche finalizzate a ottimizzare la forma dei grattacieli su basi aerodinamiche. E’ il preludio a una nuova visione, trattata in una successiva memoria, dove l’architetto e l’ingegnere trovano un punto di incontro e simbiosi nel ruolo della forma intesa come interfaccia fra le esigenze stilistiche e un processo di ottimizzazione delle prestazioni. 2. FORMA E AERODINAMICA NEL CORSO DEI SECOLI I concetti che legano indissolubilmente la forma all’aerodinamica hanno origini remote [2, 3, 4]. Già intorno al 2500 a.C. gli egiziani solcavano i mari con imbarcazioni dotate di vele quadre, sfruttando il principio della resistenza per attuare il movimento nella direzione del vento. Sarà necessario attendere oltre tre millenni prima che nell’Isola di Thasos compaia un graffito, del VII secolo d.C., nel quale compare l’effige di una vela latina che sfrutta il principio della portanza per fare avanzare una barca al traverso [5]. PRIMO PIANO 4 COSTRUZIONI METALLICHE LUG AGO 09 51
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