Movimenti delle costruzioni

Una costruzione si definisce immobile, ma in realta' essa non è mai realmente tale. Tutti gli edifici, infatti, sono soggetti ad un serie di movimenti normalmente impercettibili e sono progettati in maniera tale che essi non li rendano staticamente instabili.

I primi movimenti si incominciano a registrare già in fase di costruzione dell'edificio. Infatti, il terreno cede a poco a poco, a partire dalla realizzazione delle fondazioni e anche travi e pilastri si inflettono lievemente a mano a mano che vengono sovraccaricate con i pesi delle strutture soprastanti. A questi si aggiungono poi i carichi mobili che variano nel corso del tempo, comprese forze come quella del vento e delle azioni sismiche.

Nelle strutture in cemento armato, in particolare, si hanno movimenti continui nel corso anche di molti anni, che prendono il nome di assestamenti.

Materiali impiegati nelle costruzioni, come calcestruzzo, malta ed intonaci a base di calce, tendono a riturarsi dopo la messa in opera e a fessurarsi leggermente, mentre il gesso, si gonfia premendo verso i materiali vicini.

Alcuni movimenti delle costruzioni sono influenzati da fattori come la temperatura e l'umidità. Nei giorni più caldi gli edifici tendono a dilatarsi in maniera anche percepibile, mentre si restringono quando fa più freddo.

Nelle ore più calde di una giornata, il tetto di un edificio a diretto contatto con la luce del sole può dilatarsi, mentre le pareti sottostanti rimangono ferme.
Quando fa molto freddo l'acqua presente in un edificio o nelle sue fondazioni può ghiacciare ed, espandendosi, determinare dei movimenti, per esempio nel caso delle fondazioni farle sollevare.

Il legno è un materiale che risente molto dell'umidità. Può capitare infatti che quando ci sono giornate molto calde le porte si dilatino e si abbiano difficoltà a chiuderle, mentre con la stagione invernale, più asciutta, si ritirino e si allentino.
La soluzione è utilizzare per le costruzioni legno sempre perfettamente stagionato e non incardinare rigidamente le parti di un infisso, ma lasciare un certo gioco tra di esse, da riempire con appositi mastici e silicone per evitare gli spifferi.

Un infisso in alluminio, invece, non risente dell'umidità, ma della temperatura. Con il freddo, infatti, tende a restringersi sensibilmente.

Alcuni movimenti degli edifici possono essere causati da diffuse reazioni chimiche. Ad esempio, quando un metallo si corrode, si espande, oltre a saldarsi con altri metalli; quando un intonaco a base di calce viene messo in opera senza che questa sia stata adeguatamente idratata, appena assorbirà umidità dall'aria, si dilaterà; il cemento Portland se viene miscelato con determinati additivi chimici, può avere pericolosi effetti di espansione.

A questi fenomeni si può porre rimedio solo attraverso una attenta scelta dei materiali in fase di costruzione e con la protezione con speciali rivestimenti dei metalli, che tendono naturalmente a corrodersi.

I progettisti usano particolari precauzioni in fase di costruzione per far sì che un edificio possa avere i suoi naturali movimenti senza che questi creino danni. È il caso, ad esempio, di molte strutture in calcestruzzo, nelle quali vengono create appositamente delle fessure, dette giunti di dilatazione, che permettono al materiale di ritirarsi o di dilatarsi senza creare fessurazioni.

Esse vengono di solito realizzate ad arte con una cazzuola quando il materiale è ancora umido, oppure, se esso è già asciutto, vengono praticate con una sega a motore con lama abrasiva, prima che abbia iniziato ad indurirsi.

Lo stesso principio viene applicato nella costruzione di edifici di grandi dimensioni. Giunti di dilatazione, infatti, vengono creati tra una parte e l'altra dell'edificio, e la soletta del pavimento risulta separata di 5-10 cm.

Ciascuna delle parti dell'edificio poggia su proprie fondazioni, travi e pilastri. Lo spazio vuoto risultante tra pavimento, pareti e soffitto, viene chiuso con giunti metallici a scorrimento. Anche il tetto risulta separato e in questa caso il vuoto viene chiuso con un guaina in materiale flessibile che permetta lo scorrimento dell'acqua.

Analogamente le tubazioni degli impianti devono avere, in corrispondenza del giunto, degli elementi flessibili che assecondino i movimenti.
In questo modo ciascuna delle parti dell'edificio potrà muoversi liberamente, senza arrecare danno all'altra.

In fase di costruzione, per evitare che le fondazioni subiscano danni, al caricarsi successivo esercitato dagli elementi sovrastanti, queste possono essere caricate temporaneamente con pesi statici, come sacchi di sabbia, mattoni, ecc. A mano a mano che si avanza con la costruzione e viene posto il carico permanente, il corrispondete peso statico viene rimosso.

Alcuni elementi strutturali vengono addirittura posti in opera opportunamente deformati, per assumere la forma definitiva una volta caricati. È il caso di travi inarcate o capriate che assumono la forma appiattita solo a costruzione ultimata. Naturalmente la deformazione da applicare deve essere opportunamente calcolata.

A volte i movimenti delle strutture non pongono problemi di instabilità statica, eppure infondono un senso di insicurezza negli occupanti. Gli edifici molto alti, ad esempio, sono spesso soggetti ad oscillazioni dovute alla forza del vento e, pur non essendoci problemi di instabilità ciò può provocare un vero e proprio malessere. Quindi si tende a porre rimedio per quanto possibile a questi movimenti in fase progettuale, proprio per evitare tali disagi.

Un cenno particolare va al cemento armato, materiale creato per sfruttare contemporaneamente l'elevata resistenza a compressione del calcestruzzo e quella a tensione dell'acciaio.

Questo connubio non sarebbe stato possibile se i due materiali non avessero avuto un coefficiente di dilatazione termica quasi identico, perché in caso contrario i movimenti dei due materiali avrebbero provocato la spaccatura del calcestruzzo e la rottura dell'acciaio. Inoltre, la particolare composizione alcalina del calcestruzzo è perfetta per proteggere dalla corrosione l'acciaio che, altrimenti, formerebbe ruggine e manderebbe in pezzi il calcestruzzo.