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L’acciaio è una lega composta principalmente da ferro e carbonio. A questa lega possono essere aggiunti altri elementi per ottenere proprietà supplementari, come, ad esempio, il cromo e il nichel per produrre acciaio inossidabile. Incrementando il contenuto di carbonio si aumenta la resistenza alla trazione dell’acciaio, ma, allo stesso tempo, il materiale diventa più fragile, il che non è auspicabile per l’acciaio da costruzione.
L’acciaio ha un elevato rapporto resistenza/peso. In questo modo, il peso proprio di un ponteggio in acciaio rimane relativamente basso. Questa proprietà rende l’acciaio un materiale da costruzione molto interessante per grattacieli, ponti sospesi, strutture al suolo con bassi carichi al suolo o in aree ad alta attività sismica.
+ Duttilità
L’acciaio è in grado di deformarsi plasticamente prima di rompersi, il che comporta una grande riserva di resistenza.
+ Proprietà del materiale prevedibili
Le proprietà dell’acciaio possono essere previste con un elevato grado di sicurezza. L’acciaio presenta un comportamento elastico fino a un livello di sollecitazione relativamente elevato e normalmente definito con precisione. A differenza del calcestruzzo armato, le proprietà dell’acciaio cambiano nel tempo solo in misura limitata.
+ Costruzione rapida
I componenti in acciaio possono essere installati facilmente e in tempi molto brevi nella struttura. Questo comporta un più rapido ammortamento economico dei costi di lavoro.
+ Facile riparazione
Generalmente, le costruzioni in acciaio possono essere riparate in modo semplice e rapido.
+ Adattamento alla prefabbricazione
L’acciaio è perfetto per la prefabbricazione e la produzione di massa.
+ Utilizzo ripetuto
Dopo lo smantellamento di una struttura, l’acciaio può essere riutilizzato.
+ Ampliamento di strutture esistenti
Gli edifici in acciaio possono essere facilmente ampliati aggiungendo nuove campate o ali. I ponti in acciaio possono essere allargati.
+ Resistenza alla fatica
Le costruzioni in acciaio presentano una resistenza alla fatica relativamente buona.
- Costi generali
La produzione dell’acciaio ha un consumo intensivo di energia ed è naturalmente più costosa. La realizzazione di costruzioni in acciaio può essere più costosa rispetto a costruzioni di altro tipo.
- Sicurezza antincendio
La resistenza dell’acciaio si riduce notevolmente quando il materiale viene riscaldato a temperature che si riscontrano normalmente negli incendi degli edifici. L’acciaio conduce e trasmette il calore da una parte dell’edificio in fiamme abbastanza rapidamente. Di conseguenza, i telai in acciaio degli edifici devono essere sufficientemente resistenti al fuoco.
- Manutenzione
L’acciaio esposto all’ambiente può essere danneggiato e la sua struttura può addirittura essere soggetta a corrosione. Per questo, le costruzioni in acciaio esposte ad aria e acqua, come ponti e torri, vengono regolarmente verniciate. L’impiego di acciai resistenti alle intemperie e alla corrosione può risolvere questo problema.
- Suscettibilità allo svergolamento
Per via dell’elevato rapporto resistenza/peso, gli elementi in acciaio sono generalmente più slanciati e quindi più suscettibili allo svergolamento rispetto agli elementi in calcestruzzo armato, ad esempio. Di conseguenza, per migliorare la resistenza allo svergolamento degli elementi in acciaio sottili, è necessario fare ulteriori considerazioni in fase di progettazione.
Il calcestruzzo è una miscela di acqua, cemento e aggregati. Il rapporto tra i tre componenti principali è importante per produrre una miscela di calcestruzzo che abbia la resistenza alla compressione desiderata. Nell’armatura vengono annegate nel calcestruzzo delle barre di acciaio. I due materiali lavorano insieme: il calcestruzzo fornisce la resistenza alla compressione, l’acciaio la resistenza alla trazione.
+ Resistenza alla compressione
Rispetto ad altri materiali da costruzione, il calcestruzzo armato presenta un’elevata resistenza alla compressione.
+ Resistenza allo strappo
Grazie alle armature in acciaio posate in opera, il calcestruzzo armato è in grado di sopportare anche elevate sollecitazioni di trazione.
+ Resistenza al fuoco
Il calcestruzzo protegge dal fuoco l’armatura in ferro posata in opera per un periodo di tempo più lungo e, in caso di incendio, allunga i tempi di spegnimento senza che l’acciaio ceda prima.
+ Disponibilità regionale e locale
I materiali principali necessari alla produzione del calcestruzzo sono facilmente reperibili sul posto. Questo fa del calcestruzzo una scelta privilegiata e conveniente.
+ Durata
I sistemi di costruzione in calcestruzzo armato durano più a lungo di qualsiasi altro sistema costruttivo.
+ Formabilità
Essendo inizialmente liquido, il calcestruzzo armato può essere modellato in forme pressoché illimitate.
+ Materiale da costruzione conveniente con ridotto onere di manutenzione
Il calcestruzzo armato è robusto ed è composto da materiali che non richiedono grossa manutenzione. Finché il calcestruzzo avvolge completamente l’armatura interna, questa è ben protetta dai fattori esterni. Questo mantiene molto bassi i costi di manutenzione per le costruzioni in calcestruzzo armato. Per determinate strutture come fondazioni, dighe e pilastri, il calcestruzzo armato è anche il materiale da costruzione più economico.
+ Rigidità
Il calcestruzzo armato ha un’inflessione minima. Questa è una buona proprietà per l’utilizzabilità degli edifici.
+ Facilità di lavorazione
Rispetto all’utilizzo di strutture in acciaio, nella realizzazione di costruzioni in calcestruzzo armato può essere impiegato del personale meno qualificato.
- Tempo di conservazione
Dopo la miscelazione, il calcestruzzo non può più essere conservato, dal momento che il cemento reagisce con l’acqua e la miscela si indurisce. I componenti principali devono essere conservati separatamente.
- Tempo di indurimento
Il calcestruzzo ha un tempo di indurimento di 30 giorni. Questo influisce notevolmente sul piano di costruzione dell’edificio. Per erigere costruzioni in calcestruzzo occorre mettere in conto un tempo superiore rispetto alle costruzioni in acciaio. Utilizzando prefabbricati in calcestruzzo si può, tuttavia, ridurre notevolmente il tempo di costruzione.
- Sezione maggiore
Negli edifici a più piani, i pilastri in calcestruzzo armato sono più spessi dei profilati in acciaio, dal momento che la resistenza alla compressione del calcestruzzo armato è inferiore a quella dell’acciaio.
- Ritiro
Il ritiro del calcestruzzo armato in fase di asciugatura porta alla formazione di crepe e alla perdita di resistenza.
Il legno è un materiale da costruzione naturale e rinnovabile che assorbe l’umidità e presenta proprietà diverse in senso longitudinale e trasversale grazie alla sua crescita naturale. Il legno vanta così tante buone proprietà (si veda anche sotto), che teoricamente è possibile costruire una casa intera soltanto con prodotti in legno. Con altri materiali è praticamente impossibile. Per questo il legno viene impiegato da tantissimo tempo per l’edificazione di abitazioni, mentre la costruzione in acciaio e quella in calcestruzzo armato sono state «scoperte» o inventate solo nel corso della rivoluzione industriale e si sono imposte nel corso del XX secolo a spese soprattutto della costruzione con legno e mattoni.
+ Resistenza allo strappo
In quanto materiale da costruzione relativamente leggero, il legno supera persino l’acciaio per quanto riguarda la lunghezza di rottura (o la cosiddetta lunghezza autoportante). In parole semplici, il legno è in grado di reggere il proprio peso meglio dell’acciaio. Questo permette di progettare edifici con stanze più ampie e meno sostegni.
+ Resistenza elettrica e termica
Il legno presenta una naturale resistenza alla conduzione elettrica, quando viene essiccato al normale contenuto di umidità (nella maggior parte dei tipi di legno questo è compreso tra 7 e 12 %). La sua resistenza e le dimensioni esterne non sono influenzate in modo significativo dal calore, il che significa che la stabilità di un edificio finito, e persino la sua sicurezza in determinate situazioni di incendio, rimangono garantite.
+ Assorbimento acustico
Le proprietà acustiche del legno lo rendono ideale per ridurre al minimo l’eco in stanze di abitazioni o uffici. Il legno assorbe il rumore anziché rifletterlo o amplificarlo, e può contribuire a ridurre notevolmente il livello di rumorosità.
+ Disponibilità locale
Il legno è un materiale da costruzione che può essere coltivato e fatto ricrescere attraverso processi naturali e programmi di coltivazione e rimboschimento. Grazie alla raccolta selettiva e ad altri metodi, la crescita può proseguire mentre vengono tagliati gli alberi più grandi.
+ Compatibilità ambientale
Una delle sfide maggiori poste da molti materiali da costruzione, in particolare dal calcestruzzo, dal metallo e dalle materie plastiche, è il loro tempo di dimezzamento. La decomposizione richiede tempi incredibilmente lunghi quando questi materiali sono esposti alle condizioni climatiche naturali. Il legno, invece, si decompone molto più velocemente e, nel frattempo, riempie il terreno.
- Ritiro e gonfiamento
Uno degli svantaggi principali del legno è il suo comportamento di ritiro e gonfiamento. Il legno è un materiale igroscopico. Ciò significa che assorbe dall’ambiente i vapori condensabili e cede l’umidità all’aria al di sotto del punto di saturazione delle fibre. Un altro svantaggio è il deterioramento. I fattori che influiscono sul deterioramento e sulla distruzione del legno rientrano in due categorie: biotici (biologici) e abiotici (non biologici). I fattori biotici comprendono funghi, muffe, batteri e insetti. Per abiotici si intendono gli effetti negativi di sole, vento, acqua, determinati agenti chimici e fuoco.