Le tensostrutture - Possibili soluzioni per la copertura di grandi superfici
Autore
Bruno Polifroni - Università degli Studi di Messina - [1995-96]
Documenti
Abstract
Sono dette tensostrutture quella particolare classe di sistemi strutturali i cui elementi sono prevalentemente sollecitati a sforzi di trazione.
Analizzando la storia per ricercare le applicazioni di questa tecnologia, è possibile constatare che non è stato largamente utilizzata, per mancanza di materiali capaci a sopportare elevate trazioni (le passerelle sospesa su corde di liane ne rappresentano gli esempi per gli antichi). Solo alla fine del XIX° secolo, in coincidenza con le prime produzioni di cavi d’acciaio ad alta resistenza e successivamente con l’invenzione dei materiali plastici utilizzati nelle tensostrutture a membrana, nascono le prime applicazioni importanti. Si pensi infatti alle coperture di impianti sportivi o alla costruzione di ponti di luci notevoli, che con la tecnologia conosciuta (sistema portante ad arco o successivamente sistemi in cemento armato), non sarebbero potute essere realizzate e comunque avrebbero richiesto un impiego eccessivo di massa strutturale. Tale bilancio fra massa strutturale e massa portata, subisce una rilevante riduzione con l’impiego di strutture in acciaio, che a fronte di un peso proprio ridotto di 10 volte, riescono addirittura ad incrementare la massa portata. Tuttavia il bilancio più significativo si raggiunge con le tensostrutture, leggerissime e resistenti benché molto deformabili; l’ulteriore riduzione di massa propria si avvicina in questi casi ad 1/100 rispetto alla massa portata dalla struttura in c.a..
Il tutto è stato quindi reso possibile dalla ricerca tecnologica che ha fornito la possibilità di reperire nuovi materiali e quindi nuovi elementi strutturali le cui caratteristiche meccaniche sono elevatissime. In particolare la produzione di funi in acciaio armonico e di membrane in materiale plastico (PVC), ha fornito in ambedue i casi la possibilità di avere materiali capaci di resistere a notevoli sforzi di trazione. La fune infatti una volta caricata tende ad assumere la forma della funicolare dei carichi applicatigli sicché l’unica sollecitazione presente è uno sforzo di trazione; pertanto nelle applicazioni pratiche la forma della struttura deve tendere ad una configurazione che è la più prossima possibile alla funicolare dei carichi. Ciò comporta forme architettoniche sempre più complicate ma condizionate da scelte progettuali mirate ad un ottimale comportamento strutturale.
In definitiva, questa nuova tipologia costruttiva fornisce ai progettisti quanto occorre per realizzare strutture snelle, molto leggere, adattabili facilmente a forme architettoniche sempre più evolute e capaci di coprire grandi spazi senza interposizione di opere verticali di sostegno. Vengono realizzate così le grandi coperture di palazzetti, stadi, piscine, ecc., ed inoltre si inizia a costruire grandi ponti sospesi o strallati, cioè opere che non necessitano di sostegni intermedi.
Analizzando la storia per ricercare le applicazioni di questa tecnologia, è possibile constatare che non è stato largamente utilizzata, per mancanza di materiali capaci a sopportare elevate trazioni (le passerelle sospesa su corde di liane ne rappresentano gli esempi per gli antichi). Solo alla fine del XIX° secolo, in coincidenza con le prime produzioni di cavi d’acciaio ad alta resistenza e successivamente con l’invenzione dei materiali plastici utilizzati nelle tensostrutture a membrana, nascono le prime applicazioni importanti. Si pensi infatti alle coperture di impianti sportivi o alla costruzione di ponti di luci notevoli, che con la tecnologia conosciuta (sistema portante ad arco o successivamente sistemi in cemento armato), non sarebbero potute essere realizzate e comunque avrebbero richiesto un impiego eccessivo di massa strutturale. Tale bilancio fra massa strutturale e massa portata, subisce una rilevante riduzione con l’impiego di strutture in acciaio, che a fronte di un peso proprio ridotto di 10 volte, riescono addirittura ad incrementare la massa portata. Tuttavia il bilancio più significativo si raggiunge con le tensostrutture, leggerissime e resistenti benché molto deformabili; l’ulteriore riduzione di massa propria si avvicina in questi casi ad 1/100 rispetto alla massa portata dalla struttura in c.a..
Il tutto è stato quindi reso possibile dalla ricerca tecnologica che ha fornito la possibilità di reperire nuovi materiali e quindi nuovi elementi strutturali le cui caratteristiche meccaniche sono elevatissime. In particolare la produzione di funi in acciaio armonico e di membrane in materiale plastico (PVC), ha fornito in ambedue i casi la possibilità di avere materiali capaci di resistere a notevoli sforzi di trazione. La fune infatti una volta caricata tende ad assumere la forma della funicolare dei carichi applicatigli sicché l’unica sollecitazione presente è uno sforzo di trazione; pertanto nelle applicazioni pratiche la forma della struttura deve tendere ad una configurazione che è la più prossima possibile alla funicolare dei carichi. Ciò comporta forme architettoniche sempre più complicate ma condizionate da scelte progettuali mirate ad un ottimale comportamento strutturale.
In definitiva, questa nuova tipologia costruttiva fornisce ai progettisti quanto occorre per realizzare strutture snelle, molto leggere, adattabili facilmente a forme architettoniche sempre più evolute e capaci di coprire grandi spazi senza interposizione di opere verticali di sostegno. Vengono realizzate così le grandi coperture di palazzetti, stadi, piscine, ecc., ed inoltre si inizia a costruire grandi ponti sospesi o strallati, cioè opere che non necessitano di sostegni intermedi.
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