I fabbricati industriali - Università degli studi di Trieste

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Università degli Studi di Trieste – a.a. 2009-2010
Impianti industriali
I fabbricati industriali
Fabbricati industriali
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Generalità
• La scelta di un tipo di fabbricato è determinata dal plant
layout, ossia dalla sistemazione dei macchinari, dei
reparti dei servizi e quant’altro necessario, svolta nelle
fasi precedenti.
• Prima ancora di scegliere la tipologia edilizia, bisogna
definire due caratteristiche essenziali del fabbricato:
– maglia: individuata dai pilastri costituenti l’ossatura
portante (le sue dimensioni corrispondono all’interasse fra
i pilastri);
– altezza sotto filo catena: l’altezza libera al di sotto del filo
inferiore della struttura portante della copertura.
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• Nella definizione di maglia e altezza sotto filo di
catena si ricorrerà, preferibilmente, ad elementi
standardizzati per contenere i costi;
• In impianti particolari si può rinunciare a tale
standardizzazione per privilegiare la
sistemazione dei macchinari e dei reparti cui
corrispondono i minori costi di esercizio
• In ogni caso bisognerà effettuare un’analisi
costi-benefici
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• Il plant layout fissa anche altri vincoli per i fabbricati
industriali. In particolare, ricordiamo:
– le vie di corsa per i carroponti e per gli altri mezzi di
trasporto sopraelevati;
– il carico ai nodi per la sospensione di convogliatori aerei,
carroponti sospesi ecc.;
– le banchine di carico e scarico dei veicoli stradali e
ferroviari;
– i portoni e le vie di accesso per automezzi e carri ferroviari;
– i carichi sul pavimento;
– le possibilità di futuri ampliamenti.
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• Ulteriori vincoli che devono essere presi in
considerazione sin dalle fasi iniziali del progetto
riguardano:
–
–
–
–
–
–
–
–
Illuminazione (naturale e artificiale)
Riscaldamento
Ventilazione
Condizionamento
Pericolo di incendi ed esplosioni
Produzione di rumori
Vibrazioni
Fumi, polveri, odori
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• In definitiva i principali fattori che influenzano la scelta
del tipo di fabbricato sono i seguenti:
– Plant layout (da cui dipendono: costi di esercizio, area
sviluppata occorrente, possibilità di ampliamenti e
modifiche ecc.);
– Costi di costruzione del fabbricato e del terreno
occorrente;
– Costo per gestione (riscaldamento, illuminazione,
ventilazione ecc.);
– Esigenze dei macchinari e delle lavorazioni (pesi,
vibrazioni, rumori, polveri ecc.)
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• L’architettura industriale è in continua evoluzione. Essa
deve affrontare non poche difficoltà e sottostare a certe
condizioni ben precise. In sintesi, gli obiettivi che essa si
propone sono:
– economia e rapidità di costruzione degli edifici;
– assoluta aderenza alle richieste tecnologiche e funzionali;
– elevate qualità degli ambienti di lavoro, con particolare
riferimento alla salute ed alla sicurezza;
– armonica collocazione nell’ambiente naturale e socioeconomico esistenti.
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Classificazione dei fabbricati
• A più piani: si sviluppano in altezza, cosicché i reparti di
lavoro, i magazzini, i servizi ecc, vengono a trovarsi
disposti su piani diversi. I collegamenti fra i vari piani
sono assicurati mediante scale, ascensori, montacarichi
ecc.
• Ad un solo piano: si sviluppano in orizzontale, per cui
tutti i reparti di lavoro, i magazzini ed i servizi sono
disposti sul medesimo piano (coincidente in genere con
il piano campagna o con un piano poco più elevato).
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Esempio di un comprensorio
industriale
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Fabbricati a più piani
• Abbastanza frequenti in passato, vengono ancora oggi
realizzati per:
– lavorazioni in cui i materiali possono muoversi per gravità;
– quando il carico sul pavimento è molto basso;
– quando si ha già a disposizione un terreno insufficiente per
lo sviluppo in orizzontale.
• Contrastano sovente con le esigenze di un razionale
plant layout (impossibilità di avere un flusso dei materiali
lineare, cioè senza incroci, ritorni, soste ecc.).
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Esempio di soluzione intensiva
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Fabbricati a un piano
• Per tali tipi di fabbricati è possibile realizzare maglie più
ampie rispetto al caso di fabbricati a più piani. Vanno
scelti quando:
– il carico a pavimento è elevato;
– si devono trasportare materiali pesanti e ingombranti;
– la disponibilità di terreno è notevole ed il suo costo è
basso;
– le lavorazioni presentano pericoli dì incendi ed esplosioni,
provocano vibrazioni, polveri ecc.;
– si prevedono variazioni nel layout ovvero ampliamenti
dell’impianto;
– si può utilizzare la luce naturale.
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Via di mezzo…
• Talvolta si ricorre a fabbricati ad uno o più piani con
seminterrati e/o mezzanini. Così, quando si devono
installare macchinari molto alti, il seminterrato è
necessario al fine di ricavare il posto di lavoro all’altezza
più opportuna.
• I mezzanini sono utilizzati per servizi igienici, spogliatoi,
mense ecc.; meno frequentemente, per sottomontaggi e
magazzini (che non si vuole ingombrino il piano
pavimento).
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Sistemi costruttivi
• I fabbricati industriali possono essere realizzati
in:
– Cemento armato (normale o precompresso);
– Acciaio;
– Laterizio armato.
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Strutture in cemento armato
• Luci: variabili dagli 8 ai 20 metri nel caso di fabbricati ad
un piano e dai 6 ai 10 metri per fabbricati a più piani.
• Forme dell’edificio:
– a shed: particolarmente valida per l’illuminazione naturale
degli ambienti di lavoro;
– coperture a falde piane o inclinate con lucernari
longitudinali;
– a volta (con o senza lucernari).
• Vantaggi rispetto alle soluzioni alternative:
–
–
–
–
resistono al fuoco;
non vengono attaccate da agenti corrosivi;
presentano una buona capacità termica;
trasmettono meno le vibrazioni ed i rumori.
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Le strutture precompresse in
cemento armato
• Sono prefabbricate fuori opera e posate in opera
mediante cantieri altamente meccanizzati. La loro
fortuna è legata a:
– esigenza di realizzare fabbricati a maglie sempre più
ampie (sistemazione dei macchinari più flessibile);
– consente un miglior sfruttamento dell’area coperta (ogni
pilastro occupa almeno 0,80~1,50 m2 di pavimento);
– rapidità di esecuzione delle strutture in precompresso e
minor incidenza della manodopera necessari alla
costruzione.
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Tipi correnti di strutture di fabbricati
industriali
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Strutture in acciaio
• Maglie di più frequente adozione (in metri):
10×10 — 12×12 — 14×14 — 16×16 — 8 ×12 —
12×16 — 12×24 —20×20;
• Schemi costruttivi: a shed; a falde piane o
inclinate con lucernari longitudinali; a volta con o
senza lucernari;
• La tendenza è quella di semplificare gli schemi
costruttivi al fine di limitare i costi di costruzione
e di manutenzione.
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• Vantaggi:
–
–
–
–
–
Eccezionale rapidità di costruzione
Basso impiego di manodopera
Possibilità di ottenere grandi luci
Possibilità di forti sovraccarichi
Basso ingombro dei pilastri e delle altre strutture
componenti
– Facilità di ampliamenti o demolizioni.
• Svantaggi
– Minore resistenza al fuoco
– Maggiori costi di manutenzione
– Bassa capacità termica
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Struttura mista
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Strutture in laterizio armato
• Era essenzialmente impiegato per capannoni a
volta, ma oggi è raramente impiegato.
• La maglia dei pilastri (in cemento armato, come
del resto le travi portanti) si presenta
dissimmetrica: le luci trasversali variano infatti
dai 10 ai 20 m, mentre l’interasse longitudinale
dei pilastri è in genere compreso fra i 5 ed i 10
m.
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Strutture in laterizio armato
• Vantaggi
– minor costo unitario rispetto agli altri tipi di strutture
(prefabbricazione delle strutture portanti ed alla
meccanizzazione dei cantieri);
– bassi costi di manutenzione.
• Inconvenienti
– inutilizzazione dello spazio sopra i tiranti che rappresenta un
notevole volume da riscaldare nella stagione fredda: (talvolta si
ricorre ad una apposita controsoffittatura);
– non consentono la sospensione di mezzi di trasporto;
– l’installazione dei condotti e delle tubazioni aeree (impianti di
riscaldamento, ventilazione, illuminazione, acqua, aria ecc.)
risulta meno agevole rispetto ai fabbricati in acciaio o in cemento
armato.
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