Scala in cemento armato: cosa c’è da sapere

Dalle scale a vista alle scale a sbalzo, questa guida completa ti offre pratiche innovative e consigli professionali su come calcolare, progettare e costruire la scala in cemento armato

La scala in cemento armato è una struttura che, oltre a svolgere una funzione essenziale di collegamento tra i diversi livelli di un edificio, può anche diventare un elemento architettonico di grande rilievo.

In questo articolo, esploreremo in dettaglio come calcolare, progettare e costruire scale in cemento armato, mettendo in luce le pratiche innovative e le tendenze moderne nel settore.

Inoltre puoi vedere un video che ti mostra come puoi progettare una scala in cemento con un software per il calcolo strutturale.

Progettazione scale interne – Tavola esecutiva

Progetto di scale in cemento armato

Per il progetto di una scala in cemento armato i dettagli di progettazione sono essenziali per garantire che la scala si adatti perfettamente all’ambiente circostante e alle esigenze funzionali dell’edificio. sono diversi gli aspetti, infatti, da tenere in considerazione, come il rapporto tra alzata e pedata, l’accessibilità e l’aspetto architettonico.

Vediamo insieme questi aspetti più nel dettaglio.

Rapporto tra alzata e pedata

Il rapporto tra alzata e pedata è uno dei principi fondamentali nella progettazione di scale in cemento armato. Questo rapporto riguarda la distanza verticale (alzata) tra due gradini consecutivi e la profondità (pedata) del gradino stesso. La corretta definizione di questo rapporto è cruciale per garantire che la scala sia sicura, comoda e conforme agli standard di design.

Per comprendere meglio l’importanza di questo rapporto, vediamo le formule e i calcoli coinvolti:

Alzata – l’alzata rappresenta la distanza verticale tra due gradini successivi ed è generalmente misurata dal piano di calpestio di un gradino a quello del gradino successivo. Questo valore è fondamentale per calcolare il numero totale di gradini in una scala. La formula per calcolare l’alzata totale è la seguente:

A=H/N

Dove:

• A – l’alzata di ciascun gradino,
• H – l’altezza totale del piano su cui si deve costruire la scala,
• N – il numero di gradini.

Pedata: La pedata rappresenta la profondità del gradino ed è misurata dal bordo anteriore di un gradino al bordo anteriore del gradino successivo. La formula per calcolare la pedata totale è la seguente:

P=L/N

Dove:

• P – la pedata di ciascun gradino
• L – la lunghezza totale dello spazio disponibile per la scala
• N – il numero di gradini.

Definito cosa sono l’alzata e la pedate, possiamo vedere nel dettaglio la formula più comunemente usata per il calcolo rapporto tra alzata e pedata. La formula è quella dell’architetto François Blondel, risalente all’anno 1675.

La celebre formula si basa sull’assunzione che lo sforzo compiuto per sollevare il piede verticalmente sia pari al doppio di quello impiegato per spostarlo orizzontalmente.

Da questa intuizione se ne deduce che il rapporto corretto tra alzata e pedata debba essere pari a:

2A + P = 62/64 cm

Da questa formula si deduce che l’alzata ideale è circa 16 cm, mentre la pedata ideale è di 30 cm.

Infatti, una scala con un rapporto tra alzata e pedata adeguato garantirà un’esperienza confortevole per chi la utilizza. Un rapporto troppo grande tra alzata e pedata renderebbe la salita faticosa, mentre un rapporto troppo piccolo potrebbe aumentare il rischio di inciampi. La progettazione di una scala con il giusto rapporto tra alzata e pedata richiede un equilibrio tra il design estetico e la funzionalità.

L’uso di software BIM consente agli architetti e agli ingegneri di simulare diverse combinazioni di alzata e pedata per trovare quella ottimale per il progetto. Questi strumenti calcolano in modo preciso l’altezza e la profondità dei gradini, tenendo conto di tutte le specifiche del progetto. Ciò garantisce che la scala sia conforme alle normative di sicurezza e alle aspettative estetiche.

Applicazione grafica della formula di Blondel

Accessibilità e sicurezza

La scala deve essere progettata per essere accessibile a tutte le persone, indipendentemente dalle loro capacità fisiche. Questo significa che devono essere prese in considerazione le linee guida sull’accessibilità e la sicurezza. Le scale devono avere corrimano per agevolare la presa, gradini antiscivolo e sufficiente illuminazione. La larghezza della scala è anche cruciale per consentire il passaggio agevole e sicuro di più persone contemporaneamente.

Armonia con l’ambiente

Una scala in cemento armato ben progettata deve integrarsi perfettamente nell’ambiente circostante e nel design complessivo dell’edificio. Gli architetti devono considerare il materiale, il colore e lo stile della scala per assicurarsi che essa si fonda armoniosamente con l’architettura circostante. Una scala ben progettata può diventare un elemento di spicco nel design complessivo dell’edificio.

Conformità alle normative edilizie

La conformità alle normative edilizie locali e nazionali è fondamentale nel progetto di scale in cemento armato. Queste normative stabiliscono i requisiti minimi per la sicurezza e l’accessibilità delle scale. Gli architetti e gli ingegneri devono essere a conoscenza di tali normative e assicurarsi che il progetto sia in piena conformità.

Materiali e tecniche costruttive

La scelta dei materiali e delle tecniche costruttive è un altro aspetto cruciale del progetto di scale in cemento armato. Il calcestruzzo utilizzato deve essere di alta qualità e adeguatamente armato per garantire la resistenza e la durabilità della scala nel tempo. La progettazione strutturale e il posizionamento delle armature devono essere attentamente studiati per evitare cedimenti o danni strutturali, come specificato nei seguenti paragrafi.

Se vuoi avere maggiori informazioni su questi aspetti, ti consiglio di leggere l’articolo di approfondimento “Come progettare una scala: criteri, norme ed esempi da scaricare“.

Tipologie di scale in cemento armato

Una delle decisioni più importanti nella progettazione e nella costruzione di scale in cemento armato riguarda la scelta della tipologia. Esistono diverse tipologie di scale, ciascuna con caratteristiche specifiche, adatte a differenti contesti e esigenze. In questa sezione, esploreremo le principali tipologie di scale in cemento armato, mettendo in evidenza le loro peculiarità e vantaggi.

• scale lineari – le scale lineari sono le più comuni e semplici da progettare e costruire. Presentano gradini disposti in linea retta, con una salita diretta da un punto all’altro. Queste scale sono ideali per spazi rettangolari o quadrati. Sono ampiamente utilizzate sia negli ambienti interni che esterni;
• scale a chiocciola -le scale a chiocciola sono caratterizzate da una forma circolare o elicoidale. Sono spesso scelte per risparmiare spazio in ambienti interni o per creare elementi architettonici distintivi all’esterno;
• scale a sbalzo – le scale a sbalzo sono caratterizzate da una struttura portante laterale, che offre l’illusione che i gradini galleggino senza supporti visibili. Questo design moderno ed elegante è spesso utilizzato in architettura contemporanea e richiede calcestruzzo armato di alta qualità e una progettazione strutturale accurata;
• scale a ventaglio – le scale a ventaglio si aprono a partire da un punto centrale, espandendosi verso l’esterno in modo simile ai raggi di una ruota. Questo design è spesso utilizzato per creare un impatto visivo e può essere adattato sia a spazi interni che esterni;
• scale autoportanti – le scale autoportanti sono progettate in modo da non richiedere un supporto aggiuntivo, come pareti o colonne, per sostenere la loro struttura. Sono spesso utilizzate in architettura moderna e richiedono un’ingegneria strutturale avanzata per garantire la stabilità;
• scale in cemento armato spatolato – le scale in cemento armato spatolato sono caratterizzate da una superficie liscia e uniforme ottenuta con l’applicazione di uno strato di spatolato o resina epossidica. Questo design conferisce loro un aspetto contemporaneo e una finitura elegante;
• scale in cemento armato moderno – le scale in cemento armato moderno seguono gli stili architettonici contemporanei. Possono presentare forme innovative, materiali di alta qualità e design minimalista. Sono spesso utilizzate per progetti architettonici avanzati;
• scale in cemento armato prefabbricate – le scale prefabbricate vengono prodotte in fabbrica e poi trasportate sul sito di costruzione. Sono disponibili in diverse forme e dimensioni, consentendo una maggiore efficienza costruttiva e tempi più brevi per l’installazione. Sono adatte sia per interni che per esterni;
• scale a soletta rampante – le scale a soletta rampante sono caratterizzate da gradini inclinati, spesso utilizzati in luoghi con spazio limitato. La struttura richiede una progettazione accurata per garantire la stabilità e la sicurezza;
• scale con trave a ginocchio – le scale con trave a ginocchio incorporano un elemento orizzontale che si estende dalla struttura della scala, fornendo ulteriore supporto e stabilità. Sono spesso utilizzate in scale a sbalzo o con design complessi.

Progettazione scale interne – Render realizzato con Edificius

Calcolo strutturale della scala in cemento armato

Il calcolo strutturale delle scale in cemento armato è un processo fondamentale nell’ambito dell’ingegneria civile e dell’architettura. La progettazione accurata delle scale richiede una comprensione profonda delle forze, dei carichi e delle sollecitazioni che agiscono sulla struttura. In questo contesto, il progetto strutturale di una scala può essere suddiviso in diversi passaggi chiave:

Progetto della sezione sull’appoggio

Nel primo passo del calcolo strutturale, si inizia con il progetto condizionato della sezione sull’appoggio più sollecitato. Questa sezione è fondamentale poiché riceve carichi significativi dalla soletta rampante e deve essere progettata per resistere a tali carichi. Si considerano dati come il momento flettente, le dimensioni della sezione e le caratteristiche del materiale utilizzato.

Progetto della sezione in campata

Nel secondo passo, ci si concentra sulla progettazione della sezione in campata, che include i gradini e altri elementi strutturali. È essenziale definire l’armatura necessaria per garantire la resistenza strutturale. Anche in questo caso, si considerano dati come il momento flettente, le dimensioni della sezione e i materiali utilizzati.

Verifica delle sezioni

Qui, vengono eseguite valutazioni dettagliate delle sezioni progettate, confrontando le sollecitazioni interne con la capacità di resistenza dei materiali utilizzati. Questo passo è cruciale per garantire che la scala sia sicura e in grado di sopportare i carichi previsti.

Calcolo dei diagrammi dei momenti resistenti

Questo passo comporta la determinazione di come i momenti flettenti variano lungo la lunghezza della scala. I momenti resistenti devono essere calcolati per ciascuna sezione critica della scala per garantire che essa possa sopportare le sollecitazioni senza cedere.

Per eseguire questi calcoli, vengono utilizzate formule specifiche e considerazioni di progettazione strutturale. Le normative e i coefficienti di sicurezza vengono applicati per garantire che la scala soddisfi gli standard di sicurezza e le normative edilizie. Inoltre, è essenziale considerare sia i carichi permanenti che quelli variabili, come specificato nelle Norme Tecniche per le Costruzioni.

Il calcolo strutturale delle scale in cemento armato richiede una conoscenza avanzata dell’ingegneria civile e delle pratiche di progettazione. È importante assicurarsi che la scala sia strutturalmente robusta e in grado di garantire la sicurezza degli utenti.

Come armare una scala con Edilus

Utilizzo di software BIM

Attraverso i software BIM per il calcolo strutturale, è possibile creare modelli virtuali dettagliati della scala e tenere conto di tutti i fattori rilevanti. Alcuni software BIM avanzati, hanno un solutore ad elementi finiti integrato, offrendo funzionalità specifiche per il calcolo strutturale delle scale.

Il vantaggio principale dell’utilizzo del software BIM risiede nella possibilità di simulare il comportamento strutturale della scala in situazioni diverse, inclusi i carichi massimi previsti e i carichi dinamici. Questa simulazione consente di ottimizzare il design e di ridurre al minimo i margini di errore.

In conclusione, il calcolo di una scala in cemento armato richiede una valutazione accurata dei carichi, l’adeguamento alle specifiche del progetto e l’uso di software avanzati come il BIM. Gli ingegneri devono essere in grado di applicare le formule adeguate per determinare la resistenza e la sicurezza della struttura, garantendo che la scala sia sia funzionale che esteticamente gradevole. La scienza e l’ingegneria si uniscono per creare scale in cemento armato affidabili e durevoli.

Video: come progettare una scala in cemento armato

Di seguito metto a tua disposizione un video che mostra come puoi progettare una scala in cemento grazie ad un software di calcolo strutturale.

Indirizzo articolo: https://bim.acca.it/scala-in-cemento-armato/