Stai cercando un modo per ottimizzare lo spazio interno del tuo edificio senza il fastidio delle colonne interne? Le strutture a campata libera potrebbero essere la soluzione perfetta. Che si tratti di un grande magazzino, di un impianto sportivo o di un padiglione espositivo, la progettazione a campata libera offre spazi ampi e ininterrotti che rendono le operazioni più fluide ed efficienti. Ma come fanno queste strutture a raggiungere tale flessibilità e resistenza? E perché dovresti prenderle in considerazione per il tuo prossimo progetto?
In questo articolo esploreremo il funzionamento delle strutture a campata libera, i vantaggi che offrono a diversi settori e gli elementi progettuali chiave che le rendono così versatili. Dalla struttura portante alla progettazione delle fondamenta, scoprirete come vengono progettate queste strutture e cosa le rende una scelta intelligente per il vostro prossimo progetto edilizio.
Alla fine, comprenderai le caratteristiche essenziali delle strutture a campata libera, come possono valorizzare i tuoi spazi e perché stanno diventando un'opzione popolare in settori che spaziano dalla logistica all'agricoltura e oltre.
Che cosa è una struttura a campata libera?
Una struttura a campata libera è un tipo di edificio privo di colonne o supporti interni. Questo crea un ampio spazio aperto, senza ostacoli. È ampiamente utilizzata in magazzini, palazzetti dello sport, padiglioni espositivi e hangar per aeromobili, dove gli spazi aperti sono essenziali.
A differenza degli edifici tradizionali basati su pilastri interni, le strutture a campata libera utilizzano robusti telai in acciaio, capriate o travi in calcestruzzo precompresso. Questi materiali consentono di sostenere il tetto tramite pareti esterne e telai portanti, consentendo campate da 20 a oltre 300 metri.
Caratteristiche principali delle strutture a campata libera:
- Nessuna colonna interna – Massimizza lo spazio utilizzabile per lo stoccaggio, le attrezzature o i posti a sedere.
- Grandi campate – Copre da 20 m a 300 m+ senza supporti interni.
- Forte e durevole – Utilizza acciaio, capriate o cemento armato per sostenere carichi pesanti.
- Applicazioni flessibili – Ideale per logistica, aviazione, sport e agricoltura.
Luce libera vs. luce effettiva: qual è la differenza?
Molte persone confondono la campata libera con la campata effettiva, ma hanno significati diversi:
| Caratteristica | Span libero | Durata effettiva |
| Definizione | Una campata unica, aperta, senza supporti interni. | La distanza calcolata tra due punti di appoggio, che può includere colonne. |
| Spazio interno | 100% spazio aperto. | Potrebbero esserci colonne che dividono lo spazio. |
| Supporto del carico | Il peso è sostenuto da telai o capriate esterne. | Il peso è distribuito attraverso colonne e travi. |
| Applicazioni | Magazzini, stadi, hangar, padiglioni espositivi. | Ponti, edifici per uffici, fabbriche a più campate. |
| Costo | Costo iniziale più elevato, ma minore manutenzione. | Costi iniziali inferiori, ma nel tempo le colonne potrebbero aver bisogno di essere rinforzate. |
Le strutture a campata libera rappresentano la scelta migliore per le industrie che necessitano di spazi ampi, aperti e adattabili.
Come funzionano le strutture a campata libera?
Le strutture a campata libera rimangono robuste e stabili anche senza colonne interne, distribuendo in modo efficiente il peso e le forze ai supporti esterni. Si basano su telai rigidi, capriate o archi per sostenere il tetto e resistere al vento, alla gravità e ad altre forze.
Come sostengono il tetto?
Poiché non ci sono colonne interne, il peso del tetto deve essere trasferito verso l'esterno, sulle pareti esterne e sulle fondamenta dell'edificio. Questo si ottiene in tre modi principali:
- Montature rigide – I telai spessi in acciaio o cemento agiscono come uno scheletro, sostenendo il tetto e impedendone la flessione.
- capriate – Queste strutture triangolari distribuiscono il peso in modo uniforme, rendendo possibili lunghe campate e mantenendo i materiali leggeri.
- Archi e sistemi di tensione – Le strutture curve o supportate da cavi sfruttano la loro forma per distribuire naturalmente il peso e rimanere stabili.
Come rimangono stabili in caso di vento e terremoti?
Poiché non ci sono supporti interni, le forze laterali (come il vento o i terremoti) potrebbero far oscillare o crollare l'edificio. Per evitare ciò, gli edifici a campata libera utilizzano:
- Sistemi di rinforzo – I cavi d’acciaio o le travi diagonali aiutano a resistere ai movimenti laterali.
- Pareti di taglio – Pareti solide che fungono da robuste colonne portanti, impedendo alla struttura di spostarsi.
- Giunti rigidi – Collegamenti appositamente progettati tra travi e colonne che mantengono la struttura salda sotto pressione.
Come si evita che si abbassino nel tempo?
Le campate lunghe possono piegarsi o cedere se non progettate correttamente. Gli ingegneri prevengono questo fenomeno:
- Utilizzo di travi profonde o capriate rinforzate per rafforzare la struttura.
- Scegliere materiali leggeri come l'acciaio o il cemento precompresso per ridurre le sollecitazioni sul telaio.
- Progettare con travi leggermente curve che contrastano naturalmente l'abbassamento nel tempo.
Il risultato?
Uno spazio solido, aperto e flessibile che consente la massima fruibilità in magazzini, stadi, hangar per aerei e altro ancora.
Dove possono essere utilizzate le strutture a campata libera?
Le strutture a campata libera sono utilizzate in molti settori perché creano ampi spazi aperti senza colonne interne. Sono ideali per magazzini, fabbriche, palazzetti dello sport, padiglioni espositivi, hangar per aeromobili, serre e altro ancora. Ecco come diversi settori traggono vantaggio dagli edifici a campata libera.
Edifici industriali
Le strutture a campata libera sono perfette per magazzini, stabilimenti di produzione e centri di distribuzione. Offrono più spazio utilizzabile, migliorano la logistica e facilitano la movimentazione delle attrezzature.
- Più spazio di archiviazione: L'assenza di colonne garantisce un layout migliore e più spazio per l'inventario.
- Flussi di lavoro efficienti: Carrelli elevatori, nastri trasportatori e sistemi automatizzati si muovono liberamente.
- Layout scalabili: Lo spazio aperto può essere adattato in base alle mutevoli esigenze aziendali.
Esempio:
Centri di distribuzione di Amazon utilizzare progetti a campata libera per massimizzare lo spazio di archiviazione e migliorare l'elaborazione degli ordini.
Edifici commerciali
Le strutture a campata libera contribuiscono a creare ampi spazi aperti per negozi al dettaglio, impianti sportivi e padiglioni espositivi.
- Vista libera: Ideale per stadi, centri commerciali e teatri.
- Layout flessibili: Gli spazi possono essere facilmente modificati per eventi, fiere o eventi sportivi.
- Migliore esperienza del cliente: Gli spazi aperti rendono i locali più confortevoli e visivamente accattivanti.
Esempio:
IL Centro olimpico di nuoto di Tokyo è stato costruito con una struttura in acciaio a campata libera, che offre viste aperte e una migliore esperienza per gli spettatori.
Edifici agricoli
Le aziende agricole e gli stabilimenti di produzione alimentare utilizzano strutture a campata libera per gli alloggi del bestiame, le serre e lo stoccaggio delle attrezzature.
- Più luce solare per le piante: L'assenza di colonne garantisce una migliore esposizione alla luce nelle serre.
- Facile spostamento delle attrezzature: I trattori e le unità di stoccaggio possono essere spostati senza ostacoli.
- Robusto e resistente alle intemperie: Progettato per resistere alle intemperie e ridurre i costi di manutenzione.
Esempio:
AeroFarms, azienda leader nell'agricoltura verticale, utilizza strutture a campata libera per creare spazi di coltivazione a temperatura controllata, aumentando la produzione alimentare.
Infrastruttura di trasporto
Aeroporti, stazioni ferroviarie e hangar per aeromobili necessitano di spazi ampi e aperti per garantire il corretto funzionamento. Le strutture a campata libera offrono ampie aree libere da colonne per aeromobili, merci e passeggeri.
- Hangar spaziosi: Gli aerei necessitano di aree ampie e aperte per lo stoccaggio e la manutenzione.
- Flusso passeggeri facile: Gli aeroporti e le stazioni ferroviarie utilizzano ampi atri per agevolare gli spostamenti.
- Costruito per durare: Progettato per resistere a forti venti, carichi pesanti e condizioni meteorologiche estreme.
Esempio:
IL Hangar a due vani Boeing presso l'aeroporto metropolitano di Detroit è dotato di una struttura in acciaio a campata libera larga oltre 100 metri, che consente la manutenzione di due Boeing 747 contemporaneamente.
Come vengono progettate le strutture a campata libera?
La progettazione di una struttura a campata libera si concentra sulla creazione di una struttura solida e stabile, in grado di supportare ampie campate senza bisogno di supporti interni. Ecco alcuni degli elementi chiave della progettazione:
Progettazione del telaio strutturale
La maggior parte delle strutture a campata libera utilizza un telaio in acciaio Perché l'acciaio fornisce la resistenza necessaria per grandi campate pur essendo leggero. Le strutture in acciaio sono anche durevoli e possono resistere a condizioni meteorologiche avverse. Tuttavia, vengono utilizzati anche altri materiali a seconda dei requisiti specifici del progetto:
- Calcestruzzo precompresso (spesso utilizzato in grandi strutture industriali che richiedono un'elevata capacità di carico)
- Alluminio (in campate di piccole e medie dimensioni, spesso in ambienti corrosivi)
- Rivestire di legno (in progetti su piccola scala o eco-compatibili; per un'estetica naturale)
- Tessuto e membrana (in strutture leggere, spesso per arene sportive, padiglioni fieristici ed edifici temporanei che richiedono grandi campate con rapida costruzione)
- Materiali compositi (in applicazioni specializzate in cui sono necessari elevati rapporti resistenza-peso, come negli edifici aerospaziali o nelle strutture leggere)
Ognuno di questi materiali offre diversi punti di forza in termini di peso, costo e flessibilità, e la scelta dipende dagli obiettivi di progettazione, dalle dimensioni dell'edificio e dai fattori ambientali.
Tipici disegni di sezioni trasversali
La sezione trasversale del telaio strutturale gioca un ruolo significativo nella capacità portante e nella stabilità complessiva dell'edificio. Ecco alcuni tipici progetti di sezioni trasversali utilizzati nelle strutture a campata libera:
- Travi a cassone: Si tratta di travi cave rettangolari che offrono un elevato rapporto resistenza/peso, rendendole ideali per grandi campate. La forma scatolare distribuisce il peso in modo uniforme e viene spesso utilizzata per campate più lunghe, dove la riduzione del peso è importante.
- Travi a I: travi a forma di I, o travi ad ala larga, sono spesso utilizzati in progetti a campata libera. Offrono un'eccellente capacità portante pur essendo relativamente leggeri. Le loro ampie flange li rendono ideali per distribuire efficacemente i carichi verticali.
- Travi reticolari: Sono formati utilizzando barre di acciaio o metallo interconnesse per creare un reticolo. Sono spesso utilizzati per campate più lunghe, dove è richiesta la massima resistenza con un peso ridotto del materiale.
capriate
capriate sono strutture triangolari che distribuire uniformemente il peso del tetto, consentendo ampie campate senza colonne interne. I tipi comuni includono Pratt E Conigliera capriate, ciascuna progettata per gestire in modo efficiente carichi diversi.
Oltre alle capriate 2D, capriate 3D sono spesso utilizzati in grandi edifici come hangar per aereiQueste capriate tridimensionali offrono un maggiore supporto per campate di grandi dimensioni, mantenendo al contempo la struttura leggera. Il loro design migliora la stabilità e riduce la necessità di supporti interni, rendendole ideali per spazi che devono ospitare aeromobili e attrezzature di grandi dimensioni.
Sistemi di supporto
I sistemi di supporto sono essenziali per garantire la stabilità delle strutture a campata libera. Sebbene le strutture a campata libera riducano al minimo le colonne interne, richiedono comunque un supporto esterno per gestire forze come il vento e i carichi sismici. I sistemi di supporto più comuni includono:
- Sistemi di rinforzo: I controventi diagonali (come i controventi a X) o le pareti di taglio aiutano a resistere alle forze laterali.
- Telai resistenti al momento: Questi telai garantiscono stabilità resistendo alle forze di flessione e torsione.
- Sistemi di collegamento: Utilizzato per collegare i lati opposti della struttura per impedirne il movimento, spesso presente in campate più grandi.
Un sistema di supporto adeguato è fondamentale per mantenere l'integrità della struttura, soprattutto nel caso di edifici di grandi dimensioni o alti con campata libera esposti a condizioni meteorologiche estreme.
Progettazione del tetto
IL tetto è una parte importante delle strutture a campata libera. I tipi di tetto più comuni includono tetti a due falde, tetti ad arco, E tetti a falda singola.
Per garantire che il tetto possa sostenere il peso, durare più a lungo e risparmiare energia, la progettazione deve tenere conto dei materiali, della forma e delle condizioni meteorologiche. Un buon tetto distribuisce il peso in modo uniforme, resiste ai danni causati dalle intemperie e contribuisce a mantenere l'edificio efficiente dal punto di vista energetico.
Tetti innovativi, come Tetti in membrana ETFE, sono leggeri e resistenti. Lasciano entrare la luce naturale risparmiando energia e sono utilizzati in luoghi come il Beijing Water Cube. Un'altra opzione è la doppia pelle tetto, che presenta due strati separati da un'intercapedine. Questa soluzione favorisce l'isolamento e la ventilazione, rendendo l'edificio più efficiente dal punto di vista energetico.
Progettazione delle fondamenta
IL fondazione La struttura a campata libera deve supportare carichi pesanti e impedire cedimenti nel tempo. Il tipo di fondazione dipende dalle condizioni del terreno, dai livelli delle falde acquifere e dalle dimensioni dell'edificio. Ad esempio, terreni soffici o instabili possono richiedere fondamenta profonde, come pile, per raggiungere strati di terreno stabili. Al contrario, un terreno stabile può consentire fondazioni più semplici e superficiali, come fondazioni diffuse O lastra fondazioni.
È anche importante che la fondazione sia saldamente collegato alla struttura soprastanteQuesta connessione aiuta a prevenire il movimento dovuto a forze esterne come forti venti o terremoti. I metodi di connessione più comuni includono bulloni di ancoraggio in acciaio O colonne in cemento armatoInoltre, la fondazione dovrebbe tenere conto del potenziale spostamenti del terreno o cambiamenti di umidità per mantenere la stabilità a lungo termine.
Come vengono costruite le strutture a campata libera?
Il processo di costruzione di una struttura a campata libera prevede diversi passaggi chiave per garantire che il progetto venga implementato accuratamente e che l'edificio sia sicuro e durevole.
✅ Preparazione del sito: Livellare il terreno e preparare le fondamenta per sostenere il carico della struttura.
✅ Fabbricazione dei materiali: I componenti in acciaio prefabbricati (capriate, travi, colonne) vengono realizzati fuori sede.
✅ Assemblaggio del quadro primario: Per prima cosa, erigere le colonne di supporto principali, quindi collegare le travi orizzontali per creare la struttura di base.
✅ Installazione del sistema di copertura: Installare telai principali rigidi, travetti secondari e pannelli del tetto.
✅ Costruzione del muro: Fissare le travi a muro e installare i materiali di rivestimento/rivestimento esterni.
✅ Rinforzo e rinforzo: Aggiungere controventi trasversali e supporti diagonali per garantire l'integrità strutturale.
✅ Ritocchi finali: Installazione di porte, finestre, isolamento e finiture interne/esterne.
Perché scegliere le strutture a campata libera?
Esistono diverse valide ragioni per cui le strutture a campata libera rappresentano un'ottima scelta per molti tipi di edifici:
- Flessibilità dello spazio: Il design aperto consente layout dinamici e una facile personalizzazione dello spazio interno.
- Conveniente: Grazie all'assenza di colonne interne, questi edifici possono ridurre i costi di manutenzione a lungo termine, poiché ci sono meno elementi strutturali da riparare o manutenere.
- Costruzione rapida: I componenti prefabbricati e i progetti modulari contribuiscono ad accelerare il processo di costruzione, riducendo i tempi di realizzazione fino a 50% rispetto ai progetti tradizionali.
- Multifunzionale: Le strutture a campata libera possono essere adattate per includere caratteristiche quali tetti con pannelli solari, sistemi di ventilazione intelligenti o progetti a risparmio energetico, rendendole adatte a un'ampia gamma di esigenze moderne.
Qual è la differenza tra strutture a campata libera e strutture a campata multipla?
Le strutture a campata libera e a campata multipla sono due tipologie di edifici comuni. Ognuna presenta i suoi vantaggi a seconda costo, esigenze di spazio e resistenza strutturale.
| Caratteristica | Strutture a campata libera | Strutture a campata multipla |
| Progetto | Nessuna colonna interna, unico grande spazio aperto. | Utilizza colonne interne per un supporto aggiuntivo. |
| Utilizzo dello spazio | 100% spazio aperto, ideale per grandi attrezzature, deposito o posti a sedere aperti. | Spazio suddiviso da colonne, adatto per aree divise. |
| Lunghezza della campata | Solitamente da 20 a 300 m+, utilizzato per magazzini, hangar per aerei e stadi. | Campate più corte (20 m – 100 m per sezione), adatte a fabbriche, uffici, spazi commerciali. |
| Resistenza strutturale | Richiede materiali più resistenti come acciaio, capriate o cemento armato per sostenere grandi campate. | Più stabile per campate più piccole, poiché le colonne forniscono una distribuzione del carico aggiuntiva. |
| Velocità di costruzione | Più veloce quando si utilizzano progetti pre-ingegnerizzati; meno componenti significano un assemblaggio più rapido. | Velocità moderata, poiché colonne e connessioni aggiuntive richiedono più lavoro. |
| Efficienza dei costi | Costi iniziali più elevati dovuti a materiali più resistenti, ma minore manutenzione a lungo termine. | Costi iniziali inferiori, ma le colonne possono aumentare i costi di manutenzione nel tempo. |
| Ideale per | Magazzini, hangar per aerei, stadi, centri logistici. | Fabbriche, negozi al dettaglio, edifici per uffici a più piani. |
Quale dovresti scegliere?
Scegli Clear Span se hai bisogno di:
- Un ampio spazio aperto (ad esempio, palazzetti dello sport, magazzini).
- Flessibilità per future modifiche di layout (ad esempio, sale espositive multiuso).
- Spazio di movimento ininterrotto (ad esempio, hangar per aerei, hub logistici).
Scegli Multi Span se hai bisogno di:
- Una soluzione conveniente per spazi più piccoli (ad esempio, edifici per uffici, negozi al dettaglio).
- Zone definite per usi specifici (ad esempio, spazi di lavoro separati in una fabbrica).
- Una struttura che supporta più piani (ad esempio, complessi commerciali).
La tua prossima struttura in acciaio a campata libera è proprio qui
Cerchi una soluzione flessibile ed economica che offra spazio ininterrotto per il tuo prossimo progetto edilizio? Con oltre 20 anni di esperienza e più di 1.000 progetti di successo in tutto il mondo, siamo specializzati nella progettazione e fornitura di strutture in acciaio di alta qualità per diverse tipologie di edifici, su misura per le tue esigenze. Che tu abbia un progetto in mente o che tu abbia bisogno di realizzarne uno da zero, ti offriamo un servizio completo. soluzione completa—dalla progettazione e produzione al supporto per il trasporto e l'installazione. Il nostro team di esperti è qui per guidarvi in ogni fase del progetto, garantendo che venga completato nei tempi previsti e secondo i più elevati standard qualitativi. Contattaci oggi per iniziare!
