Pilastri di calcestruzzo armato, pilastri di profilati di acciaio e pilastri di mattoni - Cosa sono e come si realizzazioni

Data la convenienza di ridurre, via via che si sale di piano nell'edificio, la sezione dei pilastri è essenziale farlo tenendo conto della necessità di garantire il collegamento dei ferri longitudinali in corrispondenza dei getti che vengono eseguiti nei vari piani, oltre al non creare impedimenti per la realizzazione delle murature di tamponamento ed ingombri e sporgenze inutile nelle pareti interne.

A questo proposito si ricorrere a due possibili metodi di giunzione dei ferri:

1) il principale verte sul mantenere uno o più lati della sezione dei pilastri fissi, cioè dovranno essere posizionati tutti sulla stessa verticale in ogni piano dell'edificio, di conseguenza la sezione si ridurrà negli altri altri lati;

2) giunzione per sovrapposizione in asse. Partendo dalla sezione più piccola questa sarà il centro da cui si amplieranno le sezione dei vari pilastri. 

Prima di spiegare cosa sono e come vengono realizzati i pilastri di profilato di acciaio è bene introdurre il concetto meccanico d'inerzia: Dal punto di vista della fisica, l'inerzia altro non è che la tendenza di un corpo a conservare il suo stato di quiete, di moto rettilineo uniforme attorno a un asse, se il risultato delle forze che agiscono sul corpo e dei loro momenti è nullo. A questo punto dobbiamo introdurre altri concetti che ci agevoleranno nel comprendere i carichi e gli sforzi dei pilastri in generale:

- instabilità di punta (o instabilità elastica), si tratta di un tipo di instabilità dovuta ad un carico assiale di punta che agisce su di un asta (nel nostro caso il pilastro) che causa un improvviso collasso di un membro strutturale che viene soggetto ad un forte sforzo di compressione, nonostante questo sia in realtà minore allo sforzo massimo che il materiale che comprende il membro che collassa è in grado di sopportare. Di conseguenza, possiamo dire che il carico di punta assiale è una sollecitazione di compressione applicata alla testa di un 'asta (nel nostro caso la testa del pilastro). Data l'impossibilità nella realtà che uno sforzo di questo tipo sia uno sforzo normale puro, l'asse della sollecitazione non sarà coincidente con l'asse baricentrico della sezione, ma invece sarà distante da esso, causando in questo modo un momento flettente. A causa di ciò si verificherà l'incurvamento dell'asta fino ad un punto di rottura e collasserà.  Per evitare questo fenomeno, occorre prevedere correttamente i carichi di progetto e le azioni sollecitanti, modificandone eventualmente i parametri. Ad esempio: riducendo la compressione; cercando di diminuire l'eccentricità del carico; aumentando l'area della sezione per ridurre la flessibilità dell'asta; riducendo la lunghezza dell'oggetto; aggiungendo vincoli con altre aste vicine oppure con il suolo. Le ultime due misure hanno lo scopo di ridurre la lunghezza di libera inflessione della trave;

- raggio d'inerzia, detto anche raggio di girazione o giratore, è usato per descrivere il modo in cui le componenti di un elemento siano distribuite attorno al suo asse di rotazione. In altre parole, si tratta della distanza da un polo al quale dovrebbe trovarsi l'intera massa di un corpo rigido, in modo che il momento d'inerzia si mantenga invariato. In ingegneria viene usato per indicare la distribuzione della sezione dell'area per una colonna attorno al proprio asse centroide;

- ellisse centrale d'inerzia, si tratta della forma che assumono le estremità dei raggi d'inerzia che partono dal baricentro, che per l'appunto assumono una forma ellittica. Tracciarne la forma aiuta ad esprimere visivamente la capacità inerziale dell'elemento analizzato. L’ellisse centrale d’inerzia permette anche di ricavare il nocciolo centrale d’inerzia il quale è definito come la zona in cui deve cadere il carico per avere sollecitazioni di tipo omogeneo.

Adesso passiamo ai pilastri di profilati di acciaio, anche chiamati colonne, che possono anche essere realizzati con vari elementi tra loro uniti. La forma migliore, a causa della loro forma snella ed il rischio inerente al carico di punta, è quella che possiede maggiori valori del raggio d'inerzia uguali nelle due direzioni principali. 

Possono essere divisi in 3 tipi:

1) pilastri a sezione chiusa, di forma quadrata o circolare. Hanno il vantaggio di avere una maggiore resistenza ai carichi di punta, tuttavia non sono facilmente collegabili con gli elementi della struttura;

2) pilastri a sezione aperta, possiedono un ellisse d'inerzia meno schiacciato, il che li rende più adatti a sopportare i fenomeni di instabilità flessionale causati dai carichi di punta. Inoltre, permettono di giuntare agevolmente le varie parti strutturali;

3) pilastri a sezione composta, sono costituti da più elementi uniti per mezzo di chiodatura o saldatura. Sono impiegati quando è necessario avere sezioni che possiedono valori del momento d'inerzia superiori ai normali profilati.