I Solai

I COMPONENTI COSTRUTTIVI: I SOLAI Principale compito dei solai è quello di scaricare i pesi verticali sulle strutture portanti, senza comunque dimenticare che l'altra importante funzione è quella di ripartire orizzontalmente lo spazio. Così, con l'avvento dell'acciaio e del calcestruzzo, il solaio ha velocemente preso il sopravvento sulle volte. E' semplice rispondere alla domanda: "perchè dalle volte si è passati al solaio?" Principalmente per un problema di peso (che incide in maniera non indifferente sulla struttura); col solaio si "alleggerisce" la struttura mantenendo comunque la rigidezza. In Italia i solai in laterocemento sono molto diffusi e questo è dovuto anche alla loro semplicità progettuale ed esecutiva; occorre solo che non vengano disattesi alcuni principi di base. Altra ragione del suo successo è il fatto che gli elementi intermedi alle nervature sono idonei ad assolvere più funzioni contribuendo, in modo non trascurabile, alle prestazioni finali del solaio. Il blocco del laterizio, quindi, anche se considerato di solo alleggerimento è chiamata a collaborare all'azione di ripartizione trasversale per rispettare la congruenza nel piano stesso dell'impalcato (qust'ultimo discorso è valido per i blocchi di tipo collaborante). Nello studio di un solaio è altresì importante l'analisi dello stato deformativo; è evidente che la scelta della rigidezza, e quindi dell'altezza strutturale, costituisce il punto di partenza per realizzare soluzioni conformi e rispondenti alle esigenze. Riferendoci a quanto detto, ad esempio, la normativa italiana prevede che l'altezza di un solaio debba essere minimo 1/25 della luce di calcolo per i solai ad armatura lenta mentre minimo 1/30 per solai in cemento armato precompresso. Continuando nell'analisi dello stato deformativo, attenzione bisogna porre, specie nel caso di solai poco rigidi, al fatto che il solaio possa poggiare su una parete di partizione interna: in questo caso, infatti, lo stato di deformazione del solaio non corrisponde a quello ricavato da calcoli. E' opportuno in questi casi che tra la parete divisoria e l'intradosso vi sia del materiale cedevole. Altro problema che può presentarsi è lo sforzo tagliante accompagnato da torsione che può determinarsi per effetto della discontinuità delle luci. E' necessario, quindi, inserire un sufficiente numero di nervature trasversali armate per utilizzare i momenti trasversali. Il solaio può subire anche problemi di interazioni ai bordi. E' innanzitutto necessario che un solaio non inizi mai con un blocco altrimenti non è possibile assorbire i momenti negativi ai bordi. Sarebbe opportuno un irrigidimento locale alle estremità del solaio (specie se la parete interna non termina sulla trave) o comunque porre un giunto strutturale. Se il problema della lesione perimetrale già sussiste, allora si fessura il solaio e si inserisce del silicone (più deformabili). Nel caso delle mensole (balconi) le molle non devono attaccarsi solo alla trave (altrimenti si imbarcano) bensì a tutti i travetti (ovviamente questo discorso è valido per i solai con tessitura parallela alla mensola). Il solaio è soggetto anche a problemi di natura reologica e termica. E' necessario, quindi, che la distanza tra i giunti di dilatazione strutturale sia valutata in relazione alle condizioni ambientali e alle caratteristiche reologiche del calcestruzzo. Si consiglia, allora, di porre i giunti di dilatazione ad intervalli inferiori ai 30 metri. L'effetto termico è di scarsa rilevanza nei solai intermedi mentre assume notevole importanza nei solai confinanti con l'esterno (porticati e coperture). In conclusione, da quanto detto si evince perchè sia errato collocare, come spesso accade, questa categoria strutturale in un ambito di "minimizzazioni di competenze progettuali ed esecutive". Il solaio in laterocemento è frutto di diverse sperimentazioni. Esso è una partizione orizzontale che deve rispondere ai seguenti requisiti: reggere il peso proprio, reggere il carico derivante dall'uso dell'ambiente, mantenersi indeformato dal tempo, isolamento termico, acustico e resistenza al fuoco. L'aspetto fondamentale del solaio è quello statico quindi la scelta e il dimensionamento del solaio rappresentano un momento importante per il progettista strutturale. E' altrettanto importante leggere il posizionamento degli elementi impiantistici onde evitare forature degli orizzontamenti che spesso alterano significativamente le prestazioni statiche. Lo studio strutturale necessita quindi di un buon approfondimento. Vi sono diverse tipologie di solai in laterizio; le più usuali sono: - solai in opera: ormai vetusta come tipologia risulta molto onerosa sia per la preparazione dell'impalcatura di sostegno sia per la casseratura. La colata di calcestruzzo avviene nelle nervature (armate) individuate dalla disposizione, in fila e ad intervalli regolari, dei blocchi di laterizio. E' quindi vero che la tipologia è onerosa ma è altrettanto vero che il sistema è molto semplice e non richiede l'uso di grosse attrezzature e di ampi spazi di manovra (si pensi ai centri storici!). - solai a travetti prefabbricati in laterizio e calcestruzzo armato normale o precompresso: ben accetto come sistema sia dal punto di vista dei carichi (per civili abitazioni soprattutto) che dei costi. Difatti a differenza della tipologia precedente, questa non necessita della casseratura inferiore e semplifica il puntellamento. Tutto questo è dovuto all'utilizzo di elementi trave prefabbricati (in cemento armato normale o precompresso) che vengono assemblati a particolari blocchi di laterizio (di forma complanare). Come contro vi sono la loro lunghezza (che talvolta obbliga a determinati percorsi nella movimentazione) e il fatto che l'intradosso del solaio si presenta con due diversi materiali: il laterizio ed il cemento. Nonostante ciò, comunque, questa è la tipologia di solaio preferita nelle civili abitazioni (considerando anche il fatto che possono essere migliorati staticamente utilizzando, ad esempio, doppi travetti). - solai a lastra con alleggerimento in laterizio: sono ottenuti da elementi di grandi dimensioni; generalmente la larghezza è di 1.20 m e la lunghezza pari alla luce da coprire. I blocchi di laterizio sono disposti nella direzione della lunghezza e individuano le nervature entro cui sarà effettuato il getto del calcestruzzo integrativo. La solettina di fondo è interamente in calcestruzzo e per questo sono più indicati in ambienti dove è necessario sottostare alle norme antincendio che in ambienti per civile abitazione. Sono comunque poco maneggevoli (pesanti e ingombranti) e presentano una produzione limitata. - solai a pannelli in laterizio: presentano gli stessi vantaggi e problemi dei solai a lastre. Hanno una certa autoportanza e per questo vengono utilizzati allorquando non è possibile puntellare per far fronte ai carichi. Inoltre presentano un intradosso omogeneo, formato da solo laterizio. Si fa notare che per queste due ultime tipologie è preferibile, soprattutto al fine di abbattere i costi e velocizzare la messa in opera, fare in modo che l'intera struttura sia un multiplo delle dimensioni delle lastre. La determinazione dello spessore è conseguente alla scelta della tipologia. Il D.M. 09/01/1996 al 7.1.4.2. prescrive lo spessore minimo: - 1/25 della luce di calcolo per solai ad armatura lenta; - 1/30 della luce di calcolo per solai in cemento armato precompresso. E' opportuno, inoltre, al fine di determinare il giusto spessore del solaio, calcolare il momento flettente massimo positivo senza però trascurare il momento negativo in corrispondenza degli appoggi o la caratteristica tagliante. Il predimensionamento, quindi, permette di definire l'insieme dei parametri geometrici elastici e meccanici che descrivono il solaio e condizionano la sua attività statica. Restano quindi da determinare tutti i valori delle sollecitazioni. Per effettuare il calcolo delle sollecitazioni è necessario individuare uno schema statico che associ a una situazione reale un modello teorico per poi infine ricondursi alla realtà. Una volta conclusi questi calcoli si passa alla verifica, al controllo di tutte le situazioni singolari della struttura partendo dalle caratteristiche della sollecitazione. Data la loro importanza, si illustrano ora le principali cause dell'ingenerarsi di tensioni trasversali: - eccessiva "snellezza" del solaio (rapporto spessore/luce di calcolo); - eccessivo valore delle tensioni tangenziali; - travi portanti a spessore solaio; - sbalzo ortogonale al senso di tessitura del solaio; - struttura di bordo di notevole rigidezza; - elemento di tramezzo rigido tessuto parallelo alla direzione del solaio; - carichi rilevanti paralleli alla tessitura; - brusca variazione di luce; - solaio portato da travi di grandi luci; - fenomeni termici. Si conclude ricordando l'estrema attenzione cui necessita il comportamento termico (di frequente si ricorre ad una grandezza di tipo globale, la CONDUTTANZA che tiene conto di tutta la massa come se fosse costituita da materiale omogeneo) e l'isolamento acustico (sia dipendente da rumori aerei, sia dovuto a vibrazioni continue, sia dovuto a urti: percussioni).