I COMPONENTI COSTRUTTIVI: I SOLAI

(1° PARTE)

Ing. L.Castriotta

Che cos’è il SOLAIO ?

Il solaio è una struttura sub-orizzontale, orizzontale o leggermente acclive (coperture) che serve a coprire un vano ed a scaricare i carichi verticali sulla struttura portante, quali travi e pilastri se è in c.a., muri portanti se la struttura è a setti. Questa è la sua funzione primaria, però ne ha tante altre come quella di definire i vari piani di un edificio.

Nell’evoluzione storica dei solai, questi non esistevano inizialmente, ma venivano realizzate delle volte in maniera tale da coprire le grandi luci, utilizzando del materiale, il laterizio, che non è resistente a trazione ma resiste bene alla compressione esercitata dai vari conci che ne costituiscono l’arco. Successivamente con l’evoluzione dell’acciaio prima e, successivamente, del calcestruzzo, si è giunti all’attuale configurazione del solaio in latero-cemento, che permette soluzioni più leggere e di minori spessori, quindi gravando il meno possibile sulla struttura portante. Rendere più leggero il solaio, è stato dunque il motivo principale di questa evoluzione. Si capisce benissimo che il laterizio è l’elemento primario di questo discorso, perché nel nostro Paese, come del resto la Spagna e la Grecia, la percentuale di argilla che esiste sul territorio è elevata. E’ dunque certo che il laterizio, doveva prendere un posto fondamentale nella costruzione dei solai. Ovviamente l’abbinamento del laterizio con il c.a., ovvero facendo delle nervature e delle zone vuote, è proprio possibile perché il laterizio si unisce bene al cls . Questi solai sono realizzati ponendo le nervature fra due blocchi di laterizio e gettando successivamente il cls, facendo consolidare il tutto, e togliendo infine, la casseratura sottostante. L’evoluzione ha cercato di ridurre al massimo il banchinaggio, realizzando cioè dei solai non gettati completamente in opera, ma avvalendosi di elementi prefabbricati che sostenessero il peso del blocco in laterizio e del cls. Questi elementi sono i travetti tralicciati e i travetti precompressi.

La funzione del travetto è quella di sostenere il solaio in maniera unidirezionale; è stato un altro passo in avanti, in quanto il solaio non scarica su tutte le quattro travi al contorno dello stesso, ma solo in maniera monodirezionale, quella parallela alla disposizione dei travetti. Questa è una operazione che ci permette di non appesantire tutte le travi della struttura.

Esistono varie tipologie di solaio:

-        solaio con travetto tralicciato; le nervature hanno la suola in cls, (gettata in opera o precompressa),con una  piccola armatura a traliccio;

-        solaio a lastra o predal, costituita da una lastra di 4 cm , da tralicci, e da blocchi in laterizio;

-        solaio di tipo 2pr e 3pr; la suola può essere o ad armatura lenta o ad armatura precompressa. Il solaio di tipo 2pr ha una larghezza di 120 cm, con due travetti e blocco in laterizio intermedio; il solaio 3pr è largo 240 cm, con tre travetti e due blocchi di alleggerimento. L’elemento di alleggerimento può essere anche costituito dal polistirolo;

Di tutti i casi visti, quelli più utilizzati sono quelli a travetti a portata unidirezionale, costituito da coppie di travetti, con pignatta interposta.

Come si progetta un solaio ?

La prima cosa ovvia che si devono calcolare sono i carichi che il solaio deve portare. La normativa definisce dei carichi da ripartire sul solaio che variano a secondo della destinazione d’uso del locale che il solaio deve sostenere. In funzione del carico del solaio, si definisce la sua altezza in relazione alla sua inerzia e quindi alla luce dello stesso.L’altezza del solaio può essere calcolata in modo approssimato con la seguente formula:

H= L_c / 25

Dove L_c è la luce di calcolo. Questa è valida se il solaio è gettato in opera, mentre se è costituito da travetti precompressi questa altezza diventa:

H= L_c / 30

Riducendo cioè leggermente l’altezza, perché questa soluzione è più rigida della precedente.

In Italia e Spagna il 90% dei solai sono realizzati con travetti precompressi o con travetti alleggeriti con il laterizio. Per la realizzazione di un buon solaio, ci dev’essere innanzitutto la qualità dei prodotti, attestabile mediante le certificazioni dei materiali rilasciati dalle ditte produttrici, che procede tramite prove sperimentali dei prodotti che coinvolgono il solaio, quali prove alla rottura dei travetti, qualità dei materiali che si utilizzano per i travetti, processo produttivo di tutti i travetti, qualità del processo produttivo ecc…Anche il blocco di alleggerimento deve essere certificato, perché è sbagliato considerarlo come un elemento che serva solo per riempire degli spazi, quelli tra i travetti. Esso , anche quando è considerato di semplice alleggerimento, è obbligato a seguire le deformazioni della altre parti del solaio, fornendo il suo contributo alla d’insieme. Il laterizio è chiamato dunque a collaborare all’azione di ripartizione trasversale per rispettare la congruenza nel piano stesso dell’impalcato. A tale proposito c’è da dire che esistono blocchi di laterizio non collaboranti di tipo A e collaboranti di tipo B. La prima tipologia, consiste nell’utilizzare blocchi di laterizio con una percentuale foratura tra il 60% e l’85%, senza smussi e completati superiormente da una caldana con uno spessore minimo di 4 cm che serve a rendere il tutto più rigido. La seconda, invece prevede blocchi di laterizio con gli angoli smussati, e non prevede il getto della caldana, questo perché la parte resistente è assicurata dall’area triangolare in c.a. che si ricava in corrispondenza degli smussi.

Normalmente, in sede di progetto, il solaio viene calcolato “a trave”, caratterizzandolo secondo una striscia elementare tipo che si sviluppa secondo l’asse delle nervature, con le azioni agenti in direzione normale al piano così individuato, ma con sollecitazioni trasversali nulle. Lo schema statico è dunque quello di una trave continua con una lunghezza di 100 cm, con due appoggi corrispondenti a due travetti. E’ evidente che questo è un modello di comodo, perché semplifica le procedure di calcolo, che ha il pregio di essere globalmente conservativo nei riguardi della sicurezza, ma che rimane sempre uno schema astratto, diverso dal funzionamento reale. In realtà il solaio lavora a piastra scaricando cioè anche sulle travi non portanti, bisogna prevedere dunque anche altri fenomeni quale l’imbarcamento del solaio legato alla deformata del solaio. Nascono quindi delle forze trasversali al solaio, che non abbiamo considerato in fase di progetto, che tendono a scartellare il blocco, da ciò ne scaturisce l’essenzialità della certificazione del laterizio, perché deve resistere anche a queste forze. Questo problema è tanto più evidente tanto più, a parità di solaio, l’appoggio del solaio è flessibile. Le travi a spessore di solaio o piatta, è molto più deformabile di una trave a coltello quindi, mentre in fase di progetto viene considerata come un appoggio rigido, nella realtà non è così, perché possiede un inerzia più piccola  rispetto ad una trave a coltello. Deve soddisfare alla seguente formula:

L_c/H <= 18-20

Per effetto di queste deformazioni, nascono all’interno del solaio dei momenti parassiti che tendono quindi a lavorare con il solaio in maniera trasversale allo stesso, cioè lungo la direzione trasversa ai travetti. Il compito del laterizio e della caldana superiore è di assorbire tali sforzi, prevedendo una armatura nella caldana stessa, che ha una doppia funzione: quella di ripartire uniformemente i carichi sui travetti e di resistere agli sforzi di trazione.

Particolare attenzione è da porre in corrispondenza dell’incrocio di due travi, dove trova sede il pilastro. In questo punto i carichi si concentrano e si incanalano entro il pilastro. E’ buon uso creare una superficie maggiore di cls, per poter così dare più spazio, affinché le tensioni si incanalino comodamente nel pilastro, quindi evitando delle lesioni in prossimità del pilastro proprio per mancanza di zona massiccia.

Analizziamo ora gli effetti di disturbo che derivano dalla contiguità dei solai con le strutture di bordo. E’ scorretto iniziare la posa di un solaio, in corrispondenza di una trave o del muro perimetrale, con un blocco e non con il travetto, perché durante la fase di collaudo, che consiste nel posizionare carichi al contorno del solaio, esso, per sua natura si deforma, provocando delle lesioni. L’unico rimedio possibile, se il solaio è già esistente è quello di sconnettere il solaio e di posizionarci un giunto, tale da rendere possibile la deformazione.

Regola molto importante è quella di iniziare il posizionamento dei tramezzi dall’ultimo piano, perché in questa maniera si vanno a caricare progressivamente la struttura, ed evita la formazioni di lesioni a 45° sulle tramezze inferiori. Analizziamo ora il nodo solaio-balcone. Questo è un vero e proprio sbalzo e lavora a mensola. L’armatura della mensola non deve essere ancorata solo alla trave perimetrale, perché questo creerebbe una torsione della stessa, ma dev’essere prolungata all’interno del solaio, a chiedere la collaborazione dei travetti, questo quando lo sbalzo del balcone è trasversale all’orditura dei travetti.