Corso Completo Architettura Tecnica 1

I solaio

Il solaio è un orizzontamento piano il cui comportamento statico è assimilabile ad un architrave appoggiato o incastrato. Comunemente è costituito da:

• Sistema di travi (ordito) che funge da struttura portante principale (travi di legno e tavolato) che trasmette i carichi sui muri portanti oppure sulle travi dell'ossatura muraria.
• Impalcato, qualora le travi non siano a contatto. L'impalcato è sostenuto spesso dal sistema di travi secondario che ha come ruolo di ricevere i carichi e di trasmetterli successivamente alle travi principali (ordito). Qualora mancasse il sistema di travi, l'impalcato ha la funzione portante. In genere sull'estradosso è presente un sovraimpalcato (pavimento) e sull'intradosso il soffitto. Tra il soffitto e il vero impalcato vi è di solito un'intercapedine di aria chiamata controsoffitto che ha ruolo di alloggiare elementi come tubazioni, impianti di vario genere ecc.

Solaio di piano terra

Per quanto riguarda il solaio di piano terra, esso non è collegato ai muri portanti bensì poggiato direttamente sul terreno. Per evitare che esso risulti umido e porti umidità all'interno dell'edificio si crea una sorta di intercapedine chiamata vespaio realizzabile con:

• Strato di pietra a secco
• Getto di cls con successivi tavelloni
• Igloo, ovvero elementi adibiti alla cassaforma a perdere in plastica che fungono da camera d'aria per evitare la risalita dell'umidità.

Solai a travi ed impalcato

Si parla di esso quando le travi vengono installate prima dell'impalcato (legno, acciaio ecc.). L'impalcato a sua volta può essere realizzato sia in opera sia fuori opera. Le travi che compongono il solaio vengono distanziate in linea con i carichi agenti su di esse. Maggiore la lunghezza e maggiore dovrà essere la resistenza alla flessione e al taglio. Può essere conveniente sotto il punto di vista statico utilizzare più travi o al limite travi gemellate (vedi profilo V).

Ordito semplice e multiplo

Si parla di ordito semplice quando le travi sono disposte parallelamente tra loro e sostengono direttamente l'impalcato. Si parla invece di ordito multiplo quando ci sono due ordini di travi in modo da formare un reticolo, sono tra esse non collaboranti. Vengono distinte tre tipologie di elemento:

• Travi maestre
• Travi secondarie
• Travi complementari

Servono quasi esclusivamente a creare elementi dimensionali più compatibili con gli elementi costruttivi. Si parla invece di graticcio quando ci sono due ordini di travi incastrate mutuamente in modo da formare un reticolo che collabora. È individuabile un graticcio di travi piane qualora le travi piane o reticolari sono individuabili e un graticcio spaziale qualora diventi tridimensionale.

Impalla non collaborante e collaborante

L'impalcato può essere non collaborante, ossia poggiato direttamente su di esse, o collaborante con travi per far fronte alle sollecitazioni flessionali e taglianti. Per far sì che le travi collaborino, abbiamo bisogno di collegare mutuamente e saldamente le travi in modo da evitare lo scorrimento reciproco. Effettuando un lavoro di questo tipo si ottiene:

• Una diminuzione delle tensioni
• Una riduzione della deformazione delle travi sotto i carichi agenti.

Solai a travi di legno

Il legno si presta molto bene agli utilizzi nell'edilizia poiché ha buone resistenze sia a flessione che a taglio. Ha un basso modulo elastico, 120000 kg/cm², e bassa rigidezza a flessione. Ha anche una bassa resistenza al fuoco; tanto è più bassa, tanto più piccola è la dimensione dell'elemento, ed è soggetto all'invecchiamento.

Travi

Le travi di legno sono impiegate negli edifici portanti a muri tradizionali, vengono ricavate dal legno di tronchi di alberi a fibra dritta, dopo averli sottoposti ad una manutenzione in modo da scortecciarli e portarli ad un grado di rifinitura adeguata con una sezione pressoché quadrata. Purtroppo i difetti naturali fanno perdere efficienza alla trave come nodosità, grado di stagionatura, sezione variabile.

Nei casi comuni, quando la distanza tra i muri portanti aveva una distanza di 5/6 mt, le travi venivano posizionate entro 1/2 mt. Per luci maggiori ovviamente veniva utilizzato un ordito multiplo in modo tale da ripartire in miglior modo i carichi, con le travi principali disposte a 2/3 mt. Le travi principali avevano tre modi di alloggiamento:

• Tramite dormiente in legno, carico molto eccentrico, e legno facilmente attaccabile da muffe
• Mensola in pietra, carico meno eccentrico, maggiore qualità

La regolazione della base di appoggio veniva regolata in base al carico che doveva essere trasmesso, e soprattutto della qualità della muratura. Nei casi di maggiore instabilità, veniva messo sotto la trave che sorreggeva il solaio un dormiente (legno o pietra) e talvolta le travi del solaio erano munite di staffe e bulloni in modo tale da legarsi con la muratura, ottimale era il comportamento sotto le azioni sismiche.

Travi a sezione piena snella

Le travi erano ottenute per segagione dei tronchi, hanno uno spessore variabile di 5/8 cm se sono alte 2/8 volte lo spessore. Causa la scarsa sezione portava le tavole a posizionarle in modo molto ravvicinato 40/60 cm. Per questo era possibile collegare l'impalcato direttamente alle travi snelle senza l'uso di un'orditura secondaria. Il posizionamento in verticale delle travi a sezione snella ha un notevole vantaggio sotto il punto di vista della resistenza a flessione, ma causa la sezione molto alta hanno problemi di instabilità (svergolamento). Per evitare questo problema si aggiungono travi inserite trasversalmente (croce di sant'Andrea).

Per ridurre lo spessore dell'intero solaio si possono usare delle scarpe in lamiera per alloggiare le travi snelle in modo da recuperare sullo spessore.

Travi in legno lamellare

Per realizzare queste travi si utilizza di solito pino bianco o rosso, poi vengono incollate tavole di basso spessore una sull'altra così da evitare lo scorrimento reciproco per effetto delle tensioni longitudinali. Chiamate anche travi Hetzger, risalgono ai primi del 900, si sono diffuse solo in questi ultimi tempi data l'inaffidabilità dei collanti del passato. Con un appropriato processo costruttivo sono divenute molto competitive negli ultimi anni al cls per luci molto ampie 10/12 mt. Il modo più semplice per realizzare un impalcato in legno è quello di inchiodare sulle travi il tavolato, devono essere accostate più possibile qualora non ci fosse la battuta oppure l'incastro maschio-femmina.

Prima dell'impalcato con tavolato si usava il pianellato, ossia un impalcato non collaborante che era formato da pianelle di piccola dimensione il quale il più delle volte portava il costruttore ad utilizzare un ordito multiplo causa le dimensioni degli elementi. Venivano per di più utilizzate delle fodere o coperture per le travi in vista (come nel soffitto a cassettoni). Il solaio in legno è molto flessibile per questo si ha la sensazione di essere insicuro anche quando si cammina o saltella. Per questo si adottò una caldana di materiale non coerente o poco coerente (scarti laterizi, calcinacci) in modo da assecondare le azioni dinamiche e smorzarle.

Oltre che un fatto statico, abbiamo anche il rischio di disconnessione degli elementi data la poca deformabilità. Questo portava ad un aumento del peso del solaio stesso. Il problema è risolto usando solai collaboranti a comportamento monolitico, per esempio il cls con travi in legno con appositi connettori per rendere solidale il tutto. Se si vuole mantenere il solaio tradizionale possiamo adottare dei materiali sul pavimento che non risentono delle deformazioni.

Solai a travi di acciaio

Usato tipicamente negli edifici con ossatura in acciaio, ma anche prima che si adottasse l'ossatura in acciaio venivano usate le putrelle al posto delle travi in legno. Al giorno d'oggi si usa tale tecnica per ristrutturazioni di vecchi edifici.

Elementi dell'ordito

Travi a parete piana: usate generalmente travi IPE ma in alcuni casi se si deve limitare l'altezza del solaio si possono utilizzare anche le HE. Quando il solaio non è interessato da grandi carichi si possono utilizzare dei profilati sagomati. In passato, quando le travi in acciaio venivano poggiate direttamente sui muri portanti dell'edificio, venivano collegate ad esse delle piastre di ripartizione (cordoli, basi in pietra) dei carichi in modo tale da non insistere su di uno stesso punto con la trave. Oggi ci si serve del cordolo in cls al quale ammarrare la testa della trave.

Travi a parete alleggerita: fanno parte di questa categoria le travi stirate e quelle alveolate. Vengono realizzate intagliando l'anima di una trave a doppia T e tirando a freddo le ali verso l'alto e il basso. Mentre le seconde sono ottenute tagliando una linea continua a greca l'anima di una doppia T e poi saldando opportunamente le due porzioni. A causa dell'eliminazione della materia dalla parte centrale dell'anima comporta una minor resistenza a taglio. Per ovviare a questo problema si usa richiudere i fori laddove lo sforzo è maggiore.

Travi reticolari: a traliccio normale per solai di grande luce e a traliccio leggero per solai di luce ordinaria.

Elementi dell'impalcato

Vengono impiegati elementi prefabbricati o preformati come tavolato in legno, primo step per la costruzione dei solai poi sostituito dall'acciaio, lamiere di acciaio, lisce, grecate e sandwich, pannelli prefabbricati di cls collegati alle ali delle travi. Oppure vengono impiegati getti di cls in opera.

Vengono usati due tipi di casseforma, recuperabile o a perdere. Si ricordano:

• Le voltine di mattoni disposti in foglio o a coltello, oppure venivano utilizzati veri e propri laterizi preformati in modo da assomigliare ad una voltina ma con intradosso curvo ed estradosso piano con cui si formavano delle vere e proprie piattabande.
• Tavelloni, sono lunghi laterizi piani poggiati sulle ali inferiori delle travi in modo da delimitare lo spessore del soffitto.

Una volta installate voltine o tavelloni ed intonacato l'intradosso, c'è il rischio che per ossidazione della trave rimasta scoperta si stacchi l'intonaco. Per questo vengono utilizzati veri e propri elementi copriferro che ovviano a questo problema. Una soluzione efficace è quella di sbruffare di malta grassa la superficie e poi stendere l'intonaco.

Lastre prefabbricate di cls (predalles), lamiere lisce o ondulate. Le lamiere ondulate o grecate oltre la funzione di casseforme possono avere anche la funzione di armatura, infatti come succede nelle travi ordinarie la parte sopra l'asse neutro sarà compressa mentre quella al di sotto tesa. Tuttavia per poter far collaborare gli elementi del solaio, vale a dire la lamiera con il cls, dobbiamo fare in modo che non ci sia uno scorrimento reciproco e per evitare ciò possiamo installare dei pioli e degli appigli sui canali della lamiera oppure installare delle reti elettrosaldate collegate alla lamiera.

La soletta di cls che viene installata può essere solamente poggiata sulle travi dell'ordito in modo tale da far lavorare solamente le travi come elemento portante e la soletta come portato. Si può anche far collaborare i due elementi, si ottiene vincolando la soletta alle travi in modo da evitare lo scorrimento reciproco; in questo caso si annegano le travi entro il getto della soletta, oppure collegare attraverso speciali connettori la soletta alle travi.

Solai a travi di cls armato

Il procedimento di costruzione è lo stesso applicato negli edifici industriali, con ossatura prefabbricata in cls, dopodiché vengono disposte le travi e su di esse viene collocato l'impalcato di cls gettato o in opera o semiprefabbricato, e reso collaborante con le travi attraverso connettori.

Tipologie di travi

Le travi possono essere:

• A parete piena, poco impiegato nei solai ma largamente negli acquedotti
• Reticolari, solai di copertura di edifici industriali, grandi luci e sovraccarichi modesti.

Fino a pochi anni fa, era utilizzato il solaio Varese, comprendeva travi a doppia T di cls armato con doppio strato di tavelloni, che fungeva direttamente da casseforma e sosteneva direttamente il pavimento. Il piano inferiore di tavelloni serviva a rendere piana la superficie dell'estradosso. Solaio Scac, i tavelloni poggiavano su apposite staffe metalliche.

Travetti in cls

Tale tipo di solaio si differenzia dal precedente solamente per il fatto che i travetti sono alloggiati nello spessore del solaio e quindi non sporgono dall'intradosso. Per la costruzione sarà necessario:

• Posizionare i travetti prefabbricati
• Sistemare, tra un travetto e un altro, i blocchi in laterizio forato o simili sempre con funzione di casseforma a perdere
• Gettare il cls per completare i travetti e le nervature e costruire così l'impalcato.

Facendo così si costruisce un impalcato simile alla soletta nervata di cls (Hennebique). La differenza costruttiva sta proprio nell'impiego di travetti prefabbricati che hanno funzione portante già al momento della loro messa in opera così da permettere di togliere subito le puntellature e ridurre la quantità sia di esse che di casseforme. Una volta disarmato il solaio le nervature collaborano a sopportare i carichi gravanti sul solaio.

Numerosi sono i procedimenti per la costruzione del solaio in questione come:

• Fondelli prefabbricati autoportanti di laterizio e cls armato aventi funzione di casseforma della nervatura e di sostegno della nervatura dei blocchi laterizi forati. Durante la costruzione e dopo aver messo in opera i fondelli armati e opportunamente puntellati occorre sistemare le armature prima e effettuare il getto (solaio Listex e Dessebi).
• Travetti prefabbricati di cls precompresso a T rovescia. I travetti hanno sempre funzione di sostegno della pignatta e del cls ma li differenzia dai laterizi con armatura per la loro collaborazione a livello di carichi agenti di esercizio.
• Travetti prefabbricati di laterizio e cls armato con traliccio di ferro. La loro funzione è di sostenere la pignatta, ma anche di sostenere il getto in cls con cui si realizzano le nervature. I travetti prefabbricati hanno già un'armatura tale da fronteggiare i momenti e quindi non si devono aggiungere ulteriori ferri, oltre che monconi per fronteggiare dei momenti negati parassiti che si generano nel caso di incastri.

È opportuno ammarrare i travetti nel cordolo o nelle travi di almeno 1/20 della luce del solaio nel caso almeno per 10 cm.

Solaio a graticcio

In questo caso ci sono due serie di travi che sopportano insieme i carichi agenti. Attraverso alcune considerazioni possiamo in alcuni casi preferire un graticcio rispetto all'ordito multiplo, qualora gli ambienti da coprire siano pressoché quadrati. In alcuni casi non è conveniente per oneri costruttivi, per la realizzazione del vincolo di incastro. Nel caso di un sistema sviluppato in lunghezza è opportuno disporre le travi in maniera diagonale in modo tale da far avvicinare ad 1 il rapporto. Le travi in questione possono essere realizzate in legno lamellare, acciaio ma anche di tipo reticolare e soprattutto se il graticcio è disposto non su di un piano verticale siamo in presenza di un graticcio spaziale.

Solaio ad impalcato autoportante

Si dice autoportante qualora non esiste un sistema di travi prefabbricate sporgenti o incorporate, su cui poggia l'impalcato. Appunto esso è connesso direttamente sui muri o alle travi dello scheletro portante, e deve essere messo in grado di sopportare il suo peso e quello dei sovraccarichi e carichi agenti. Per questo è individuabile un sistema di travi che è fisicamente divisibile dall'impalcato. La differenza non è statica ma per di più costruttiva. Solai in cls armato si comportano come i solai ad impalcati e travetti il cls armato.

Impalcato ad elementi prefabbricati

Piastra

È un elemento autoportante di forma pressoché quadrata, con rapporto tra i lati non maggiore di 1.7, può essere poggiato o incastrato di acciaio, legno, o più spesso di cls armato, ed in questo caso può avere sezione piena o cava. Questo tipo di lavorazione presenta dei vantaggi notevoli a livello edilizio ma dobbiamo far fronte agli oneri che riguardano i trasporti, movimentazioni varie, inoltre le dimensioni vincolano la pianta dell'edificio.

Impalcato a trance

Si parla di trance quando gli elementi hanno un rapporto tra i lati di 1/2 o 1/4. Usando questo tipo di tecnica aumenta il numero di operazioni per il montaggio e di solidarizzazione da effettuare in cantiere. Le dimensioni molto contenute garantiscono una variabilità della planimetria dell'edificio. Per effettuare ciò si utilizza cls armato precompresso oppure elementi nervati o alleggeriti da cavità tubolari, oppure elementi laterocementizi prefabbricati con nervature di cls con pignatte a file alternate.

Impalcato ad assito

Elementi molto più stretti delle trance ma simili, come i tegoloni, poi ci sono degli elementi alleggeriti con cavità interne ed elementi latero-cementizi. Possono essere realizzati in cls cellulare ed cls alleggerito. Il solaio SAP è quello più diffuso a travi di laterizio armato, è usato in opera mettendo in fila pezzi speciali, che presentavano lungo il perimetro dei speciali canali lungo i quali si posavano dei ferri longitudinali, e poi colmati con uno strato di cemento. Il laterizio lavora a compressione mentre il ferro a trazione. Queste travi SAP venivano fabbricate a piè di opera e successivamente installate e poi armate. Non più usate causa la scarsa resistenza all'ossidazione. Tutti gli elementi di un assito si comportano come travi affiancate e soprattutto se si vuole che esse si comportino come un unico elemento occorre solidarizzare con elementi che portano al contatto le travi. Questo consente a due elementi adiacenti di collaborare qualora sono caricati in modo asimmetrico. La solidarizzazione può essere effettuata talvolta con getti di sutura lungo i fianchi o in alcuni casi possiamo anche aggiungere armature supplementari.

Impalcato semiprefabbricato di calcestruzzo

Sono prefabbricati che vengono...