A partire dalla seconda metà degli anni ‘20 del secolo scorso, nelle costruzioni in muratura e successivamente in quelle in calcestruzzo armato, i solai di piano e di copertura sono realizzati in laterocemento. Nel tempo sono state utilizzate varie tipologie di solaio sia a nervature parallele sia a nervature incrociate.
Dagli anni ‘60 le tipologie impiegate riguardano prevalentemente i solai a travetti paralleli e più recentemente i solai a lastre. Tuttavia, i solai in laterocemento delle costruzioni più datate presentano frequentemente una limitata capacità portante e una scarsa efficacia a trasferire azioni nel proprio piano, oltre a manifestare una significativa riduzione della loro sicurezza, per problemi di sfondellamento e di corrosione delle barre di armatura.
Si rende, quindi, necessario eseguire interventi di rinforzo/riparazione per garantire i livelli di sicurezza richiesti per le costruzioni soggette sia alle azioni gravitazionali sia alle azioni di origine sismica.
L'Evoluzione dei Solai in Laterocemento fino agli Anni '60
Fin dai primi decenni del XX secolo, la tecnologia del laterocemento ha rappresentato una svolta nel settore delle costruzioni. Questi solai venivano normalmente costruiti in opera mediante utilizzo di laterizi forati disposti a file parallele che lasciavano uno spazio vuoto fra le varie file per la realizzazione dei travetti di calcestruzzo. In alcuni casi sono state realizzate anche nervature incrociate (solaio duplex). Gli interassi delle nervature sono variabili dai 40 cm ai 75 cm e anche la dimensione delle nervature varia dai 7 cm ai 12 cm.
Dagli anni ‘30 sono stati introdotti nel mercato solai costituiti da travi armate in laterizio (tipo Sap, Rex), normalmente confezionate a piè d’opera. La dimensione delle travi di laterizio varia fra 25 cm e 40 cm; la larghezza delle nervature varia fra 3 cm e 7 cm.
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A partire dagli anni ’60, si sono sviluppate tecniche con travetti prefabbricati e pignatte in laterizio sostenute da questi. Prevalentemente riguardano travetti formati con fondello in laterizio, traliccio metallico e armature lente annegati in un getto di calcestruzzo di altezza pari a quella del fondello e travetti a T rovescio in calcestruzzo precompresso.
Negli anni ’70, accanto ai solai a travetti, sono apparsi solai a pannelli armati prefabbricati in latero-cemento e solai a lastre in calcestruzzo armato (predalles), costituite da tralicci in acciaio annegati in una lastra inferiore in calcestruzzo dove sono inserite anche le armature richieste per la resistenza a flessione del solaio. Il completamento del solaio prevede l’impiego di blocchi in polistirolo estruso o pignatte in laterizio come alleggerimento e getto di completamento in opera a formare le nervature e la soletta superiore solidarizzate alla lastra inferiore.
Caratteristiche Costruttive dei Solai in Laterocemento degli Anni '60
Un edificio costruito verso la metà degli anni 60, formato da due piani, di dimensioni circa 7*11m in muratura portante, ha subito indenne il sima del 76 in Fvg, nessuna problematica a differenza delle case limitrofe. In questo caso, il solaio di interpiano presenta una campata di 7 metri. Il solaio è composto da travetti in precompresso altezza 9 cm armati con trefoli da 3*2mm: 3 inferiori (2 nelle ali e uno al centro) e uno superiore. Le pignatte passo 50 hanno altezza 24, sopra c'è una solettina di 5 cm.
La solettina superiore non so se è armata, dove hanno fatto delle piccole spaccature per passaggio corrugati non sono stati rinvenuti mai ferri. La soletta al piano inferiore (simile per tipologia, ma con campate piu esigue presenta alcuni ferri lisci nella cappa, quindi presumo che ci siano pure li). Il solaio presenta ridotte vibrazioni al calpestio, se non saltando in cui si percepiscono bene, non ha frecce e non presenta lesioni di alcun genere.
I solai così realizzati presentano travetti a sezione generalmente costante, con armatura metallica variabile, come pure l’altezza degli interposti, in funzione delle luci da coprire e dei sovraccarichi da sostenere. È interessante notare che, in passato, i maestri, nel dimensionare le travi, utilizzavano delle proporzioni in rapporto alla luce del solaio.
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Ad oggi, o comunque dal 2000 in poi, quando si progetta un solaio, occorre che quest'ultimo, oltre a sostenere il proprio peso, risponda correttamente ai carichi puntuali ma anche distribuiti. Questi carichi, su cui si baserà il calcolo, vengono "ipotizzati" all'interno della normativa nazionale ed in particolare nelle Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC). I carichi da supportare dipendono dalla destinazione d'uso dell'ambiente al di sopra del solaio, e vengono ulteriormente maggiorati tramite dei fattori di sicurezza.
Patologie e Criticità Comuni nei Solai Datati
I solai in laterocemento degli anni '60 e precedenti possono presentare diverse criticità. Frequentemente, il progetto dei solai degli edifici esistenti è stato eseguito facendo riferimento ad azioni sia permanenti sia variabili sottostimate rispetto a quelle reali, soprattutto dovute a modifiche di destinazione d’uso o a modifiche della stratigrafia di pavimentazione e/o controsoffitto.
Le principali problematiche includono:
- Ridotta capacità portante e scarsa efficacia a trasferire azioni nel proprio piano: I solai più datati spesso non sono in grado di sopportare i carichi attuali o di distribuire efficacemente le forze orizzontali.
- Corrosione delle barre di armatura: La formazione di prodotti di corrosione sulle barre comporta un aumento di volume e quindi delle pressioni sul copriferro favorendo la formazione di fessure che interessano anche il laterizio. Il progredire di queste fessure conduce al distacco di porzioni di laterizio all’intradosso dei solai compreso l’intonaco (sfondellamento).
- Sfondellamento: Le sollecitazioni comportano la comparsa di microfessure nel laterizio che tendono a progredire nel tempo, sia per la ciclicità delle sollecitazioni, sia per la presenza di coazioni provocate dalle variazioni termiche. Lo sfondellamento del solaio di per sé non incide sulla capacità portante del solaio stesso in quanto le parti che si staccano non hanno alcuna funzione portante. Tuttavia, questo problema assume una portata più ampia nel caso di solai tipo Sapal, in quanto al distacco del fondello del travetto segue il collasso della tavella inferiore coinvolgendo porzioni significative di solaio.
Le anomalie strutturali riscontrate possono essere diverse e complesse, manifestandosi ad esempio con l’assenza di copriferro dei travetti, ossidazione delle barre di armatura, lacune di intonaco ed efflorescenze, o dislocazione di lastre di rivestimento in pietra. L'assenza o la limitatezza di interferro fra le barre di armatura è dovuta alla ridotta larghezza dei travetti, utilizzati negli anni ’60 e alla numerosità delle barre. Ridotti spazi fra le barre di armatura hanno limitato o impedito il passaggio del calcestruzzo al di sotto delle barre stesso, esponendole agli agenti aggressivi.
Normalmente i solai in latero-cemento a travetti coprono luci modeste, per cui il problema principale è la ridotta resistenza a flessione. Però, nel caso di solai a travi di laterizio (Sap, Rex), caratterizzati da nervature di piccolo spessore (3.0-5.0 cm), il problema della ridotta resistenza a taglio tende a diventare prevalente. Anche i solai tipo Sapal, che venivano utilizzati frequentemente per coprire luci rilevanti (7.0-7.5 m), presentano una ridotta resistenza a taglio.
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Non sempre i solai in latero-cemento che sono stati costruiti presentano una soletta superiore in calcestruzzo e quando è presente, spesso, è priva di armature trasversali. Infatti, nei vari terremoti che si sono succeduti in Italia, è stato possibile rilevare la separazione in direzione trasversale di porzioni di solaio con scorrimento in direzione parallela ai travetti.
Valutazione della Resistenza di un Solaio Esistente
La valutazione della resistenza di un solaio datato è fondamentale. Se avessi dei dubbi sulla resistenza di un vecchio solaio, dovresti di chiedere un parere ad un professionista geometra, architetto, ingegnere o perito. In prima persona, per valutare la qualità di un solaio, potresti chiedere ad un tuo amico ginnico di saltare in mezzo alla stanza a piedi uniti, mentre tu, in un angolo della camera stessa, valuti il movimento del pavimento. Ovviamente, una vibrazione è fisiologica, ma non deve trattarsi di un fenomeno oscillatorio "importante". Pur non essendo esperto, potresti renderti conto se ti trovi di fronte ad un solaio "resistente".
Per un confronto, realizza il medesimo test in casa dei tuoi amici e dei parenti. In generale, su un buon solaio, puoi appoggiare tutto ciò che vedi abitualmente nelle altre case. Il dubbio nasce, su piscinette d'acqua mobili, grossi armadi, camini, stufe, grandi elettrodomestici e tutti quegli oggetti dal grande peso specifico. Se avessi già installato l'oggetto, dovresti valutare la reazione dei solai e delle murature nel tempo: se non si presentassero dissesti quali crepe nelle murature o avvallamenti del solaio, a quel punto potresti ritenerti fortunato.
Software Mapei Structural Design | Rinforzo di un solaio in calcestruzzo armato
Interventi di Rinforzo per Solai in Laterocemento e Solai con Elementi in Legno
Quando si rende necessario un intervento di rinforzo, è cruciale considerare la fattibilità tecnica ed economica. Per esempio, volendo ipotizzare un intervento di rinforzo per un solaio in laterocemento, sapendo che all'intradosso risulta impossibile a causa della presenza di un'unica stanza di circa 50mq con vetrate a tutta altezza, quale intervento potrebbe essere idoneo? Una classica cappa collaborante è spesso la soluzione preferita.
La posa di una trave all'intradosso, oltre che tecnicamente difficile (dovrebbe coprire 8 metri di vano), risulterebbe noiosa per la generazione di momenti negativi.
Nel contesto di solai con criticità, in un caso specifico si presenta un solaio di spessore totale 5cm, una soletta "monolitica" dove all'intradosso si vedono i panelli di armatura messi alla bene e meglio, ma sopra nulla. Anche lì, dai fori fatti per appendere diverse cose non è stato mai trovato un ferro. Con dimensioni circa 4*5 metri, qui la flessione è bella evidente: il solaio al centro ha 1.5 / 2 cm di freccia. In situazioni simili, dei travetti in legno lamellare, con passo diciamo di 1/1.5metri, fissate alle pareti perimetrali con dei bicchieri (lasciando un piccolo giunto di dilatazione in modo da evitare martellamenti) e andando a spessorare nei punti in cui c'è il vuoto tra trave e solaio (altrimenti poggerebbe solo in mezzeria) potrebbero migliorare la tenuta statica del solaio.
Il documento riporta anche la tecnica di rinforzo dei solai con nastri in carbonio, indicata per l’incremento della resistenza a flessione fuori piano di un solaio quando è anche presente il fenomeno dello sfondellamento del laterizio.
È importante considerare che già tra fine ‘800 ed inizio ‘900 si è definita in maniera scientifica la tecnologia del calcestruzzo armato che ha modificato completamente il modo di progettare grazie alle sue caratteristiche proprie, quali la resistenza a compressione e a flessione, nonché la possibilità di essere modellato in svariate fogge. Solo a partire dal 2000 si realizza, attraverso una serie di tappe di avvicinamento, una sintesi completa che permette ai due materiali, legno e laterizio, di lavorare in sinergia.