I solai in legno hanno un fascino che non passa mai inosservato: sono caldi, autentici e capaci di dare carattere a un appartamento su due piani in mansarda o a un edificio storico. Ma proprio perché sono elementi strutturali vivi e naturali, hanno bisogno di attenzioni, con diagnosi e interventi mirati.
Definizione e Caratteristiche dei Solai in Legno
Il solaio è la parte di un edificio che divide un piano dall’altro, facendo da copertura per il piano sottostante e da base per quello soprastante. Da un punto di vista tecnico può essere definito come una struttura bidimensionale piana con la funzione di sopportare i carichi presenti su di essa e trasferirli alle strutture (generalmente le travi) su cui si appoggiano.
Un solaio con travi in legno normalmente è composto dalle travi principali, dai travetti e da un tavolato che distribuisce i carichi. Le travi a volte vengono lasciate a vista per valorizzare il soffitto di una stanza. A seconda dell’epoca costruttiva puoi trovare solai completamente in legno oppure solai in legno e cemento, con una soletta che aumenta rigidezza e stabilità. Il legno è un materiale straordinario, ma sensibile: teme l’umidità, gli insetti e si può espandere o restringere.
Spessore e Portata dei Solai in Legno
Lo spessore complessivo di un solaio in legno varia in genere tra 20 e 35 cm, considerando travi, tavolato e strati di finitura. Le dimensioni delle travi in legno per i solai dipendono dalla luce da coprire: più è ampia, maggiore deve essere l’altezza della trave. La sezione dei solai in legno è il rapporto tra altezza e larghezza delle travi ed è un parametro fondamentale per valutare la portanza e, quindi, quanto peso può reggere il solaio. Anche il tavolato ha un ruolo strutturale: nei solai più datati influenza la rigidezza del piano e la capacità di distribuire i carichi.
La portata di un solaio non è un valore fisso: dipende dal tipo di legno, dalla sezione delle travi, dalla distanza tra gli appoggi e dallo stato di conservazione. I solai di un edificio moderno sono progettati per reggere carichi intorno ai 200 kg/m², ma negli edifici storici può essere più bassa, soprattutto se noti deformazioni, scricchiolii anomali o fessurazioni.
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L'Estetica dei Solai con Travi e Tavelle
Osservare un soffitto realizzato con travi in legno e tavelle in cotto significa entrare in contatto con una cultura costruttiva fatta di materiali naturali, equilibrio estetico e lavorazioni artigianali tramandate nel tempo. Nella tradizione costruttiva italiana, le tavelle vengono inserite tra le travi portanti del solaio per creare la superficie del soffitto. Nel caso delle travi in legno, si entra pienamente nella tradizione costruttiva dei casali e delle abitazioni storiche italiane: il legno dialoga naturalmente con il cotto artigianale, creando un insieme caldo, materico e visivamente armonioso. In questa fase, l’obiettivo iniziale è naturalmente quello di realizzare un solaio solido e funzionale. Ma subito dopo entra in gioco l’aspetto estetico, che in questo tipo di lavorazione assume un ruolo fondamentale. Scegliere un soffitto con tavelle e travi a vista significa infatti compiere una precisa scelta di stile e richiamare una tradizione architettonica ben definita, fatta di materiali autentici, lavorazioni artigianali e atmosfere dal sapore senza tempo. La posa tradizionale tende a valorizzare il ritmo della struttura, la profondità del soffitto e la luminosità naturale degli ambienti. Ogni soffitto realizzato con tavelle racconta infatti una storia fatta di manualità, materiali naturali e cultura del costruire.
Tipologie di Orditura dei Solai in Legno
I solai in legno, i solai di concezione più antica, sono caratterizzati da un’orditura principale più o meno complessa, costituita da travi lignee a sezione circolare o rettangolare. I solai in legno possono essere classificati in base all’organizzazione delle travi:
- Solai a semplice orditura: in cui le travi sono disposte secondo la minima dimensione dell’ambiente da coprire (utilizzati per luci fino a 3/4 m).
- Solai a doppia orditura: in cui le travi principali sono disposte ad interasse di 2/4 m, secondo la dimensione minore dell’ambiente e una serie di travi secondarie di minore dimensione sono disposte perpendicolarmente.
- Solai a tripla orditura: sono utilizzati quasi esclusivamente per ambienti di grande luce o con carichi rilevanti, nei quali l’orditura principale è in genere costituita da travi armate con saette o con contraffissi e tiranti, oppure da travi composte di grandi dimensioni.
- Solai a cassettoni: nei quali l’orditura secondaria è inserita nello spessore della primaria (e ne ha la stessa dimensione) e, attraverso connessioni meccaniche, realizzando un graticcio piano bidirezionale.
Elementi dell'Orditura Secondaria
Può essere presente o meno un’orditura secondaria, che serve a riempire i vuoti, costituita da:
- tavole in legno (tavolato o assito)
- tavolato con giunti allineati
- tavolato con giunti sfalsati
- un incannucciato su cui poggia un massetto
- elementi lignei provenienti dalla segagione dei tronchi, anche detto solaio alla napoletana con assito costituito da “panconcelli”
- elementi in laterizio piani (pianelle in cotto o tavelle)
- elementi in laterizio con voltine di mattoni forati
- lastre di pietra appoggiate alle estremità e soggette a flessione
La Posa delle Travi in Legno: Dettagli Costruttivi per Durabilità e Sicurezza
L'Appoggio delle Travi alla Muratura
L’appoggio delle travi di un solaio sul muro è un punto critico, perché si hanno elevate concentrazioni di sforzo. Per effetto degli sforzi di taglio si generano delle fessure che partono dagli spigoli della trave e vanno verso il basso con inclinazione a 45°. Per distribuire meglio il carico si usano alcuni corsi di mattoni (per muri in pietrame) oppure una tavola di legno duro o una lastra di pietra. Per evitare lesioni e frantumazione della muratura si frappone tra travicelli e/o travi principali e muro un elemento detto dormiente che ha una mera funzione di distribuzione del peso su una superficie più ampia. Per migliorare l’appoggio delle travi incrementando la profondità di penetrazione nel muro e riducendo la luce netta venivano spesso adoperate mensole in legno.
Il Cordolo e l'Ancoraggio delle Travi
Ad ogni piano deve essere realizzato un cordolo continuo all’intersezione tra solai e pareti. I cordoli avranno larghezza almeno pari a quella del muro. È consentito un arretramento massimo di 6 cm dal filo esterno. L’altezza minima dei cordoli sarà pari all’altezza del solaio, non superiore a 25 cm. La realizzazione di particolari che prevedano l'«annegamento« delle testate delle travi lignee all’interno del cordolo in cemento armato, finiscono di fatto per interrompere la continuità del cordolo stesso (ben diverso è il caso in cui il solaio sia realizzato con travetti prefabbricati per solai in latero-cemento). Tali soluzioni sono inoltre poco corrette dal punto di vista della durabilità: gli appoggi degli elementi sono un punto estremamente delicato, in quanto la penetrazione dell’acqua all’interno del legno è facilitata dalla presenza della fibra legnosa aperta nelle testate delle travi. Si riportano alcuni possibili particolari costruttivi, che rispettino le prescrizioni normative e le regole del «buon costruire«, in grado di garantire all’elemento ligneo una buona durabilità.
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Gestione delle Aperture: Il Travetto Bilancino
In presenza di aperture di porte e finestre e per facilitare il passaggio di canne fumarie, i solai possono avere orditure anche molto complesse. In questo caso si può far ricorso ad un travetto “bilancino”: un elemento ligneo che sostiene il travetto interrotto e lo collega ai due adiacenti.
Diagnosi e Valutazione dello Stato dei Solai in Legno
Il legno è un materiale straordinario, ma sensibile: teme l’umidità, gli insetti e si può espandere o restringere. Per questo, prima di qualsiasi intervento, devi far eseguire una diagnosi accurata per verificare lo stato delle travi e del tavolato. Se il solaio della tua mansarda è poco stabile e vuoi utilizzarla per creare dei nuovi ambienti da aggiungere alla tua abitazione, la prima cosa da verificare è la situazione del solaio e rinforzarlo prima di eseguire altri lavori di ristrutturazione. Per progettare edifici sicuri e funzionali, è necessario effettuare le verifiche di tutti gli elementi strutturali al fine di garantire la sicurezza della struttura.
SOLAIO IN LEGNO, CALCOLO TRAVI - NTC 2008 - PARTE I (204)
Consolidamento e Rinforzo dei Solai in Legno Esistenti
Quando un solaio mostra segni di cedimento o non è adeguato alle esigenze di peso di un appartamento moderno, puoi intervenire con un consolidamento o un rinforzo. Il primo ripristina la capacità originaria, mentre il rinforzo la aumenta. Nei solai in legno le deformazioni e le perdite di planarità sono spesso legate a fenomeni di rilassamento di tipo flessionale dell’orditura secondaria (travicelli) e di quella primaria.
Interventi all'Intradosso: Soluzione Efficace Senza Alterazioni Superiori
L’articolo illustra un intervento di rinforzo strutturale su un solaio in legno interessato da deformazioni in esercizio dovute a rilassamento flessionale dell’orditura. La soluzione adottata prevede un intervento esclusivamente all’intradosso, senza alterazioni degli ambienti sovrastanti, per mezzo di travi in acciaio integrate con funi e tenditori, anch'essi d'acciaio, operanti per contrasto con le strutture presenti, senza alcuna loro sostituzione. L’abbassamento massimo rilevato nella mezzeria era di circa 4 cm.
L’intervento di consolidamento eseguito all’intradosso del solaio ha previsto la posa in opera di travi di acciaio profilato parallele a quelle esistenti di legno, posizionate sotto i travicelli, tra una trave portante di legno e l’altra. Nell’ultima fase dell’intervento è stato effettuato l’inserimento, tramite battitura, di cunei di acciaio fra le ali superiori dei profilati e i travicelli. Le funi di acciaio sono state fissate alle pareti per mezzo di perforazioni armate con barre filettate e golfari. L’ancoraggio alle murature perimetrali del sistema di sostegno costituito da funi e tenditori di acciaio è un particolare costruttivo fondamentale dell’intervento mostrato. Particolare costruttivo del vincolo tra le nuove travi profilate di acciaio e le murature portanti garantisce la stabilità del sistema.
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Altre Tecniche di Rinforzo Strutturale
Una delle soluzioni più efficaci è utilizzare una soletta collaborante legno-calcestruzzo, realizzata con una soletta in cemento unita al tavolato esistente con dei connettori metallici. È un intervento che migliora la rigidezza, il comportamento dinamico e la capacità portante, mantenendo però la leggerezza del solaio esistente. Altre tecniche prevedono la sostituzione delle travi rovinate, l’inserimento di travi aggiuntive o l’irrigidimento del tavolato con pannelli strutturali.
Il rinforzo dei solai in legno con putrelle è una soluzione tradizionale ma ancora molto efficace in cui le putrelle vengono affiancate alle travi esistenti o inserite tra di esse, creando una struttura mista legno-acciaio molto resistente. È un intervento robusto, ideale se vuoi mantenere il solaio a vista e allo stesso tempo rinforzarlo per ottenere prestazioni superiori. Oltre al rinforzo con le putrelle puoi utilizzare delle travi in legno lamellare, che sono perfette se vuoi mantenere l’estetica esistente e migliorare la stabilità, delle piastre metalliche laterali oppure dei rinforzi con fibre di carbonio, discreti e molto performanti.
Il rinforzo dei solai in legno da sotto è un’ottima alternativa quando non puoi intervenire dall’alto, magari perché il pavimento è nuovo o perché l’appartamento è abitato e non può essere svuotato. Per rinforzare dal basso vengono applicati sull’intradosso del solaio dei profili metallici, dei piatti in acciaio o dei pannelli strutturali, che irrigidiscono l’orditura senza toccare il piano superiore. È un intervento rapido, poco invasivo e spesso risolutivo.
L'Innovazione del Traliccio LPR
La posa del traliccio LPR su solai in legno unidirezionali, con interposti in pietrame, è un sistema di consolidamento. In trentino si trovano solai in legno con interposti di pietrame leggero, anche in questo caso il consolidamento del solaio si effettua installando il traliccio LPR direttamente sulle travi di legno, nel calcolo statico bisogna considerare un peso proprio superiore che dipende dallo spessore e dal peso specifico al metro cubo degli interposti. Per i solai in legno unidirezionali con interposti collaboranti, il consolidamento dei solai si effettua posando il traliccio LPR direttamente sul tavolato in corrispondenza delle travi sottostanti.
Il collegamento perimetrale tramite l’inserimento del traliccio LPR all’interno di scassi predisposti nelle murature, in fase di getto il calcestruzzo si inserisce anche all’interno della muratura aumentando la resistenza a taglio in corrispondenza delle teste delle travi. La continuità del piano è notevole anche se i solai della casa sono appoggiati su muri spina o pilastri, il vantaggio in questo caso è il collegamento tra muri perimetrali e muri si spina che in fase di getto della soletta si uniscono creando una struttura tridimensionale rigida. Il consolidamento di un solaio di 9 metri di luce con travi nuove, il traliccio LPR permette di ridurre le sezioni delle travi in legno in fase di progetto.
Consolidamento e Restauro dei Solai Antichi
I solai in legno antichi richiedono un approccio delicato e rispettoso per conservare l’esistente, evitando di sostituire quando possibile. Devi procedere con trattamenti antitarlo e pulizia delle superfici per capire dove agire. Per eventuali sostituzioni devono essere utilizzati legni della stessa essenza e rinforzi reversibili che non alterano l’aspetto originario. Quando il solaio è a vista, il recupero estetico deve diventare parte integrante di un progetto di ristrutturazione.
Aspetti Normativi e Progettazione: L'Eurocodice 5
Per progettare edifici sicuri e funzionali, è necessario effettuare le verifiche di tutti gli elementi strutturali al fine di garantire la sicurezza della struttura. La norma UNI EN 1995-1-1 (Eurocodice 5) fornisce le regole generali di progettazione delle strutture di legno, insieme alle regole di progettazione specifiche per gli edifici. Si applica alle seguenti strutture: legno massiccio, legno segato, legno piallato o sotto forma di pali, legno lamellare incollato, prodotti strutturali a base di legno, per esempio LVL, ai pannelli a base di legno, uniti mediante adesivi o collegamenti meccanici.
In termini di progettazione allo stato limite ultimo (SLU) è possibile ottenere solai di luce considerevole e di altezza modesta, con ottimi risultati in termini di deformabilità del materiale (circa il 30% di quella del calcestruzzo). Le verifiche agli stati limiti di esercizio (SLE) divengono dunque determinanti nella progettazione di tali elementi strutturali. Le verifiche, sono effettuate in termini di: spostamenti, deformazioni. Si fa generalmente riferimento al calcolo degli spostamenti verticali per effetto dei carichi gravitazionali (permanente e variabili), sia a breve che a lungo termine, nonché alla valutazione nei confronti delle vibrazioni. È necessario non trascurare la valutazione nei confronti delle vibrazioni dei solai in legno che, per effetto della ridotta massa e della ridotta rigidezza, possono essere soggetti a fenomeni di risonanza o di valori di accelerazioni tali da non garantire il comfort degli utenti, rendendo così necessario interventi di adeguamento in opera spesso molto difficili da realizzare o dal costo elevato.
Il Legno Lamellare: Una Soluzione Moderna per i Solai
Il legno lamellare è un materiale strutturale molto solido e resistente prodotto industrialmente incollando tavole di legno per uso strutturale ed adoperato soprattutto per le coperture di grandi luci. Si tratta di un materiale composito, costituito essenzialmente da legno naturale, di cui mantiene i pregi, ma è anche un prodotto nuovo, realizzato su scala industriale, che attraverso un procedimento tecnologico di incollaggio a pressione riduce i difetti propri del legno massiccio.
Le fasi della produzione consistono nella riduzione del tronco in assicelle (lamelle) generalmente di larghezza non superiore ai 20 mm. Nella loro ricomposizione tramite incollaggio a caldo e sotto pressione, le lamelle sono posizionate tra loro con venatura contrapposta così da garantire una maggior uniformità nella resistenza della trave. È possibile produrre elementi di forma e dimensione volute, senza i limiti derivanti dalla dimensione dell’albero, ottimizzando in questo modo le prestazioni meccaniche della trave. Il limite in lunghezza di una trave in legno lamellare è dato principalmente dalla possibilità di trasporto e messa in opera della stessa.
Vantaggi del Legno Lamellare
I vantaggi del legno lamellare sono molteplici, sia dal punto di vista tecnico, sia da quello ecologico e strutturale:
- durabilità, basti pensare che alcuni solai realizzati durante l’epoca medioevale, oggi sono ancora intatti
- elasticità, viene impiegato in tantissimi campi, da quello domestico a quello industriale e pubblico
- alto coefficiente di resistenza delle assi alle scosse
- alta versatilità, grazie alla loro curvatura le travi possono essere impiegate per la realizzazione di ponti, archi e simili
- capacità di assorbire i suoni
- ottima ventilazione dell’ambiente evitando il formarsi di condensa
- alta resistenza al fuoco, grazie a vernici specifiche
- alta resistenza ad acqua e gelate