Rinforzo di Solai in Legno con Travi in Acciaio: Tecniche, Progettazione e Costi

Il rinforzo dei solai in legno rappresenta uno degli aspetti fondamentali per garantire la sicurezza e la stabilità degli edifici, soprattutto quelli storici o di vecchia costruzione. Col passare del tempo, fattori come l’usura, l’invecchiamento naturale, l’umidità e l’aumento dei carichi strutturali, possono compromettere non solo l’integrità del solaio stesso, ma anche la stabilità dell’intera struttura, rendendo necessario un intervento mirato.

L’obiettivo di questo articolo è quello di offrire una panoramica sulle diverse tecniche di rinforzo disponibili, fornendo suggerimenti utili su come progettare e implementare soluzioni efficaci per migliorare la resistenza e la funzionalità dei solai in legno, garantendo così la loro durabilità e sicurezza nel tempo.

Com’è composta la struttura di un solaio in legno

Prima di affrontare la tematica del rinforzo strutturale dei solai in legno, è opportuno richiamare brevemente le caratteristiche costruttive dei componenti che costituiscono tali sistemi. I solai in legno sono comuni nelle costruzioni di vecchia data, ma sono utilizzati anche negli edifici moderni e possono essere realizzati in diverse configurazioni. I componenti principali di un solaio in legno includono:

• travi portanti: sono gli elementi principali che sostengono il carico del solaio. Le travi possono essere realizzate in legno massiccio, lamellare o composito. Vengono posizionate parallelamente l’una all’altra e sono ancorate alle pareti portanti o alle colonne della struttura in elevazione. Un solaio in legno può essere a semplice o a doppia orditura, a seconda che si preveda una singola fila di travi portanti parallele o due file sovrapposte e disposte ortogonalmente;
• travetti: sono elementi strutturali secondari che, nei solai a doppia orditura, vengono posizionati al di sopra delle travi principali, in direzione ortogonale. Servono a distribuire il carico del pavimento e a supportare il rivestimento del solaio;
• assito: è costituito da tavole di legno che vengono fissate sopra le travi principali, nel caso di solaio a semplice orditura, o sopra i travetti, nel caso di solaio a doppia orditura. L’assito fornisce una superficie uniforme e rigida su cui verrà posato il pavimento finito. Può essere composto da tavole singole, pannelli di compensato o altri materiali a base di legno;
• pavimentazione: rappresenta lo strato superiore del solaio (poggiato su un massetto) che include gli elementi di finitura realizzati in piastrelle, moquette, laminato, ecc. Le finiture e la pavimentazione completano il solaio sia in termini estetici che funzionali, conferendo un aspetto uniforme.

Cosa si intende per rinforzo di un solaio in legno?

Il rinforzo di un solaio in legno si riferisce all’insieme degli interventi volti ad aumentare la capacità portante e la rigidezza dell’elemento strutturale. Gli interventi di rinforzo sono spesso richiesti quando il solaio deve sopportare carichi maggiori rispetto a quelli per cui è stato originariamente progettato, quando è necessario migliorarne la resistenza sismica, oppure quando si riscontrano problemi strutturali come flessioni eccessive, vibrazioni, degrado del legno o danni causati dall’umidità o dagli insetti.

Il rinforzo strutturale può riguardare sia gli elementi principali (travi e travetti) sia quelli secondari (assito e pavimentazione), e mira a migliorare la sicurezza, la funzionalità e la durata complessiva del solaio. Le tecniche di rinforzo possono variare da semplici aggiunte di nuovi elementi in legno o altri materiali, a soluzioni più complesse.

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Quando eseguire il rinforzo di un solaio in legno?

Il rinforzo di un solaio in legno può rendersi indispensabile in diverse circostanze, che variano in base alle condizioni strutturali e alle modalità di utilizzo dell’edificio. Ecco i principali scenari in cui potrebbe essere necessario intervenire:

• deterioramento degli elementi in legno: quando si riscontrano segni di deterioramento, come marcescenza, attacchi di insetti o danni meccanici, che compromettono la capacità portante degli elementi in legno del solaio. In questi casi, è necessario intervenire con la sostituzione degli elementi danneggiati e valutare l’opportunità di un rinforzo complessivo della struttura;
• modifiche di destinazione d’uso: quando si intende cambiare la destinazione d’uso di un edificio, con conseguente aumento dei carichi agenti sul solaio in legno. Ad esempio, se si vuole convertire uno spazio da uso residenziale a uso commerciale o industriale, il solaio dovrà essere rinforzato per sostenere i nuovi carichi;
• adeguamento alle normative: quando i requisiti normativi relativi alla sicurezza strutturale del solaio in legno non sono più rispettati, a causa di modifiche normative o di un peggioramento delle condizioni del solaio nel tempo. In questi casi, è necessario intervenire per adeguare il solaio alle nuove esigenze di sicurezza;
• aumento dei carichi: quando si prevede un aumento dei carichi agenti sul solaio in legno, dovuto a ristrutturazioni, ampliamenti o nuove modalità di utilizzo dell’edificio. In tali situazioni, il rinforzo del solaio è essenziale per garantire la sicurezza e la stabilità della struttura;
• vulnerabilità sismica: quando, a seguito di una valutazione della vulnerabilità sismica dell’edificio, si riscontra la necessità di rinforzare il solaio in legno per migliorarne il comportamento strutturale in caso di sisma. Il rinforzo può essere necessario per aumentare la rigidezza e la resistenza della struttura del solaio e garantire così l’efficacia dell’intervento di adeguamento e miglioramento sismico;
• miglioramento delle prestazioni: anche in assenza di problemi evidenti, il rinforzo del solaio in legno può essere eseguito per migliorarne le prestazioni strutturali, ad esempio per aumentare i carichi ammissibili o per ridurre le deformazioni. Questa soluzione può essere adottata in interventi di ristrutturazione o riqualificazione degli edifici.

È importante sottolineare che la necessità di intervenire sul rinforzo del solaio in legno deve essere valutata caso per caso, attraverso un’attenta analisi delle condizioni del solaio, dei carichi agenti e delle esigenze progettuali. Una corretta valutazione da parte di professionisti qualificati è essenziale per identificare la soluzione di rinforzo più adeguata.

Tecniche per il rinforzo strutturale dei solai in legno

Il rinforzo strutturale dei solai in legno può essere realizzato attraverso diverse tecniche, ciascuna adatta a specifiche esigenze e condizioni. Di seguito, una panoramica dettagliata delle principali metodologie:

• sostituzione di elementi danneggiati: questo metodo rappresenta spesso il primo passo da eseguire per il rinforzo di un solaio in legno, anche quando si procede con altri interventi, e prevede la rimozione e la sostituzione dei travetti, delle tavole del solaio o di altri componenti in legno che presentano danni significativi a causa di marciume, attacchi biologici (insetti o funghi), o danni meccanici.
• aggiunta di travi o travetti di rinforzo: questa soluzione prevede l’inserimento di nuovi elementi in legno in aggiunta a quelli esistenti per incrementare significativamente la capacità portante del solaio.
• sovrapposizione di soletta collaborante: questa tecnica consiste nella realizzazione di una soletta in calcestruzzo armato sulla superficie superiore del solaio in legno. L’aggiunta della soletta, opportunamente connessa alla struttura esistente con appositi connettori metallici, consente di creare un sistema composito che sfrutta le caratteristiche di entrambi i materiali. Dopo aver preparato la superficie del solaio e posizionato i connettori e la rete elettrosaldata, si effettua il getto di calcestruzzo che una volta indurito, permette di migliorare la capacità portante del solaio, aumentando la rigidezza della struttura e riducendo significativamente le deformazioni. La soletta viene fissata anche alle strutture di bordo, garantendo un’adeguata distribuzione dei carichi e migliorando la stabilità complessiva del solaio.
• inserimento di profili metallici: i solai in legno possono essere rinforzati anche tramite l’integrazione di profili metallici, come travi in acciaio, che aumentano la resistenza e la rigidezza della struttura. Questi profili possono essere installati parallelamente o perpendicolarmente alle travi esistenti, fornendo ulteriore supporto e stabilità. È fondamentale che l’installazione sia accuratamente progettata, assicurandosi che i profili metallici siano solidamente collegati alle strutture portanti principali. Questo garantisce l’efficacia del rinforzo e contribuisce a migliorare significativamente le prestazioni strutturali del solaio.
• rinforzo con materiali compositi: l’uso di materiali compositi fibrorinforzati (con fibra di carbonio o fibra di vetro) rappresenta una soluzione moderna ed efficace per il rinforzo dei solai in legno.
• rinforzo con pannelli strutturali: è una tecnica che prevede l’applicazione di pannelli strutturali in compensato o OSB (Oriented Strand Board) sulla superficie del solaio in legno.

Ognuna delle tecniche appena descritte offre soluzioni specifiche per le esigenze di rinforzo dei solai in legno e può essere utilizzata singolarmente o in combinazione per ottenere risultati ottimali. La scelta della tecnica più appropriata dipende dalle condizioni del solaio, dai carichi da sostenere, dai vincoli architettonici e dagli obiettivi dell’intervento di rinforzo. Le esigenze del progetto e le caratteristiche specifiche della struttura guideranno la decisione su quale metodo utilizzare per garantire la stabilità e la sicurezza del solaio.

Il Sistema Traliccio LPR® per connessione legno-calcestruzzo

Il Sistema Traliccio LPR® è la risposta della ricerca Peter Cox al problema del consolidamento dei solai in legno. Il sistema si compone di una serie di soluzioni integrate e specifiche per le singole problematiche, in funzione della composizione dei solai in legno. La connessione con il Traliccio LPR® garantisce una freccia inferiore a 1/500 della luce, con applicabilità anche ai nuovi solai di legno massiccio o lamellare.

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Il connettore per solai in legno, Traliccio LPR® essendo l’unico sistema continuo di rinforzo solai in legno esistenti a livello mondiale, garantisce un ottima adesione tra le travi in legno, il tavolato esistente e il Traliccio LPR® (sezione mista legno CLS), garantendo scorrimento zero tra le sezioni fino tre volte il carico di esercizio.

L’acciaio utilizzato per la produzione del Traliccio LPR® è di tipo strutturale S250, le caratteristiche sono tacciabili dall’inizio della filiera fino al cantiere, il sistema di produzione è sottoposto alla factory production control, ottenendo la marcatura CE e conforme alla normativa sismica relativamente ai “componenti in acciaio per rinforzo strutturale di solai”.

Materiali del Sistema Traliccio LPR®

Il sistema include diversi componenti specifici:

1. TRALICCIO LPR®: Traliccio metallico continuo per il consolidamento dei solai in legno che funge da connettore, le barre forate sono modulari e sovrapponibili, con lunghezza di 3 metri, il tipo di acciaio utilizzato è S250 GD, lo spessore delle lamiere è di 1.5 mm. Le sezioni di connettore più utilizzate nella maggior parte dei solai in legno sono altezza profilo 35 mm (LPR40) oppure 55 mm (LPR 60), profili di diverse altezze e spessori verranno prodotti su ordinazione per rinforzi specifici.
2. TELO VaporCox 150 Peter Cox: membrana semi-traspirante, freno al vapore, impermeabile all’acqua per la protezione dei solai in legno. Il telo ha delle bande adesive integrate per una facile ed efficace installazione.
3. VITI: Viti zincate per legno con testa esagonale DIN57 diametro e lunghezza 10x12mm, maggiormente in abbinamento con traliccio LPR, per il recupero dei solai in legno. Materiale di supporto base, strutture di legno. Materiale vite acciaio al carbonio cl. 4.8 norma EN ISO898-1, zincato bianco 5μm norma UNI EN ISO 4042.

La teoria è supportata da numerosi certificati di collaudo eseguiti in cantiere con prove di carico eseguite da ditte certificate sulle strutture composte legno calcestruzzo, dopo la maturazione del getto e in laboratorio in collaborazione con lo IUAV di Venezia e l’Università di ingegneria di Bologna.

Dettagli Tecnici del Traliccio LPR® e Viti

Componente	Caratteristica	Specifiche
Traliccio LPR®	Tipo di acciaio	Strutturale S250 / S250 GD
Traliccio LPR®	Spessore lamiere	1.5 mm
Traliccio LPR®	Lunghezza barre	3 metri (modulari e sovrapponibili)
Traliccio LPR®	Altezze profilo standard	35 mm (LPR40), 55 mm (LPR60)
Viti zincate	Diametro e lunghezza	10x12mm
Viti zincate	Materiale	Acciaio al carbonio cl. 4.8
Viti zincate	Trattamento	Zincato bianco 5μm

Rinforzo con Calcestruzzo Alleggerito e Soletta Collaborante

Merita una menzione importante la posa di una soletta collaborante. La soletta collaborante risulta particolarmente utile per quei solai che soffrono per loro stessa natura di una certa debolezza strutturale, ma che allo stesso tempo non possono essere demoliti, pena la perdita del valore estetico dell’edificio e l’aumento esponenziale dei costi. Il riferimento è ovviamente ai solai in legno.

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Uno dei metodi più adoperati dai nostri Tecnici è quello di analizzare e prevedere l’uso un calcestruzzo alleggerito con opportuni inghisaggi nella muratura per garantire una soluzione sicuramente efficace e duratura.

Il calcestruzzo alleggerito ha una densità inferiore rispetto al calcestruzzo tradizionale, il che lo rende ideale per applicazioni in cui il peso è un fattore critico. Questo è particolarmente importante nei restauri, dove l’aggiunta di peso può compromettere la struttura originale.

Il calcestruzzo alleggerito è caratterizzato da una densità inferiore rispetto al calcestruzzo convenzionale, ottenuta attraverso l’inclusione di materiali leggeri come argilla espansa, perlite, o schiume sintetiche. Questo tipo di calcestruzzo può essere suddiviso in due categorie principali: Calcestruzzo a bassa densità: Ideale per la riduzione del peso strutturale. Le sue applicazioni Rinforzo di solai e pavimenti; dove è necessario evitare sovraccarichi sui piani inferiori; ristrutturazioni e ampliamenti: In edifici storici o strutture che richiedono interventi di rinforzo senza alterare significativamente il carico complessivo. Costruzioni su terreni con bassa capacità portante: Dove il peso ridotto può prevenire il cedimento del terreno.

Ecco quali vantaggi può portare una soluzione con soletta alleggerita:

• Riduzione del Carico: Il calcestruzzo alleggerito ha una densità inferiore rispetto al calcestruzzo tradizionale, il che lo rende ideale per applicazioni in cui il peso è un fattore critico.
• Isolamento Termico e Acustico: Grazie alla sua composizione porosa, il calcestruzzo alleggerito offre migliori proprietà di isolamento termico e acustico. Questo contribuisce a migliorare il comfort abitativo senza l’uso di materiali aggiuntivi.
• Facilità di Posa: La sua leggerezza e lavorabilità facilitano il processo di posa, soprattutto in contesti di difficile accesso come i solai di edifici storici.
• Durabilità e Resistenza al Fuoco.

VOCE DA CAPITOLATO - Consolidamento di solai in legno, acciaio o laterocemento esistenti, mediante calcestruzzo leggero strutturale fibrorinforzato a ritiro compensato ed asciugatura controllata. Sono compresi: la fornitura e il getto di calcestruzzo per la formazione della soletta, dello spessore di circa 4 cm e lisciatura superficiale e la fornitura e posa di rete elettrosaldata adeguatamente dimensionata (maglia 20×20 cm e diametro 6 mm)).

Tuttavia, è importante considerare le specifiche necessità di ciascun progetto e valutare le proprietà del materiale per garantire che soddisfi i criteri di progettazione e sicurezza richiesti. Questa tipologia di materiale, normalmente, non può essere gettato in opera con autobetoniera, deve essere composto a mano e gettato in opera sempre a mano.

Caso studio: Rinforzo di solaio deformato con travi e funi in acciaio

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. In questi casi il rinforzo strutturale deve migliorare la capacità portante senza sostituire gli elementi originari.

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.

La tipologia dell’intervento rappresenta una delle categorie di lavoro che abbiamo recentemente intrapreso e implementato. In molti casi, il nostro metodo di realizzazione ha previsto le connessioni tramite barre filettate in acciaio. Le barre sono state poste direttamente nella muratura perimetrale (muro maschio in mattoni pieni). È stato realizzato cosi un incastro tra due pareti frontali.

Successivamente è stata posizionata la rete elettrosaldata e del calcestruzzo alleggerito strutturale. La soluzione è stata progettata e realizzata per una superficie collaborante con le parti lignee esistenti. Il sistema inoltre è stato assemblato con le travi di orditura in legno presenti, con il posizionamento di ferri di connessione. L’intervento ha definito un perfetto equilibrio statico, inoltre con un eccellente rendimento in termini di isolamento acustico. L’opera risulta efficace come soluzione per rafforzare solai in legno esistenti migliorando la sua rigidezza strutturale.

Come progettare il rinforzo di un solaio in legno

Ciascuno dei metodi di rinforzo precedentemente illustrati presenta requisiti progettuali specifici. È possibile, tuttavia, identificare alcuni passaggi fondamentali, comuni a tutti gli interventi, la cui corretta esecuzione garantisce l’efficacia dell’opera di consolidamento. Ogni attività di rinforzo deve essere realizzata nel pieno rispetto della normativa tecnica vigente, in particolare delle NTC 2018 e degli Eurocodici per la progettazione strutturale, e deve articolarsi attraverso le seguenti fasi:

• analisi dello stato di fatto: il primo passo consiste nell’effettuare un’ispezione visiva approfondita del solaio. È necessario valutare le condizioni delle travi principali, dei travetti e degli altri componenti, identificando eventuali danni, deterioramenti e problemi strutturali. Per questa valutazione, si possono utilizzare tecniche e strumenti diagnostici per misurare l’umidità, verificare la presenza di insetti e rilevare anomalie nella struttura. È essenziale effettuare un rilievo accurato delle caratteristiche geometriche, identificare i materiali utilizzati e valutare lo stato di conservazione dei vari elementi. Inoltre, è fondamentale determinare i carichi agenti sul solaio, sia permanenti che variabili. Questa fase iniziale è cruciale per comprendere le condizioni attuali del solaio e pianificare gli interventi necessari;
• verifica della capacità portante esistente: dopo l’analisi preliminare, è necessario eseguire i calcoli strutturali per determinare la capacità portante del solaio nelle condizioni attuali. Questo implica un’analisi dei carichi per valutare le azioni che il solaio deve sopportare, considerando sia i carichi permanenti che quelli variabili secondo le combinazioni suggerite dalla normativa tecnica. Questo calcolo è essenziale per dimensionare correttamente gli interventi di rinforzo, garantendo che il solaio possa sostenere i carichi previsti senza compromettere la sicurezza e la stabilità della struttura.

Costi del rinforzo dei solai in legno e fattori influenzanti

Il consolidamento del solaio da sotto costa molto? Ovviamente le cifre sono molto variabili. Dall’effettivo stato del solaio. Tipologia del solaio. Tecnica utilizzata.

Alla luce di ciò, possiamo fornire due differenti stime di prezzo, una che coinvolge la tipologia di solaio, e una che coinvolge la tipologia di intervento. Un preventivo dettagliato e ben strutturato è fondamentale per garantire che la ristrutturazione sia efficace e senza sorprese finanziarie.

I nostri punti chiave nella preparazione di un nostro preventivo lavori - 1. Computo Metrico gratuito. 2. Tempistiche esatte delle lavorazioni previste. 3. Termini di pagamento con dettaglio preciso. 4. Garanzie e Assicurazioni 5. Clausole di Revisione dei Costi.

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