Rinforzo di Solai Esistenti: L'Uso di Solette e Travi Interne in Legno

La porzione di edificio che divide un piano dall’altro, fungendo da copertura per il piano sottostante e da base per il piano soprastante, è chiamata solaio. In termini tecnici, il solaio è una struttura piana, bidimensionale, con la funzione di sopportare il carico che grava su di esso e trasferirlo alle travi su cui si appoggia. All'interno di un edificio, il solaio è la parte di una struttura che consente di realizzare più piani.

Dal latino “sòlea”, correlato a “sòlum”, che significa suolo, base, la soletta di una casa è una lastra in cemento armato, generalmente piana, elemento strutturale generalmente impiegato soprattutto per i solai, le strutture a sbalzo, e/o alcune pareti verticali. La funzione della soletta del solaio è quella di separare e dividere, in un edificio, il piano sottostante da quello sovrastante sostenendo la pavimentazione e trasmettendo i carichi di peso sovrastanti alle strutture portanti in elevazione. La soletta, collaborando con il solaio, dunque, svolge una funzione strutturale, poiché ripartisce i carichi e incrementa il momento d’inerzia dello stesso solaio.

La Soletta in Legno e le Sue Funzioni

La soletta in legno è l'elemento principale di un'ossatura. È un pezzo in legno massiccio di sezione rettangolare e serve essenzialmente come legno da costruzione. La soletta in legno viene utilizzata anche come legno da cassaforma. Le nostre solette in legno provengono da foreste francesi ed europee PEFC e sono prodotte in classe 3, perfette per tutti i solivaggi. Offrono robustezza, durabilità e un tasso di umidità controllato.

La scelta di una soletta in legno dipende dall'uso che se ne fa. Se l'ordine di solette è destinato alla costruzione di un solaio in legno, i criteri di scelta saranno legati alla resistenza meccanica dell'insieme. Per la costruzione di un'ossatura di solaio in legno, la scelta delle solette passa per il calcolo degli abachi del solivaggio, tenendo conto del carico del solaio (con o senza tramezzi). Gli abachi determinano l'interasse del solivaggio, ed è questo interasse che determina la scelta della sezione delle solette.

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Quando la soletta in legno serve come elemento costruttivo non portante, la scelta dei modelli di soletta si basa piuttosto su criteri visivi (assenza di nodi, finitura grezza o piallata). In ogni caso, è fondamentale considerare anche la classe d'impiego (o classe di rischio). Nel campo dell'edilizia e della carpenteria, la soletta è una tavola spessa e resistente. La sezione di una soletta in legno è più piccola della sezione di una tavola massiccia o di un bastaing. Si trovano solette di diverse lunghezze, per rispondere alle esigenze di costruzione estremamente varie.

Le solette sono generalmente in abete, in abete rosso o in pino Douglas. I resinosi sono apprezzati nel settore delle costruzioni per le loro qualità meccaniche. Woodup privilegia il pino Douglas e l'abete rosso, dall'aspetto grezzo. Le solette in legno più comuni ricevono un trattamento per impregnazione superficiale, una tecnica di aspersione o immersione che protegge le solette contro gli insetti del legno e i funghi lignivori.

Rinforzo di Solai Esistenti: Il Caso Studio di una Biblioteca

Consideriamo il caso di un intervento di ristrutturazione di un immobile degli anni '40, destinato a biblioteca. Durante i lavori, è stata rilevata la presenza di lesioni perimetrali sui solai intermedi, in corrispondenza dell'estradosso. I solai esistenti sono delle solette in cemento armato dello spessore di 15 cm. L'intradosso non presenta frecce o lesioni evidenti e le luci massime non superano i 4,60 metri.

Dato il previsto cambio di destinazione d'uso (da civile abitazione a sala riunioni), sarà necessario rinforzare tali solette. Non avendo somme a disposizione per la loro demolizione e ricostruzione, l'intervento proposto consiste nel ridurre le luci con delle travi in legno da lasciare a vista. Il quesito principale è se sia necessario collegare la soletta esistente alla sottostante trave in legno mediante dei connettori oppure se sia possibile considerare le travi in legno come degli appoggi intermedi per la soletta in cemento armato.

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Aspetti Chiave per l'Intervento di Rinforzo con Travi in Legno

Dalla descrizione, lo schema statico che si intende adottare è quello di una soletta poggiante su appoggi cedevoli dati dalle travi in legno. Particolari attenzioni riguardano taluni aspetti legati alla modalità realizzativa dell’opera e al comportamento del materiale legno:

1. È opportuno realizzare le opere di finitura del solaio una volta poste in opera le travi sottostanti, in modo da limitare frecce e tensioni nella soletta. A tale scopo le travi lignee dovranno essere messe in opera garantendo il perfetto contatto con la sovrastruttura e prestando particolare attenzione alle tolleranze di posa in opera, per evitare inflessioni della soletta superiori a quelle ipotizzate e/o accettabili.
2. Si deve considerare che, in seguito a variazioni di umidità, il legno è soggetto a movimenti igroscopici di ritiro e rigonfiamento. Se le travi poste in opera non sono ben stagionate, queste subiranno durante la vita in esercizio fenomeni di ritiro. L’eventuale ritiro, in seguito a perdita di umidità delle travi, provocherà un abbassamento delle stesse e quindi un cedimento degli appoggi della soletta. È quindi assolutamente consigliabile porre in opera legno massiccio ben essiccato o elementi in legno lamellare.
3. Nel calcolo si dovrà considerare che le proprietà del legno dipendono dal tempo. In particolare le deformazioni degli elementi lignei sono influenzate dalla durata del carico e dall'umidità. Nella valutazione della rigidezza delle travi lignee è bene considerare che, se inizialmente il valore del modulo di elasticità del legno è pari a Emean, la rigidezza e le deformazioni a lungo termine devono essere calcolate utilizzando i valori medi dei moduli elastici opportunamente ridotti (si veda ad esempio la definizione del coefficiente di deformazione nelle normative di riferimento, per esempio l'Eurocodice). Tale riduzione di modulo elastico porta nel tempo ad un aumento della cedevolezza del vincolo offerto alla soletta.
4. Il collegamento mediante connettori non è strettamente necessario, a condizione che le forze trasmesse da un elemento all'altro siano esclusivamente forze di compressione. In caso contrario occorrerà prevedere dei connettori adeguati.
5. Non da ultimo, occorre tener presente che lo stato tensionale delle travi esistenti non viene modificato dalla semplice aggiunta di appoggi intermedi, formati dalle travi aggiunte sottostanti eventualmente aggiunte alla struttura esistente. Le sollecitazioni aggiuntive, dovute ai nuovi carichi, devono quindi essere sovrapposte a quelle presenti al momento della modifica del sistema statico (aggiunta dei nuovi elementi).

Tipologie e Calcolo del Solaio in Legno

Il solaio in legno è un componente strutturale essenziale all’interno di un edificio che separa un piano dall’altro. I solai vengono progettati per sostenere e ripartire le azioni su di essi agenti. Sui solai agiscono delle azioni, queste vengono portate dal solaio alle travi, che a loro volta le trasferiscono ai pilastri, e da questi in fondazione al terreno. Da un punto di vista tecnico, un solaio in legno è considerato una struttura bidimensionale.

Il solaio in legno viene realizzato con la disposizione di travi di diverse sezioni e interposte a intervalli regolari, che formano l’orditura principale, e travetti perpendicolari di dimensione minore che, invece, costituiscono l’orditura secondaria. Nei solai in legno contemporanei, si fa un uso esclusivo del legno lamellare che offre il vantaggio di coprire luci maggiori rispetto a quanto fosse possibile con le tecniche tradizionali.

Tipologie di Solai in Legno

In base all’organizzazione delle travi, i solai in legno si suddividono in:

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• Solaio in legno a orditura semplice: dispone unicamente di un’orditura principale, composta da travetti con sezione quadrata, adatta per ambienti lunghi e stretti.
• Solaio in legno a doppia orditura: costituito da travi principali e travetti disposti perpendicolarmente ad esse, forma una struttura solida e affidabile per ambienti di dimensioni considerevoli.
• Solaio in legno a tripla orditura: soluzione prescelta per ambienti di ampie dimensioni o con carichi significativi, con orditura principale solitamente rinforzata.
• Solaio in legno a cassettoni: l’orditura secondaria è costituita da travi simili in dimensioni e spessore a quelle primarie, collegate per formare un graticcio bidirezionale, adatto per piante quadrate.

All’interno di queste strutture è possibile trovare elementi secondari aggiuntivi che hanno il compito di riempire gli spazi tra le travi principali, come tavole in legno, tavolato, incannucciato o elementi in laterizio.

Calcolo di un Solaio in Legno

Per il calcolo di un solaio in legno le operazioni che vengono compiute sono volte a verificare che gli elementi predimensionati siano sufficienti a sostenere i carichi applicati. Dunque, le operazioni che vengono condotte sono:

1. Predimensionamento degli elementi strutturali in funzione dello schema strutturale del solaio, del tipo di legno scelto e dell’interasse fra gli elementi.
2. Analisi dei carichi, cioè la valutazione di pesi agenti sul solaio.
3. Analisi strutturale, volta alla valutazione delle sollecitazioni indotte dai carichi agenti sul solaio.
4. Verifica degli elementi strutturali, operazione volta a dimostrare che la capacità strutturale sia maggiore della domanda e dunque che il solaio sia capace di sostenere i carichi applicati.

Nel caso di solai in legno le verifiche che vengono eseguite sono:

• Per la trave principale: flessione semplice retta e verifica taglio + deformazione.
• Per il travetto: flessione semplice retta e verifica taglio + deformazione.
• Per il tavolato: flessione semplice retta e verifica taglio + deformazione.

È possibile utilizzare software per la verifica di elementi in legno per progettare sia nuove costruzioni che edifici esistenti con diverse tipologie di materiali, semplificando questo processo.

Aspetti Normativi: L'Eurocodice 5

Nell’ambito della progettazione di solai in legno è fondamentale comprendere appieno gli aspetti normativi, con particolare attenzione all’Eurocodice 5, rappresentato dalla norma UNI EN 1995-1-1. Questa regolamentazione fornisce un quadro completo per la progettazione delle strutture in legno, incorporando regole generali insieme a direttive specifiche per gli edifici.

L’Eurocodice 5 si applica a una vasta gamma di strutture, tra cui legno massiccio, legno segato, legno piallato, legno lamellare incollato, prodotti strutturali a base di legno (come LVL) e pannelli a base di legno, uniti mediante adesivi o collegamenti meccanici.

La scelta dei criteri di verifica in fase di progettazione è un aspetto di fondamentale importanza, mirata a soddisfare requisiti funzionali e di comfort, ed è un elemento chiave nella valutazione economica complessiva del progetto. Il progettista, in conformità con la normativa vigente, collabora con il committente per definire le prestazioni richieste al solaio per l’intera durata della sua vita utile.

In secondo luogo, è essenziale considerare l’analisi delle vibrazioni dei solai in legno. A causa della loro ridotta massa e rigidezza, possono essere suscettibili di fenomeni di risonanza o di accelerazioni che compromettono il comfort degli utenti. Questo rende necessari adeguamenti in loco che, spesso, sono complessi da realizzare o comportano costi significativi.

Vantaggi di un Solaio in Legno

I solai in legno sono apprezzati non solo per il loro aspetto estetico, ma anche per una serie di pregi funzionali e pratici che li rendono una scelta attraente nella progettazione di edifici:

• Leggerezza strutturale e flessibilità: questa caratteristica contribuisce a ridurre il carico complessivo sull’edificio, il che può essere particolarmente vantaggioso in costruzioni con limitazioni di carico o in ristrutturazioni. La leggerezza dei solai in legno li rende ideali per la costruzione di piani superiori in edifici esistenti.
• I solai in legno possono essere progettati per adattarsi a una vasta gamma di esigenze strutturali, compresi edifici residenziali, commerciali o industriali.

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