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.
Il Travetto: Elemento Portante Fondamentale
Per travetto si intende un elemento costruttivo con funzione portante che viene impiegato prevalentemente nella realizzazione di solai. Il travetto è generalmente utilizzato secondo una serie di elementi disposti a piccoli interassi appoggiati su sostegni verticali; nel caso di grandi luci, viene collocato sulle travi dell’orditura principale. A seconda del materiale, i travetti sono connessi alle strutture d’appoggio in diverso modo.
Tipologie di Travetti: Gettati in Opera e Prefabbricati
I travetti rappresentano la struttura portante di un solaio e possono essere di 2 tipi: gettati in opera o prefabbricati. Il travetto gettato in opera ha la caratteristica forma rettangolare e dimensioni in larghezza comprese tra gli 8 e i 16 cm. Per luci di solaio superiori a 5 metri è necessario inserire un travetto rompitratta, o di ripartizione, perpendicolare alla tessitura dei travetti, con base 15 cm allo scopo di aumentare la rigidezza della struttura.
I travetti prefabbricati possono a loro volta essere precompressi o tralicciati in c.a. Solai con travetti prefabbricati in c.a. precompresso e solai con travetti prefabbricati tralicciati sono tra le soluzioni più comuni nella pratica ingegneristica.
Il Ruolo dei Travetti Tralicciati
I solai con travetti tralicciati e precompressi sono una tipologia molto diffusa nella progettazione strutturale e richiedono una corretta definizione della sezione, delle campate e dei carichi per ottenere verifiche coerenti con il comportamento reale dell’impalcato. Il software Solaio è finalizzato all’analisi, alla progettazione e alla verifica di solai a nervature parallele, compresi quelli realizzati con travetti prefabbricati tralicciati o precompressi. Nel software è possibile assegnare alle campate una tipologia di sezione composta corrispondente a travetti tralicciati o travetti precompressi, scegliendo la soluzione più adatta alla configurazione del solaio. Le campate vengono definite assegnandone la tipologia di sezione composta e le dimensioni geometriche caratteristiche, comprese le informazioni utili a controllare la configurazione del travetto e della soletta. Una volta eseguita l’analisi, il software restituisce un quadro sintetico degli esiti finali delle verifiche e consente di controllare in modo ordinato il comportamento del solaio nelle diverse condizioni di carico. Al termine del processo il programma produce la relazione di calcolo e gli elaborati necessari al controllo e alla documentazione del progetto. Quanto determinato viene conservato salvando il file del modello.
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Componenti e Tipologie dei Solai Laterocementizi
I solai laterocementizi rappresentano sicuramente la tecnica costruttiva più diffusa, utilizzata nella realizzazione di semplici solai per comuni abitazioni in cui la struttura in calcestruzzo armato si unisce ad elementi di alleggerimento in laterizio. Scopriamo nel dettaglio i solai laterocementizi, caratteristiche tecniche e tipologie.
Elementi Costitutivi
Gli elementi che costituiscono un solaio in latero cemento sono:
- blocco di alleggerimento in laterizio (pignatta)
- travetto in c.a.
- soletta in c.a.
La Pignatta: Blocco di alleggerimento in laterizio
La pignatta, pur non avendo funzione strutturale, è il vero elemento centrale dei solai laterocementizi, in quanto svolge il ruolo di cassaforma a perdere, necessario alla formazione dei travetti. Viene in gergo descritto come elemento tecnico per l’alleggerimento dei solai, va però precisato che la sua presenza è funzionale alla realizzazione del solaio stesso senza la quale non potrebbero formarsi i travetti in opera o prefabbricati. Dunque visto il suo ruolo indispensabile, diviene essenziale che sia anche leggera. La grandezza di una pignatta varia a secondo del tipo di solaio, in commercio troviamo tantissime tipologie. Le pignatte più usate hanno le seguenti dimensioni [cm] (min÷max): larghezza B (38÷45), altezza H (12÷28), profondità L (25 - 30). Una pignatta standard ha dimensioni 20 x 25 x 40.
Il Travetto: Dettagli Costruttivi
Il travetto, come accennato in precedenza, è l’elemento compreso tra 2 pignatte. I travetti rappresentano la struttura portante di un solaio. I travetti prefabbricati possono a loro volta essere precompressi o tralicciati in c.a.
La Soletta: Riparto Carichi e Irrigidimento
La soletta ha la funzione di ripartire i carichi e di irrigidire il piano, in sua assenza il solaio si dice “a raso”. La soletta in c.c.a. è la parte superiore del solaio ed ha il compito di collegare i travetti tra di loro. Il calcestruzzo viene gettato in una sola volta, in modo da formare sia i travetti che la soletta, costituendo così una struttura monolitica. La soletta, generalmente ha dimensioni comprese tra i 4 e i 10 cm ed al suo interno viene posizionata una rete elettrosaldata, in grado di ripartire i carichi trasversali e assorbire gli effetti del ritiro del calcestruzzo. Una rete di uso frequente è composta da una maglia quadrata composta da Ø 6 con passo 20 cm.
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Principali Tipologie di Solai Laterocementizi
Ricordiamo numerose tipologie di questi solai:
- solai gettati in opera
- solai a travetti prefabbricati e blocchi in laterizio interposti
- solai con lastre in c.a. e blocchi di alleggerimento
- solai a pannelli prefabbricati
- solai tipo SAP
I solai laterocementizi gettati in opera sono realizzati poggiando su un tavolato in legno i blocchi in laterizio (pignatte) poste ad un interasse tale da consentire la realizzazione dei travetti (mediante il posizionamento delle barre di armatura) ed il successivo getto di calcestruzzo. Successivamente la cassaforma in legno viene smontata, al raggiungimento della maturazione del calcestruzzo (in genere 28 giorni dal getto).
I solai laterocementizi a travetti prefabbricati e blocchi in laterizio interposti sono solai caratterizzati da una struttura portante (i travetti prefabbricati) e che non necessitano di complicate strutture di sostegno in fase di esecuzione. Sono pertanto di realizzazione più rapida rispetto ai solai gettati in opera. Si realizzano mediante le seguenti fasi: posizionamento tra gli appoggi dei travetti prefabbricati, collocazione dei laterizi, getto di completamento del c.a. Le varie tipologie di solaio si differenziano in buona sostanza per i differenti travetti prefabbricati che possono essere: con fondello, parzialmente gettato e traliccio di armatura, con travetto tralicciato in c.a., con travetto precompresso.
I solai laterocementizi con lastre in c.a. (predalles) e blocchi di alleggerimento sono solai caratterizzati da lastre in c.a. prefabbricate, comunemente conosciute come predalles, (precompresse o non) spesse in genere almeno 4 cm e larghe 1,20 m che vengono disposte tra gli appoggi della struttura portante. Su di esse vengono poggiati dei blocchi di alleggerimento (in laterizio o in polistirolo espanso o in plastica) opportunamente distanziati per consentire la successiva realizzazione dei travetti in c.a. (tralicciato o non) mediante il getto di completamento. Sono solai di rapida esecuzione.
I solai laterocementizi a pannelli prefabbricati sono solai realizzati quasi per intero in stabilimento mediante assemblaggio dei laterizi e dei travetti armati. Sono caratterizzati da una rapida esecuzione, il cui montaggio avviene attraverso ganci di sollevamento, necessitano di poche opere di sostegno provvisorio e di ridotti getti di completamento. Risultano poco versatili per solai con particolari configurazioni in pianta.
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I solai laterocementizi tipo SAP rappresentano un solaio storico introdotto in Italia intorno al 1930 e sono caratterizzati da una buona velocità di esecuzione. Questa tipologia presentava una serie di problemi: mancanza di soletta di ripartizione, visibilità dei fondi dei laterizi (quando integri), distacchi di intonaco e di laterizi, ossidazione delle barre di armatura per effetto dei ridottissimi copriferri.
Esempio Teorico di Progettazione: Solai Laterocementizi secondo NTC 2008
Per progettare edifici sicuri e funzionali, è necessario effettuare il calcolo strutturale e considerare tutte le verifiche per tutti gli elementi strutturali al fine di non compromettere la sicurezza della struttura. Per non correre alcun rischio, ti suggerisco di affidarti a strumenti completi e aggiornati alle norme in vigore, come il software di calcolo strutturale, la soluzione modulare per la progettazione strutturale di edifici nuovi ed esistenti in cemento armato, muratura, acciaio e legno. Di seguito presentiamo un esempio teorico di calcolo di un solaio laterocementizio secondo la normativa di riferimento (NTC 2008). Lo schema di solaio a cui si farà riferimento è quello relativo ad una struttura intelaiata in c.a. destinata a civile abitazione, con 2 campi di solaio ed uno sbalzo.
Fasi Operative del Progetto
Per il progetto seguiremo le seguenti fasi operative:
- pre-dimensionamento della sezione dell’elemento
- definizione dei carichi agenti
- definizione delle combinazioni di carico
- schematizzazione e modellazione degli elementi strutturali
- determinazione delle sollecitazioni
- progetto delle armature
- verifica dello stato limite ultimo (flessione e taglio)
- predisposizione degli elaborati esecutivi del solaio
Pre-dimensionamento della Sezione
Per il pre-dimensionamento dei solai laterocementizi ci rifaremo alle indicazioni del D.M. 9 gennaio 1996, secondo cui valgono le seguenti grandezze: altezza della soletta (s ≥ 4 cm), interasse travetto (i ≤ 15 s), generalmente i = 50 cm, larghezza del travetto b0 ≥ max (8 cm - 1/8 i), generalmente b0 =10 o 12 cm, larghezza della pignatta bp ≤ 52 cm, generalmente bp = 38 o 40 cm, altezza del solaio H ≥ max (12 cm - 1/25 L), dove L=luce della campata più lunga, generalmente H ≥ 16 cm.
Definizione dei Carichi Agenti
Bisogna effettuare un’analisi dei carichi, con riferimento per semplicità alla fascia di 1 metro di solaio:
- carichi permanenti Strutturali (G1), peso proprio di tutte le parti strutturali essenziali quali: la soletta, la nervatura, le pignatte
- carichi permanenti non strutturali (G2), peso proprio delle parti non strutturali quali: il pavimento, il massetto, le tramezzature interne, l’intonaco
- carichi variabili o di esercizio (Q), definiti dalla norma in funzione delle destinazione d’uso proprie della struttura (es. abitazione, negozio, parcheggio)
Definizione delle Combinazioni di Carico
Si utilizzerà il metodo Semi-Probabilistico agli stati limite considerando (seppure in maniera semplificata) la natura aleatoria delle azioni. Per questo motivo, alle quantità g, g’ e q stimate nell’analisi dei carichi viene assegnato ora un significato statistico; il pedice “k” che accompagna le grandezze gk, gk’ e qk (ma anche Fk e Hk) definisce le stesse come valori caratteristici, assegnando cioè il valore 5% alla probabilità di superamento di tali valori dei carichi durante la vita delle strutture. Secondo il metodo Semi-Probabilistico agli stati limite vengono definiti, inoltre, 2 livelli di verifica per le prestazioni degli elementi strutturali.
In particolare, si definiscono 2 diversi tipi di combinazioni con riferimento ai valori delle azioni caratterizzati da diversa probabilità di occorrenza:
- combinazioni allo Stato Limite Ultimo (SLU), per le quali si considerano azioni amplificate rispetto ai corrispondenti valori caratteristici al fine di poter considerare carichi con una probabilità di superamento dell’ordine di 10-3 (e dunque molto più bassa del 5% che riguarda i valori caratteristici): Fd = γG1 G1 + γG2 G2+ γqQk1 + Σ(i>1) γq Ψ0i Qki
- combinazioni allo Stato Limite di Servizio (SLS), ottenute con riferimento a valori caratteristici (o a loro frazioni) dei carichi variabili:
- Combinazioni rare: Fd = G1 + G2 + P + Qk1 + Σ(i>1) Ψ0i Qki
- Combinazioni frequenti: Fd = G1 + G2 + P + Ψ1i Qk1 + Σ(i>1) Ψ2i Qki
- Combinazioni quasi permanenti: Fd = G1 + G2 + P + Σ(i>1) Ψ2i Qki
| Azione | Coefficiente parziale γF (Favorevole) | Coefficiente parziale γF (Sfavorevole) | Coefficienti di combinazione ψ (Variabili per destinazione d'uso) |
|---|---|---|---|
| Carichi permanenti strutturali (G1) | 1.0 | 1.3 | - |
| Carichi permanenti non strutturali (G2) | 0.0 | 1.5 | - |
| Carichi variabili (Q) | 0.0 | 1.5 | Ψ0j, Ψ1j, Ψ2j |
I coefficienti di combinazione (ψ0j; ψ1j; ψ2j) sono funzione della destinazione d’uso dei locali.
Schematizzazione e Modellazione per Sollecitazioni
Una volta quantificate le azioni, bisogna determinare la loro disposizione più sfavorevole ai fini della valutazione delle sollecitazioni risultanti sulla struttura. Al fine di ottenere una indicazione generale sulle combinazioni di carico che massimizzino i momenti flettenti in campata e quelli sugli appoggi (in valore assoluto), consideriamo una trave continua con un numero indefinito di campate. Per massimizzare il momento in una sezione di campata bisogna caricare quella campata e tutte le altre in maniera alternata (“a scacchiera”) verso la periferia della trave. Per ottenere il momento massimo (in valore assoluto) sul generico appoggio bisogna caricare le due campate che vi concorrono e tutte le altre in maniera alterna verso la periferia. Nel nostro caso (2 campi di solaio e uno sbalzo) si avranno le seguenti 4 combinazioni di carico:
- Combinazione di carico n. 1: massimizzazione del momento flettente positivo in campata AB
- Combinazione di carico n. 2: massimizzazione del momento flettente positivo in campata BC
- Combinazione di carico n. 3: massimizzazione del momento flettente negativo sull’appoggio B
- Combinazione di carico n. 4: massimizzazione del momento flettente negativo sull’appoggio C
Determinazione delle Sollecitazioni e Progetto Armature
I valori delle sollecitazioni momento e taglio (M, V) con i quali effettuare le operazioni di progetto sono ottenuti dal diagramma di inviluppo delle combinazioni di carico. Il progetto delle armature consiste nel dimensionare l’area minima di acciaio, tale che in fase di verifica risulti in ogni sezione: MRd > Msd. In via esemplificativa l’area minima di armatura resistente a flessione può essere valutata attraverso: Af,min = Md / (0,9 · d · fyd), dove d è l’altezza utile, che presuppone la valutazione del valore del copriferro d’ (strato di cls posto per garantire la protezione delle armature dalla corrosione, generalmente 3 cm). Inoltre, in corrispondenza della sezione di appoggio, deve essere disposta un’area di armatura minima inferiore tale che: Af,min = VSd / fyd. La norma NTC2008 prescrive che in ogni sezione deve essere disposto almeno un valore minimo di armatura longitudinale: Af,min =0,26 fctm/fyk · bt · d e comunque non minore di 0,0013· bt · d, dove: bt rappresenta la larghezza media della zona tesa, d è l’altezza utile, fctm è il valore medio della resistenza a trazione assiale, fyk è il valore caratteristico della resistenza a trazione dell’armatura ordinaria.
Verifica dello Stato Limite Ultimo (verifica a flessione)
La verifica di sicurezza si effettua confrontando il momento resistente MRd con quello agente. La verifica è soddisfatta se risulta: MRd ≥ MSd. La procedura per la verifica di sicurezza a flessione si compone delle seguenti fasi: posizione dell’asse neutro, valutazione del Momento resistente MRd, confronto tra il Momento resistente MRd e quello agente MSd.
Considerazioni Finali sui Materiali e le Soluzioni
Oltre ai solai laterocementizi, esistono diverse altre soluzioni costruttive per gli impalcati. I pannelli Compound® sono pannelli autoportanti sandwich in estrusione di polistirene con le due facce prefinite in malta cementizia armata mediante rete in fibra di vetro. I laterizi sono elementi in laterizio forato o pieno che vengono utilizzati per la realizzazione di solai tradizionali. L’isolante è un materiale che viene utilizzato per migliorare le prestazioni termiche del solaio. In generale, i pannelli Compound® sono la soluzione più versatile, perché offrono buone prestazioni sia in termini di isolamento termico che acustico. I laterizi sono una soluzione più economica, ma offrono prestazioni inferiori in termini di isolamento termico. Nei nostri punti vendita troverai un gruppo di esperti a tua disposizione per guidarti nella scelta dei prodotti più adatti ai tuoi progetti.
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