I Solai: tecniche costruttive
Solai in legno
Questo tipo di solai, usato sin dall'antichità con ottimi risultati, è stato superato solo nei primi anni del Novecento con la diffusione delle travi in ferro (longarine) e del cemento armato. Attualmente non trova applicazione se non in zone dove la disponibilità del legname è abbondante ed a prezzo_ tale da competere economicamente con i tipi recenti di solai.
Il tipo più semplice ed economico di solaio in legno, è quello costituito da travi, poste ad una certal distanza l'una dall'altra, su cui è appoggiato un assito di tavole; si ottiene una struttura resistente ma molto elastica, adatta per luci modeste (fino ai quattro metri). Tale solaio può avere diversi gradi di finitura, a seconda del legname impiegato, che può essere appena sbozzato, o grossolanamente squadrato o lavorato a sega a spigolo vivo. L'assito di tavole può funzionare anche da pavimento (in particolari ambienti, come soffitte, fienili, baite di montagna) oppure serve di appoggio ad un tavolato di usura più sottile, che costituisce il piano di calpestio .
Altro tipo di solaio in legno molto diffuso, è quello costituito da una orditura principale di grosse travi, una orditura secondaria di travicelli (in genere di sezione quadrata), su cui appoggia lo scempiato (ovvero una sola spianata di mattoni o pianelle), che a sua volta fa da supporto, tramite il sottofondo, alla pavimentazione in cotto.La parte inferiore del solaio può restare in vista, mostrando l'orditura delle travi e dei travicelli, che può essere verniciata per accentuare i colori dei materiali; ma spesso sia i travicelli che le travi di legno hanno forma molto irregolare, per cui talvolta l'orditura si presenta alquanto brutta da vedere. In tal caso si preferisce allora nasconderIa con un controsoffitto, realizzato con stuoia di canne ed intonaco o di rete metallica ed intonaco.
Lo spessore complessivo del solaio, unitamente al controsoffitto, arriva a circa 40 cm: valore notevole, ma in compenso assai isolante dal punto di vista termico ed acustico.
Quando la luce dell’ambiente da coprire è notevole (da 5 a 7 m) può essere conveniente impiegare delle grosse travi rompitratta, sulle quali appoggiare le normali travi del solaio; in tal caso la struttura prende il nome di solaio composto..
L'appoggio delle travi in legno sulle murature di pietrame o di mattoni dovrebbe essere fatto con l'interposizione di un dormiente.(grossa tavo!a di legno duro e resistente all'umidità), che ha la funzione di ripartire il carico concentrato. Inoltre la trave dovrebbe essere vincolata alla struttura con un perno di ferro, detto bulzone, fissato con una staffatura all'estremità della trave stessa.
I solai in legno seguono bene piccoli assestamenti e fuori piombo delle murature, ma in caso di medie o forti scosse telluriche, le travi in legno non vincolate si sfilano facilmente dagli appoggi, determinando il crollo del solaio.
Si evidenzia che sui solai in legno non debbono essere poste in opera pavimentazioni rigide (mattonelle, gres, ceramica, ecc.) perché troppo pesanti e fragili; sono invece ottime quelle leggere a teli (gomma, linoleum, moquette, feltri, resine viniliche, ecc.) o i parquet a doghe o listoni, che non si rompono per l’effetto della notevole elasticità del solaio.
Solai in ferro
I solai in ferro sono stati introdotti verso la metà del 1800 e, progressivamente, hanno soppiantato i solai in legno, fino ad essere a loro volta sostituiti:da quelli in cemento armato e laterizio.
Attualmente i solai in ferro possono essere economicamente vantaggiosi:
- lavori di restauro, a causa della facilità di posa in opera delle longarine;
- per gli edifici con struttura portante in profilati di acciaio;
- per gli edifici prefabbricati.
Solai in cemento armato
Si intendono con questo termine i solai interamente in cemento armato, sia a soletta piena che a soletta con nervatura
Pregi del solaio sono:
- monoliticità e rigidezza della struttura;
- resistenza alle alte temperature, anche in caso di incendio;
- capacità di sopportare carichi elevatissimi, anche per notevoli luci.
Pertanto il solaio in C.A. è preferito per edifici industriali, per depositi, autorimesse, ecc., ed in quei locali dove sono previsti forti carichi accidentali (superiori a 600 kg/mq).
Solai misti in cemento armato e laterizio
Solai misti parzialmente prefabbricati
Solai a travetti o pannelli interamente prefabbricati
È senz'altro il tipo di solaio misto in C.A. e laterizio più economico per la rapidità di esecuzione. La confezionatura dei travetti o dei pannelli (questi sono formati da 2 o più travetti) viene fatta in stabilimento, su ordinazione del committente, che ne indica la quantità e la lunghezza precisa.
La confezionatura può essere fatta in modo artigianale o con procedimenti altamente automatizzati.
Durante le fasi di sollevamento, di stoccaggio sui mezzi di trasporto, di scarico e di posa in opera dei pannelli, occorrono particolari attenzioni:
- il sollevamento dei pannelli deve essere fatto con un bilancino, in modo tale che i tiranti formino con il piano del pannello un angolo superiore ai 75° ed evitando gli urti e bruschi movimenti;
- lo stoccaggio deve essere effettuato su traversi di legno tenero, complanari tra loro, ad interasse inferiore a 1,50 m e a non più di 0,40 m dalle estremità; non si devono sovrapporre più di 6 pannelli;
- se non è dichiarata specificamente l'autoportanza del pannello, è necessario l'impiego di almeno un rompitratta, per luci inferiori a 6 m, e più di uno, per luci superiori a 6 m.
Per completare il solaio a travetti o pannelli, occorre una gettata per le nervature fra gli elementi laterizi accostati e la eventuale soletta integrativa; il calcestruzzo deve essere di ottima fattura (resistenza caratteristica non inferiore a 250 kg/cmq) con inerti di dimensioni di 10-15 mm e dosatura del cemento non inferiore ai 350 kg/mc di impasto; è consigliato un rapporto acqua cemento di 0,50 -i- 0,60; il getto deve essere ben costipato e si porrà la solita cura per la sua buona stagionatura.
Solai in cemento armato con alleggerimento di plastiche o altre
È’ entrato recentemente in uso un tipo di solaio in C.A. che utilizza, come alleggerimento al posto del laterizio, blocchi di materie plastiche; si impiega in genere il polistirolo espanso, per la sua estrema leggerezza, o il polistirene, che non assorbono acqua. Tuttavia, possono essere usati anche tanti altri materiali, più leggeri rispetto al cemento, tra i quali primeggia il legno.
fonte: LeMonnier, “Tecnologia delle costruzioni”
Per coprire lo spazio compreso fra i muri, allo scopo di ottenerne un piano orizzontale che sia al suo intradosso il soffitto dell’ambiente sottostante, e al suo estradosso la piattaforma portante dell’ambiente soprastante, vien utilizzato il solaio. Esso può essere sostanzialmente realizzato secondo una delle seguenti metologie costruttive:
- con una struttura a volta, impiegando materiali capaci di resistere bene a compressione (giacchè la volta è intendibile come una “estensione spaziale” dell’arco, che è una struttura “spingente” in cui i carichi sono trasmessi ai piedritti secondo una direzione obliqua);
- con una struttura orizzontale, costituita essenzialmente di travi, cioè di elementi capaci di resistere bene a flessione.
Strutturalmente parlando, il solaio deve assolvere le seguenti funzioni:
-sostegno del peso proprio e di quello dei cariche di esercizio (o accidentali);
-supporto del soffitto, che può essere aderente o appeso;
-collegamento ed incatenamento dei muri perimetrali in modo da costituire un insieme scatolare in grado di resistere alle spinte del vento ed alle scosse sismiche. Questo è particolarmente importante negli edifici in muratura, in cui i vari piani murari verticali son tenuti solidamente insieme proprio dai piani orizzontali costituiti dai solai. Nelle strutture realizzate in cemento armato, la funzione di irrigidimento orizzontale del solaio incrementa la già solida struttura a scheletro che, come noto, è costituita da pilastri e travi.
Dal punto di vista del comfort ambientale e della sicurezza, il solaio deve:
-assicurare una soddisfacente coibenza acustica e termica;
-avere un’adeguata resistenza in caso di incendio.
Una caratteristica comune dei solai è la deformabilità, cioè l'ampiezza dei loro cedimenti elastici sotto carico. Alcuni materiali di grande resistenza flessionale (impiegati quindi in sezioni sottili) risultano molto deformabili aotto carico. Un’eccessiva deformabilità può non essere compatibile con i materiali spesso fragili di pavimentazione, è perciò necessario tenere conto di questa caratteristica; perciò, in genere, è preferibile che i solai abbiano una notevole rigidezza.
L'elemento determinante per i solai è la struttura portante, tipicamente costituita da travi o da forme che possono essere considerate un insieme di travi (piastra); esse possono essere disposte secondo una tessitura parallela o ortogonale
I solai possono essere distinti, in base ai materiali costruttivi impiegati per la loro costruzione, in:
solai in legno
solai in ferro
solai in cemento armato
solai in cemento armato e laterizio
solai parzialmente prefabbricati
solai a travetti o pannelli interamente prefabbricati
Il solaio può essere costituito da un'unica soletta di spessore uniforme, con armatura di ferri paralleli o incrociati fra loro, oppure da una soletta più sottile irrigidita. da nervature parallele od incrociate. Per l'esecuzione della soletta piena, occorre prima predisporre la cassaforma per il getto, che in questo caso è costituita da un unico tavolato, sostenuto da robusti puntelli, in grado di sostenere l'elevato peso del calcestruzzo; poi si dispone l'armatura in ferro, quale risulta dai calcoli statici, e quindi si procede alla gettata del conglomerato.
Per la soletta con nervature, la predisposizione delle casseforme-risulta invece più complessa e laboriosa.
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Nei solai in solo cemento armato con soletta nervata, la zona d’intradosso risulta non essere piana proprio per la presenza delle nervature; a ciò si pone rimedio con la realizzazione dei solaio laterocementizi, che colmano la parte di vuoto tra le nervature della soletta in c.a. armato, con i laterizi.
Per ovviare a quest’ultimo inconveniente, si è passati alla realizzazione di solai in cemento armato e laterizi speciali. Vien così usata la pignatta, di cui esistono in commercio numerosissimi tipi (praticamente ogni industria di laterizi ha la sua forma preferita), che ha un disegno diverso a seconda che il laterizio collabori alla resistenza o sia solo di alleggerimento. Le fasi esecutive di questo tipo di solai sono pressocchè identiche a quelle dei solai in c.a. con mattoni forati, ma hanno il grande vantaggio di presentare la parte d’intradosso, a realizzazione completata, tutta dello stesso materiale (laterizio), per cui l’intonaco che vi vien poi applicato non è soggetto a fessurarsi.
Realizzare un solaio laterocementizio apparve subito essere più conveniente di uno con solo cemento giacchè non bisogna ricorrere a laboriose casseforme per il getto del conglomerato.
Nei solai in c.a. e mattoni forati si disponeva un tavolato piano su cui porre file di mattoni forati intervallate da spazi per le nervature in c.a.; si disponeva l’armatura e si gettava il conglomerato. Tuttavia, questo tipo di solai, staticamente ottimo, aveva l’inconveniente di segnare sull’intonaco della parte inferiore la posizione delle nervature, a causa della non omogeneità dei materiali usati.
La ricerca continua della massima economia nei costi ha portato a tipi di solai in cui si può fare a meno della onerosa impalcatura per il sostegno delle pignatte, sostituita semplicemente da uno o più sostegni rompi tratta.
Ciò è reso possibile dalla posa in opera di travetti di vario genere, già confezionati fuori opera ed autoportanti, che costituiscono parte delle nervature; si possono usare le travi «Varese», i travetti precompressi, i travetti a traliccio con fondello in laterizio ed i travetti in laterizio, intervallati da tavelle o pignatte di varia forma. La metologia costruttiva richiama un po’ quella dei solai in ferro e tavelloni: qui, le longarine son sostituite dai travetti prefabbricati.
La fase di preparazione del solaio è molto rapida; è sufficiente appoggiare i travetti sui muri perimetrali con un rompitratta in mezzeria; il distanziamento dei travetti si ottiene collocando una pignatta in prossimità degli appoggi.
Il solaio è completato dla getto del conglomerato cementizio.
Usando le travi «Varese» od i travetti precompressi, si ha il difetto della segnatura sull'intonaco nella parte inferiore; usando il fondello di laterizio od i travetti di solo laterizio si può eliminare l'inconveniente poiché l'intonaco resta applicato su una superficie omogenea.
È importante, in questo tipo di solaio, il modo in cui i travetti sono appoggiati ai muri d'ambito; in genere esiste la cattiva abitudine di occupare quasi tutta la base di appoggio, per cui non resta spazio sufficiente per il cordolo di collegamento, specie su muri di piccolo spessore. L'appoggio del travetto dovrebbe essere fatto con l'ausilio di una mensolina di legno ed il travetto dovrebbe avere i ferri di armatura molto lunghi, tali da assicurare un valido ancoraggio al cordolo di collegamento.
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Il solaio in ferro è composto di due parti essenziali: l'orditura portante principale costituita dai profilati metallici di varia forma (a T, a doppio T, a C, ad L, ecc.) e l'orditura secondaria, che può essere realizzata in vari modi.
Se ben calcolato e costruito a regola d'arte, il solaio in ferro è molto resistente, elastico ed adatto a sopportare carichi elevati.
Sono ulteriori pregi del solaio in ferro:
- la facilità di esecuzione in quanto si riducono al minimo le opere provvisionali di sostegno;
- la lunga durata;
- l'omogeneità del materiale, che assicura una resistenza uguale in ogni sua parte;
- la buona resistenza al fuoco.
Diversi decenni orsono, venivano realizzati i solai in ferro e voltine (costituito da longarine poste in genere ad interasse di un metro, su cui sono impostate voltine a sesto molto ribassato, eseguite con mattoni pieni o forati, posti per coltello o per piano, a seconda dell'entità dei carichi. Il soffitto risultava essere ondulato, per cui questo solaio era in genere usato per cantine, stalle, magazzini, ecc) ed i solai in ferro e volterrane (realizzato con longarine tra le quali son poste le volterrane, uno speciale laterizio forato di forma arcuata che funzionava quasi come una piattabanda). Successivamente, si è passati all’uso più veloce ed economico dei solai in ferro e tavelloni.
Questi ultimi (di larga diffusione specie nei restauri e nella costruzione di soppalchi) possono essere realizzati in diversi modi:
- con tavelloni appoggiati sul bordo inferiore della longarina; lo spessore del solaio risulta uguale all'altezza del profilato impiegato (l’uso più comune);
- con tavelloni appoggiati sull'ala superiore della longarina e con tavelline sul lato inferiore;-lo--spessore risulta piuttosto elevato, ma presenta il vantaggio della camera d'aria;
- con tavelloni e tavelline appoggiate ai copriferri; in tal caso si elimina la fessurazione dell'intonaco sul bordo delle travi.
L’interposizione dei copriferri migliora le condizioni statiche di lavoro dei tavelloni; infatti nel tavellone appoggiato sul bordo della longarina, si hanno notevoli sforzi di trazione sulla parte inferiore del medesimo, mentre il tabellone appoggiato sul copriferro, che presenta una superficie inclinata di 18° sulla verticale, lavora come una piattabanda, aumentando gli sforzi di compressione (per i quali il laterizio resiste ottimamente) e riducendo molto gli sforzi di trazione.
Se l'interasse tra le longarine supera il metro, può essere buona regola dotare i tavelloni di una armatura di ferri di piccolo diametro (5-6 mm) infilati aIl’interno e sigillati con malta cementizia.
Per luci molto grandi, può essere conveniente dividere l’ambiente con grosse travi rompitratta, ottenendo un solaio composto.
Per una esecuzione a regola d'arte dei solai in ferro, i tavelloni devono sempre appoggiare sui profilati, anche quelli adiacenti al muro perimetrale, per i quali è sufficiente l'impiego di un profilato a C anziché a doppio T.
Il solaio con soletta piena ha il grave inconveniente di risultare troppo pesante; si consideri che per uno spessore medio di 16-20 cm, il peso proprio del conglomerato e del ferro arriva a 400-500 kg/m2. .
Si ricorda che nelle strutture in C.A. il calcestruzzo posto al di sotto dell'asse neutro della sezione non viene considerato ai fini della resistenza a trazione, che è invece affidata all'armatura dei ferri; ne consegue che la n1aggior parte del calcestruzzo appesantisce solo la struttura, con scarso apporto alla statica dell'insieme. È per questo motivo che la soletta con nervatura è preferita a quella piena, in quanto si ha un risparmio di oltre il 50% sulla quantità del conglomerato, a parità di resistenza statica.
Solo nel caso di forti carichi concentrati in alcuni punti del solaio (dovuti ad appoggi di grossi macchinari) può essere vantaggioso l'impiego della soletta piena, che assicura una migliore ripartizione dei carichi stessi; negli altri casi, si impiegherà di norma la soletta con nervature.