Il Progetto unisol CARATTERISTICHE TECNICHE DEL SOLAIO unisol

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2 Il Progetto unisol CARATTERISTICHE TECNICHE DEL SOLAIO unisol Gianfranco Righetti ASSOUNISOL, VERONA 1 - unisol : caratteristiche e prestazioni Caratteristiche generali Il solaio unisol è formato assemblando in opera travetti tralicciati KS ed elementi interposti in laterizio oppure in geosol. E prevista inoltre la possibilità di completare il solaio direttamente con un getto in calcestruzzo senza far ricorso ad elementi di alleggerimento. L elemento portante di base del solaio è il travetto KS formato in stabilimento di produzione utilizzando un particolare fondello in laterizio alleggerito (vedi fig. 1a) delle dimensioni di 40x7 cm ed un traliccio in acciaio più due barre laterali longitudinali ancorate al fondello con un getto di calcestruzzo. L interasse del solaio unisol risulta quindi sempre pari a 40 cm e ciò consente di ottenere una grande flessibilità d uso anche in presenza di planimetrie molto irregolari. Il travetto KS risulta inoltre particolarmente leggero e rigido. In fig. 1b è riportato il semplice confronto geometrico tra un normale travetto bausta e un travetto KS pag. 2

3 La sola analisi geometrica dei due elementi evidenzia alcuni aspetti particolarmente interessanti del travetto KS in particolare: lo spessore della parte di laterizio compresa fra l intradosso ed il getto di calcestruzzo è pari a 3.5 cm contro i soli 1.3 cm del travetto bausta. L evidente maggiore robustezza della soluzione unisol consente di evitare totalmente i problemi di sfondellamento ; b) la distanza dell asse delle armature dall intradosso del solaio risulta pari a 4.5 cm contro i soli 2~2.3 cm nel caso di normali travetti tralicciati. Questo aspetto migliora notevolmente il comportamento al fuoco della struttura (vedi paragrafo 3.5). Utilizzando il travetto KS è possibile ottenere le geometrie di solaio riportate in fig. 2. Il solaio unisol può essere inoltre montato in opera utilizzando (o non) alleggerimenti di tipo diverso. In tal modo è possibile ottenere geometrie di solaio variabili e quindi strutture orizzontali portanti in grado di fornire migliori prestazioni rispetto ad analoghi solai di tipo tradizionale: bausta e predalle. In particolare si prevede l impiego del solaio unisol nelle tre configurazioni di seguito riportate: a) con elementi di alleggerimenti in plastica riciclata geosol ; b) con elementi di alleggerimento in laterizio; c) senza elementi di alleggerimento e con getto integrativo in calcestruzzo. pag. 3

4 !"# La soluzione con elementi in plastica riciclata geosol Il solaio unisol con elemento di alleggerimento in plastica riciclata geosol è caratterizzato da una notevole leggerezza; ciò consente di contenere i costi di realizzazione delle opere provvisorie di sostegno. L impiego di blocchi geosol consente di ottenere un cantiere pulito senza residui di lavorazione. La precisione geometrica dell elemento consente inoltre di ottenere nervature di calcestruzzo di dimensioni precise in base al calcolo, mentre la realizzazione di sottomisure è semplificata dalla particolare conformazione dell elemento. Nervature superiori del geosol consentono il posizionamento corretto della rete elettrosaldata di ripartizione.. Eventuali necessità legate al passaggio di impianti sono facilmente risolvibili grazie alla rimozione o modifica degli elementi di alleggerimento $#%"#!"# pag. 4

5 1.3 - La soluzione con elementi in laterizio Questa soluzione garantisce una notevole rigidezza strutturale ed un ottimo comportamento termico e acustico, caratteristiche fondamentali nei moderni criteri costruttivi. Eventuali necessità legate al passaggio di impianti sono facilmente risolvibili grazie alla rimozione degli elementi di alleggerimento. &#%"#!% La soluzione con solo getto integrativo in calcestruzzo Quando gli orizzontamenti devono soddisfare particolari esigenze strutturali è possibile realizzare solette monolitiche in calcestruzzo dove il travetto KS ha funzione di cassero. Questo sistema garantisce inoltre un elevato standard di isolamento acustico, sfruttando la notevole massa del calcestruzzo abbinata alla doppia cartella in laterizio del fondello costituente il travetto KS. '#%"# %% pag. 5

6 2 - Comportamento statico Fin dall inizio della fase di sperimentazione in laboratorio (svolta presso l Università di Ancona - prof. Menditto) il solaio unisol ha mostrato un eccellente comportamento dal punto di vista statico. In particolare durante le prove a rottura si è rilevato quanto segue: () la rottura del solaio ha evidenziato una notevole duttilità della struttura. Questo importante risultato è dovuto alla presenza delle due armature ø6 poste ai lati del traliccio nell apposita scanalatura ricavata all interno del fondello (vedi fig. 6). Durante la prova (fig. 7) è stata dimostrata l effettiva collaborazione di queste barre che, insieme con le barre correnti inferiori del traliccio, consentono di ottenere una uniforme distribuzione dell acciaio all interno della sezione resistente, cosa che non succede in un normale solaio bausta dove l armatura resistente è concentrata solamente all interno del travetto. Questo fatto, oltre che un evidente vantaggio di natura statica, comporta anche un vantaggio di natura economica in quanto diminuisce la quantità di armatura aggiuntiva da inserire all interno del travetto; pag. 6

7 *) +,-. / b) i fondelli in laterizio sono rimasti integri per valori del carico pari a 5 volte il carico di esercizio. Anche in questo caso il risultato ottenuto si presenta come particolarmente confortante. La particolare conformazione del travetto KS consente di ottenere una sezione reagente di solaio estremamente compatta e monolitica e quindi di evitare problemi di sfondellamento. Per quanto riguarda il calcolo della capacità portante del solaio unisol si fa diretto riferimento al punto 7 Norme complementari relative ai solai del D.M. 09/01/96 Norme tecniche per il calcolo, l esecuzione ed il collaudo delle strutture in cemento armato, normale e precompresso e per le strutture metalliche 3 - Comportamento termoigrometrico La fig. 8 evidenzia il significativo miglioramento, dal punto di vista termoigrometrico, della soluzione unisol rispetto ad analoghe soluzioni tradizionali: a) % in termini di resistenza termica; b) la maggiore uniformità di temperatura presente all interno della sezione e migliore distribuzione delle temperature all intradosso del solaio consentono di evitare, nella soluzione unisol, il fastidioso fenomeno di termoforesi (e cioè la formazione di condensa all intradosso del solaio in corrispondenza della nervatura in calcestruzzo) generalmente presente in solai tradizionali non isolati. In altre parole la soluzione unisol si dimostra molto più efficiente sotto questo punto di vista. Il fondello di spessore consistente (in pag. 7

8 laterizio alleggerito in pasta) oltre ad essere più robusto e resistente contribuisce anche ad eliminare eventuali problemi di termoforesi %% %2 1%"# % Per quanto riguarda la determinazione del valore resistenza termica o trasmittanza della sezione del solaio unisol, si rimanda a quanto indicato nella norma UNI Determinazione della resistenza termica di murature e solai (vedi D.M. decreto applicativo della legge n. 10/91 sul risparmio energetico). 4 - Comportamento acustico Dal punto di vista acustico il solaio unisol con elementi di alleggerimento non presenta particolari differenze rispetto ad un analogo solaio bausta. In tal senso è comunque utile citare il D.P.C.M. del 5 dicembre 1997 Determinazione dei requisiti acustici passivi degli edifici che pone dei limiti minimi di isolamento acustico per gli elementi divisori tra alloggi, sia orizzontali che verticali e più precisamente: R'w 50 db e Ln,w 63 per edifici adibiti a residenza o assimilabili. Per quanto riguarda il valore di R'w è sufficiente che il solaio presenti una massa complessiva superiore a 350 kg/m² mentre per quanto riguarda il valore Ln,w è necessario adottare particolari accorgimenti quali l aggiunta di materassini fonoisolanti e/o la realizzazione di pavimenti galleggianti ecc. In fig. 9 è riportato il diagramma frequenza - Ln,w (livello di rumore di calpestio normalizzato norma EN ISO 140 6/1996) misurato in laboratorio. L indice di valutazione a 500 Hz è pag. 8

9 risultato pari 77.5 db mediamente inferiore ad analoghi solai dello stesso tipo ma comunque non sufficiente per il rispetto dei limiti imposti dalla normativa precedentemente citata. 3)%# Comportamento al fuoco Nel campo della resistenza al fuoco il solaio unisol presenta caratteristiche decisamente superiori rispetto alle soluzioni tradizionali. In attesa dell ultimazione delle prove di laboratorio (tuttora in corso) sono state svolte una serie di simulazioni numeriche che hanno fornito risultati decisamente incoraggianti. 36% 1 % 7%3 In fig. 10 è riportata la distribuzione delle temperature dopo 120 min. in una sezione unisol di altezza totale pari a 26 cm (+ 2 cm di intonaco normale all intradosso + 7 cm travetto KS + 13 cm elemento di alleggerimento + 4 cm cappa in calcestruzzo). pag. 9

10 Dall analisi condotta secondo quanto indicato nella norma UNI 9502 Procedimento analitico per valutare la resistenza al fuoco degli elementi costruttivi di conglomerato cementizio armato normale e precompresso è stato ricavato un valore REI pari a 120 minuti. Tale consistente miglioramento delle prestazioni è ovviamente dovuto, in massima parte, alle caratteristiche geometriche del fondello che consentono di mantenere le armature resistenti a momento positivo, sufficientemente distanti dall intradosso del solaio. A conferma di tali risultati è stata svolta una prova al fuoco secondo quanto indicato nella Circolare n. 91/61 che ha fornito un valore di REI pari a 180 minuti. La prova al fuoco ed il valore di REI ottenuto dal solaio unisol dimostrano che questo sistema costruttivo si presenta come ben progettato, di facile impiego ed in grado di fornire in opera prestazioni più affidabili e comunque decisamente superiori a quelle fornite dai normali solai a pag. 10

11 travetti tralicciati. Nei riguardi della resistenza a fuoco tali prestazioni risultano superiori anche a quelle offerte dalle lastre predalles sia in termini di resistenza che di minor danneggiabilità. 6 - Alcune obiezioni comuni Di fronte alla soluzione unisol sorge spontanea (come direbbe qualcuno) una domanda del tipo: Com'è possibile garantire, in fase di messa in opera la complanarità dei singoli travetti KS oppure, a struttura ultimata, la monoliticità del solaio? In altre parole chi garantisce che in fase di realizzazione del solaio i travetti KS rimangano tra loro perfettamente complanari e non si presentino vistosi e fastidiosi fuori piano come riportato in fig. 11? Oppure chi garantisce che a struttura ultimata non si verifichino deformazioni locali (per esempio in corrispondenza di tramezzature gravanti sul solaio disposte parallelamente alla direzione dei travetti) tali da evidenziare fenomeni fessurativi all intradosso del solaio stesso (vedi fig. 12)? La risposta a queste due domande è una sola ed è illustrata in fig. 13. La complanarità e la monolicità del solaio unisol è garantita attraverso l inserimento di corree di ripartizione realizzate in opera e tra loro poste ad una distanza variabile in funzione dell altezza del solaio (vedi tabella 1). Le corree di ripartizione presenteranno una larghezza pari ad almeno 20 cm ed una altezza pari all altezza del solaio e saranno armate con quattro barre correnti di diametro pari ad almeno 10 mm e staffe di diametro ø6 poste ad una distanza pari a 25 cm. # -1 8 pag. 11

12 # :%%7%%.%% :% 6 + / +/ $# %"# - pag. 12

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