ELEMENTI DI TECNOLOGIA DELL ARCHITETTURA A.A Prof. Luca Venturi GLI ORIZZONTAMENTI

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1 ELEMENTI DI TECNOLOGIA DELL ARCHITETTURA A.A Prof. Luca Venturi GLI ORIZZONTAMENTI

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3 Si chiamano solai quelle strutture che servono a coprire determinati spazi realizzando un piano (orizzontale o inclinato) capace di sopportare carichi. La funzione del solaio può anche definirsi come separazione di spazi s praticabili sovrapposti o come quella di collegamento orizzontale tra le strutture di piedritto. La tipologia è estremamente estesa in quanto può dipendere dai materiali impiegati, dall ampiezza ampiezza delle luci da coprire, dalle caratteristiche richieste, ecc. una classificazione secondo la loro evoluzione può essere fatta prevedendo: 1- solai in legno 2- solai misti in legno e laterizio 3- solai misti in acciaio e laterizio 4- solai in c.a. 5- misti in c.a. e laterizio 6- solai in laterizio armato 7- solai in acciaio

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5 SOLAI IN LEGNO Un solaio in legno è costituito essenzialmente da un sistema di travi vincolate agli estremi (travicelli o travetti) costituenti un orditura orientata secondo la dimensione minore del vano da coprire, sulla quale sono fissate delle tavole affiancate le une alle altre in modo da formare un piano (impalcato). Ragioni di convenienza economica indicano il valore ottimale dell interasse dei travetti in cm 30/50 e la lunghezza massima di questi ultimi in ml 3,00/3,50. Molto spesso il solaio in legno è completato da una caldana o un massetto in calcestruzzo leggero che ha lo scopo di aumentare la distribuzione dei carichi, limitare le vibrazioni e rendere possibile l impiego di un tipo di pavimento da collocare in opera su letto di malta.

6 Quando la dimensione minore del vano da coprire supera i ml 3,50 risulta conveniente suddividere l area l in parti (campate) mediante l impiego l di travi primarie o maestre. Ogni campata viene poi coperta con orditura di travicelli e tavolato. In questo caso il solaio si definisce composto per distinguerlo da quello prima descritto che viene detto semplice.

7 Una variante è rappresentata dal solaio misto in legno e laterizio nel quale sulls ull orditura in legno viene collocato un impalcato formato da pianelle di laterizio.

8 SOLAI IN MISTI IN ACCIAIO E LATERIZIO Tipologia di solai con orditura parallela in acciaio e impiego di elementi comuni o speciali di laterizio.

9 Altri tipi di solaio non più utilizzati sono:

10 SOLAI IN CALCESTRUZZO ARMATO La tecnica del calcestruzzo armato permette di realizzare solai in grado di coprire luci anche di rilevante ampiezza e di sopportare carichi che vanno da quelli dei normali edifici di abitazione a quelli, talvolta molto elevati degli edifici per attività industriali. Ciascun tipo di solaio in calcestruzzo armato, presenta caratteristiche costruttive particolari e modalità specifiche d integrazione d con gli altri elementi della struttura portante dell edificio. edificio. Nelle strutture a scheletro indipendente essi integrano la funzione delle travi, a cui sono perfettamente incastrati. Si passa dai solai gettati interamente in opera, ai solai con travetti prefabbricati, che semplificano il lavoro di casseratura, ai solai a pannelli prefabbricati in C.A.P.,., che riducono al minimo le operazioni di montaggio e il getto di completamento in cantiere. La scelta del tipo di solaio é dettata dall impiego che se ne deve fare; ogni tipo di solaio ha caratteristiche che differenti, che ne rendono l impiego l più o meno vantaggioso a seconda delle specifiche situazioni. SOLETTA PIENA IN C.C.A. PREFABBRICATI GETTATI IN OPERA SOLAI MISTI IN C.C.A. E C.A.P. CON BLOCCHI DI LATERIZIO O DI ALTRI MATERIALI SOLAI REALIZZATI MEDIANTE L ASSOCIAZIONE DI ELEMENTI IN C.A. E C.A.P. PREFABBRICATI CON GETTI DI COMPLETAMENTO PREFABBRICATI GETTATI IN OPERA PREFABBRICATI

11 SOLETTE PIENE IN C.C.A. Questo tipo di solaio in calcestruzzo armato, è oggi ancora usato soprattutto negli edifici industriali, nelle autorimesse, nei magazzini, ecc. a seconda dei carichi e delle dimensioni d degli ambienti da coprire. Possono essere: - Solette piene senza nervature - Solette piene con nervature SOLETTA PIENA SENZA NERVATURA Vengono realizzate per coprire luci variabili da 2 a 3 metri, con n getti di spessore compreso tra i 12 cm ed un massimo di 20 cm (ad es per la soletta dei balconi a sbalzo)

12 Questo tipo di solaio, pur presentando una notevole affidabilità ed un efficace azione di collegamento tra le strutture di piedritto, presenta alcune caratteristiche negative n quali: - forte incidenza economica per le casseforme - coibenza ridotta

13 SOLETTA PIENA CON NERVATURA Vengono realizzate per coprire ambienti di notevole dimensioni. in questo caso vengono gettate contemporaneamente a travi ribassate, disposte in direzione parallela alla dimensione minore dell ambiente, ad interasse compreso fra i 2 ed i 3 metri. Per dimensioni ancora maggiori, le solette sono sostenute da travi principali ribassate,, disposte ad interasse di 3/4metri nella direzione del lato minore del solaio, e da travi secondarie disposte ad interasse di 2/3 metri, perpendicolari a quelle principali. Solaio della sala stampa stampa nel Palazzo dello Sport di Roma (P.L. Nervi, 1960)

14 Cupola del Palazzo dello Sport di Roma (P.L. Nervi, 1960)

15 Aviorimesse ad Orbetello (P.L. Nervi, ) 38)

16 SOLAI MISTI L elevato peso delle solette piene ha indotto a ricercare tecniche costruttive che consentissero un alleggerimento del solaio, pur mantenendo la resistenza ai carichi e la rigidezza della struttura. In un primo momento l alleggerimento l fu ottenuto sostituendo parte del calcestruzzo della zona tesa della sezione con file continue di mattoni forati e concentrando l armatura l metallica lungo nervature opportunamente intervallate. Per alleggerire ulteriormente il solaio e razionalizzare la sua costruzione, sono stati poi introdotti, al posto dei mattoni, blocchi forati di laterizio, di forme diverse. Il risultato attuale di questa evoluzione è rappresentato dai solai misti,, cioè da solai costituiti da travetti in cls armato o cls armato precompresso,, disposti secondo un determinato interasse (in genere 50 cm), con interposizione di blocchi forati di laterizio ed eventualmente dotati di sovrastante soletta di completamento. I solai misti si distinguono in due categorie: Solai realizzati con blocchi aventi funzione principale di alleggerimento (blocchi di categoria a ) Solai realizzati con blocchi aventi funzione statica in collaborazione con il conglomerato (blocchi di categoria b ).

17 Come si può osservare, nella parte mediana del solaio in cui le sezioni sono sollecitate da momenti positivi, il travetto resistente assume la forma a T, in cui le ali, di spessore non inferiore alla distanza dell asse neutro dal bordo compresso, resistono agli sforzi di compressione e il gambo serve a collegarle con le armature tese inferiori. In prossimità degli incastri, ove le sezioni sono sollecitate da momenti negativi, si ha un inversione delle tensioni: la parte inferiore è compressa, quella superiore è tesa. Poiché le pignatte poste nella parte inferiore non sono resistenti a compressione, si tende a distanziarle dall incastro di circa cm, realizzando una zona piena di cls

18 Si ottiene così un solaio strutturalmente formato da un sistema di travi a T in cemento armato che alle prerogative di affidabilità e buon collegamento, unisce maggior leggerezza e migliore coibenza termica. Gli elementi di laterizio non si considerano partecipanti alla resistenza del solaio, anche se è indubbio che esercitino un azione di irrigidimento trasversale tutt altro che trascurabile. L interasse delle nervature deve essere non maggiore di 15 volte lo spessore medio della soletta, ma non più di cm 60. Se si usano laterizi che non partecipano alla resistenza, lo spessore medio della soletta di conglomerato caldana deve essere pari alla distanza dell asse neutro dal bordo compresso, ed in ogni caso non minore di cm 4.

19 Il blocco da solaio è soggetto ad indicazioni precise ed inderogabili che non ne definiscono soltanto le dimensioni o i valori minimi di resistenza meccanica, ma anche la geometria del disegno e le caratteristiche che deve avere la materia prima impiegata nella produzione. I blocchi devono essere caratterizzati da un disegno semplice, con setti rettilinei e allineati, soprattutto in direzione orizzontale. La normativa prescrive anche il rapporto fra lo spessore e la lunghezza dei setti, la quale q deve essere il più possibile costante. Il disegno deve essere, inoltre, ben equilibrato, con fori non troppo po dissimili tra loro. È inoltre fissata la percentuale di foratura, ossia il rapporto fra l area l totale dei fori e l area l della sezione del blocco, mediante la formula: F/A < 0,6 + 0,625 h < 75% (dove h è l altezza del blocco espressa in mt). I blocchi da solai possono avere al massimo la percentuale di foratura riportata in tabella 1. Le pareti orizzontali compresse devono avere spessore non minore di 8 mm; le pareti perimetrali devono avere anch esse spessore non inferiore a 8mm, mentre i setti non devono avere spessore minore di 7mm. Le intersezioni fra i setti e fra i setti e le pareti devono essere ere raccordate con un raggio di curvatura maggiore di 3mm.

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21 Esistono diverse modalità di esecuzione delle strutture di solaio in latero-cemento cemento. Sinteticamente si possono riassumere in: SOLAI GETTATI IN OPERA SOLAI CON ELEMENTI PREFABBRICATI Solai in latero-cemento con travetti prefabbricati Solai a pannelli prefabbricati di latero-cemento Solai a pannelli prefabbricati tipo predalles

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24 SOLAI MISTI GETTATI IN OPERA (a) (b) a) Solaio misto gettato in opera con blocchi di alleggerimento b) Solaio misto gettato in opera con blocchi collaboranti Differenti altezze di pignatte Vista dell intradosso

25 BLOCCHI DA CASSERARE E GETTARE IN OPERA Sono identificati col nome commerciale di "VOLTERRANEA" e impiegati per la realizzazione di solai di tipo tradizionale da gettare completamente ente in opera. Sono dotati di due caratteristiche sporgenze laterali, nella parte inferiore, dette "alette". Con la loro presenza, l'accostamento dei blocchi consente di realizzare delle "canalette aventi come fondo le alette stesse e come pareti laterali le pareti dei blocchi accostati e allineati secondo una predisposta tessitura. Queste canalette rappresentano la "cassaforma" delle nervature di calcestruzzo che c costituiranno la parte portante del solaio da realizzare. In esse, e, viene disposta l'armatura di acciaio, opportunamente dimensionata e sagomata, e viene successivamente effettuato il getto del calcestruzzo.

26 IMPIEGO Vengono molto usati per quelle situazioni di solaio in cui esiste e una scarsa possibilità di movimentazione dei materiali (mancanza di apparecchiature di sollevamento, levamento, spazi di manovra ristretti) o dove non è possibile impiegare elementi prefabbricati di dimensioni relativamente grandi (cantieri di restauro, situazioni particolari ri per le irregolarità delle piante). Sono molto apprezzati per il fatto che permettono la formazione di un intradosso di solaio uniforme, completamente in laterizio, che offre all'intonaco un supporto omogeneo, evitando le fastidiose "segnature" che si possono verificare a causa del diverso comportamento di due differenti materiali (il laterizio e il calcestruzzo). Per la preparazione dell'impalcato richiedono un supporto continuo, piano, costituito quasi sempre da un tavolato di legno opportunamente sorretto e irrigidito ito da una doppia orditura incrociata di travicelli e travi (sempre di legno) e puntellato da elementi verticali, disposti sotto le travi, a distanza m.1,0m 1,5.

27 SOLAI CON ELEMENTI PREFABBRICATI Per eliminare la notevole incidenza del costo delle casserature, necessarie per realizzare i solai gettati in opera, si possono utilizzare i solai realizzati con travetti prefabbricati. Questi tipi di solai sono costituiti da travetti realizzati in stabilimento s e da laterizi sagomati, i quali vengono in fase di montaggio, sostenuti dai travetti stessi. Con questo sistema in fase di montaggio del solaio, è possibile sostituire tutta la casseratura solo con una serie di banchine di rinforzo. I travetti utilizzati, sono di varia natura e vengono scelti in base alle necessità di carico e alle luci di solaio. Quando si usa il travetto a traliccio, i rompitratta vanno posti a una distanza compresa tra 1 e 1,5 m. Poiché il peso è di circa 10 kg/m, e si ha anche un ottima maneggevolezza. Quando invece si usa il travetto precompresso (che assicura un corretto c copriferro delle armature e l assenza l di fessure all intradosso), i rompitratta vanno posti a distanza di 1,5 2 2 m. Questo sistema permette un ottima maneggevolezza soprattutto in fase di preparazione del solaio in opera conserva la flessibilità di adattamento anche a fabbricati di pianta complessa.

28 Travetti prefabbricati in latero-cemento Sono costituiti da un traliccio elettrosaldato, i cui ferri inferiori sono inglobati in una sezione di calcestruzzo a sua volta contenuta all interno di una fila di fondelli di laterizio con sezione a C ;; nella sezione in calcestruzzo sono inserite barre in acciaio dimensionate d in base ai momenti flettenti di esercizio. In questo modo si ottengono ono travetti di varie lunghezze (da 1,6 a 6,0 metri e oltre), che presentano una rigidezza e una resistenza sufficienti per sostenere i blocchi forati e il successivo getto di completamento. Il fondello ha spessore medio di 1.00 cm; la larghezza è di 12 cm, l'altezza totale 4 cm. Il traliccio metallico (elettrosaldato) è composto sempre da una corrente superiore, due correnti inferiori ed una staffatura d'anima.

29 Travetto tipo BAUSTA Il solaio a travetti tralicciati presenta una struttura portante composta da travetti preconfezionati con fondello in laterizio. Gli elementi di alleggerimento gerimento sono costituiti da blocchi in laterizio. Il solaio è completato dal getto di una cappa in calcestruzzo con uno spessore di cm, armata con rete elettrosaldata. Il travetto ospita già al suo interno l'armatura necessaria, determinata in base alle esigenze statiche da soddisfare. Particolare apertura su solaio esistente

30 Pannello di fondo prefabbricato

31 Si tratta di un solaio estremamente versatile, che ben si adatta a realizzare ogni possibile spessore in funzione dell uso dei blocchi di altezze diverse, per cui permette di soddisfare diverse esigenze di luci e sovraccarichi, consentendo la copertura anche di sagome fuori standard. La capacità portante del solaio può essere aumentata realizzando solai binati,, aventi due travetti accostati tra loro. La flessibilità e la facilità di posa del prodotto hanno permesso la diffusione capillare di questo tipo di solaio. Posa in opera Per eseguire la posa in opera del solaio a travetti tralicciati, bisogna: - predisporre puntellazioni provvisorie, rispettando l'interasse indicato e controventare opportunamente; - porre in opera i travetti per file parallele; - collocare gli elementi di alleggerimento in laterizio; - bagnare i laterizi ed effettuare il getto integrativo in un'unica soluzione, avendo cura di eseguire una adeguata vibrazione dello stesso; - disarmare per gradi e solo dopo che il calcestruzzo abbia raggiunto un adeguato livello di maturazione.

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35 Qualora la soletta collaborante in calcestruzzo venga armata con rete elettrosaldata, i tondini di diametro maggiore devono essere disposti in senso perpendicolare pendicolare all orditura del solaio. Va anche ricordato che quando un solaio ha luce superiore a 4,50 m ed è realizzato con blocchi di categoria a), la soletta (con spessore minimo di 4 cm) ) deve essere armata. Se si usano blocchi di categoria b) (solaio semplicemente rasato) ) dovrà essere prevista almeno una nervatura trasversale armata di irrigidimento. Dal punto di vista esecutivo, la nervatura può essere realizzata togliendo una fila trasversale di blocchi, ovvero inserendo una fila di blocchi di minore altezza.

36 I solai di interpiano a struttura monodirezionale devono avere uno spessore minimo non inferiore a 1/25 della luce di calcolo (pari all interasse delle strutture portanti), se realizzati con getti di calcestruzzo armato normale, o di 1/30 della luce di calcolo se si usano travetti in calcestruzzo precompresso, o pannelli precompressi in laterocemento. In ogni caso non possono avere uno spessore minore di 12 cm. Queste limitazioni non valgono nel caso di solai di semplice copertura o per solai a struttura bidirezionale. Gli stessi limiti valgono naturalmente anche per i solai a lastra alleggeriti con laterizio, o altri materiali, nei quali le nervature e la soletta superiore siano gettate in opera. Una deroga è ammessa soltanto per i pannelli in calcestruzzo, come previsto al punto 7.3 del decreto del 9 gennaio Gli spessori indicati rappresentano il limite inferiore tassativo. Maggiore è l altezza del solaio, infatti, minore è la sua deformabilità, a tutto vantaggio del comportamento del complesso struttura verticale- struttura orizzontale. L agevolazione concessa ai solai realizzati con travetti in calcestruzzo precompresso, o ai pannelli precompressi in laterocemento, è dovuta al fatto che, sotto carico, la precompressione riduce fortemente la formazione di fessurazioni nei travetti e quindi assicura una maggiore protezione ai ferri di armatura. Nelle strutture portanti in conglomerato cementizio armato, i travetti devono entrare nella trave per almeno 5 cm. Nelle strutture in muratura portante (e obbligatoriamente in zona sismica, decreto del 16 gennaio 1996) i travetti devono appoggiare per non meno della metà dello spessore del muro e, comunque, per almeno 12 cm. Nelle ristrutturazioni, la penetrazione nelle murature esistenti dovrà essere di almeno 20 cm.

37 Travetti prefabbricati in C.A.P. Sono travetti in calcestruzzo in cui viene effettuata la pre-compressione tramite armatura a fili aderenti pre- tesi. Presentano una sezione a T rovesciata con anima a coda di rondine e superficie particolarmente scabra, per facilitare l aderenza l con il getto di completamento. Con questi travetti si ottiene una grande economia di acciaio, fino al 75%, ed un peso proprio modesto. Si hanno due sezioni tipiche: -sezione 9x12cm, con la quale si prefabbricano travetti con lunghezze variabili da ml 1,2 a 7,6 con incrementi di 20 in 20 cm; -sezione 13x14cm, in genere prodotta su richiesta. Durante la posa in opera dei solai non é necessario il montaggio dell armatura metallica per assorbire i momenti flettenti positivi, in quanto essa viene inglobata nei travetti nella fase di produzione in stabilimento.

38 Per la realizzazione di questo tipo di solaio si utilizzano generalmente blocchi di laterizio interposti ai travetti. La caratteristica di questi blocchi è la presenza di due sporgenze laterali, nella direzione della foratura, poste sulla zona inferiore, iore, dette "dentelli". La presenza di questi dentelli, opportunamente dimensionati e sagomati, ati, permette l'appoggio del blocco sui due travetti adiacenti in modo che si abbia una perfetta p complanarità, all'intradosso, fra la superficie inferiore del travetto e quella a del blocco. L inclinazione del dentello della pignatta consente l adattamento l di questa alla forma del travetto permettendo di avere un intradosso piano senza fuoriuscita o rientranza. Forma e dimensioni dei dentelli sono, inoltre, uguale per tutte le altezze di blocco della famiglia rendendo questi perfettamente intercambiabili nel solaio. o. Le superfici laterali delle due file di blocchi adiacenti poggiati su uno stesso travetto tto prefabbricato individuano, con il travetto stesso, usato come "fondo", la cassaforma aforma per il getto di completamento della nervatura.

39 Formati La famiglia dei blocchi interposti comprende 6 spessori di blocco o (S = 12, 16, 20, 25, 30, 35). Gli spessori sono conformi alla norma UNI EN ISO 9002 e certificato dall'icmq. (certificato n del 23/03/2000). Tutti i blocchi rispondono alle prescrizioni del paragrafo del D.M. 9/01/1996 e sono certificati con frequenza annuale.

40 Doppio laterizio Tipi di travetti

41 SOLAI A PANNELLI PREFABBRICATI IN LATERO-CEMENTO I pannelli sono costituiti da blocchi forati di laterizio disposti in file accostate in modo da poter gettare tra essi una o due nervature di calcestruzzo armato o che, con il contributo di ferri diritti, solidarizzano l insieme, l dandogli la resistenza necessaria per diventare portante durante le fasi di montaggio. A differenza dei solai con travetti, i pannelli possono essere fabbricati in modo da non richiedere sostegni provvisori durante la messa in opera, oppure in modo che sia sufficiente un solo appoggio intermedio per solai i di luce fino a 4 metri.

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43 Sono ottenuti industrialmente assemblando blocchi di laterizio simili alle volterrane. Contengono già l'armatura in acciaio. L accostamento di due pannelli crea un travetto che va opportunamente armato e poi gettato insieme alla soletta di tutto il solaio. E un sistema costruttivo che semplifica e velocizza le operazioni in cantiere attraverso la riduzione dei tempi di messa in opera.

44 Esistono in commercio due tipo di pannelli larghi cm 80 e cm 120,, con altezze di cm 12/16/20 e 24; altri tipi, impiegati soprattutto per le coperture e dei capannoni, sono realizzati in C.A.P. con larghezza di cm 120 e con la superficie di intradosso intonacata in stabilimento. Dopo il posizionamento in opera, deve essere disposta un armatura metallica nelle nervature che si creano in corrispondenza delle linee di accostamento dei pannelli. La realizzazione del solaio si conclude con il getto di completamento che riempie tali nervature fino al filo superiore dei pannelli.

45 SOLAI A PANNELLI PREFABBRICATI TIPO PREDALLES A lastra in cemento armato con elementi di alleggerimento di laterizio o di polistirolo) Sono pannelli costituiti da lastre in c.l.s. armato, di spessore cm 4 e una larghezza normalmente di 1,20 m (o il doppio), gettate di solito in stabilimento su piani metallici così da ottenere un intradosso piano e liscio,, previa disposizione di un armatura metallica, che resta completamente inglobata nel getto, e di tralicci elettrosaldati parzialmente sporgenti dal filo superiore della lastra, disposti nella direzione della sua lunghezza. Per lastre di larghezza di 1,20 m i tralicci di solito sono tre (due agli estremi e uno al centro).

46 Sulla lastra sono disposti dei blocchi di alleggerimento aventi anche il compito di delimitare le nervature in calcestruzzo nelle quali sono inglobati i tralicci metallici. La lastra può essere ad armatura lenta o in c.a. precompresso. Nel primo caso le armature di trazione (di solito barre ad aderenza migliorata) vengono preferibilmente addensate in corrispondenza delle nervature di conglomerato (ossia in corrispondenza dei tralicci di irrigidimento). Per assicurare i collegamenti e la resistenza trasversale la lastra viene armata con una rete elettrosaldata. Nel secondo caso si preferisce che le trecce di precompressione siano diffuse in tutta la lastra, mentre ancora una rete elettrosaldata, o spezzoni trasversali, assicurano contro il rischio di fessurazioni orizzontali. Pannelli con alleggerimento in polistirolo

47 I tralicci servono a realizzare le nervature di irrigidimento della lastra e a creare la continuità con il getto di completamento; fra di essi sono interposte file di blocchi di alleggerimento, che possono essere in laterizio o in polistirolo espanso. Questo tipo di solaio presenta un basso peso proprio che facilita a la messa in opera, ma, soprattutto, si presta a molti impieghi. Al di sopra delle lastre e possono essere create delle nervature con altezza e sezioni diverse in relazione alle esigenze di portanza ai carichi di esercizio. I pannelli di tipo Predalles hanno il vantaggio di possedere una superficie d intradosso piana e regolare, che non richiede l applicazione l di intonaco e che offre un livello di finitura accettabile per gli ambienti di servizio degli edifici residenziali (ad es. nelle autorimesse). Pannelli con alleggerimento in laterizio

48 Travi principali Ancoraggio

49 Immagine della struttura finita vista da sotto

50 Sempre nel campo delle lastre in c.a.p. vengono anche prodotte lastre larghe 1,20 m nelle quali la funzione irrigidente è affidata non a tralicci ma a nervaturine in conglomerato, in numero di quattro, che formano appoggio per i blocchi in laterizio che, in questo caso, sono gli stessi che vengono usati come interposti nei solai a travetti.

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