Le caratteristiche geometriche e fisico-meccaniche delle varie tipologie di solai secondo la nuova normativa (D.M. 14/01/2008)

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1 LE CARATTERISTICHE GEOMETRICHE E FISICO-MECCANICHE DELLE VARIE TIPOLOGIE DI SOLAI SECONDO LA NUOVA NORMATIVA (D.M. 14/01/2008) Vincenzo Bacco Il passaggio da norme tecniche di concezione prescrittiva (di cui il Decreto 09/01/96 rappresenta l'ultimo esempio) ad un sistema di norme prestazionali (Decreto 14/01/08) ha provocato, come era prevedibile, per i progettisti, dei disorientamenti derivanti dalla necessità di avere "certezze" sulle soluzioni tecniche da scegliere, sui materiali da impiegare e, soprattutto, dal bisogno di poter disporre, come riferimento, di "modelli" validi e riconosciuti. A proposito dei solai, il D.M. 09/01/96 riportava (cap. 7) una serie di prescrizioni sulle caratteristiche dei componenti, sui rapporti geometrici e dimensionali tra le varie parti della struttura, sui coinvolgimenti dei vari materiali nella definizione della sezione resistente (calcestruzzo, acciaio, laterizio o altri materiali), nonché un insieme di regole costruttive che, derivate da collaudate esperienze, rendevano ormai sicura la tecnologia, nelle diverse possibili soluzioni, e al riparo da ogni problema. In particolare, le prescrizioni date nel paragrafo 7.1. per i solai con blocchi di laterizio erano estese anche a tutti i solai con blocchi di materiali diversi dal laterizio; naturalmente, specificando le dovute precisazioni circa le necessità di assicurare la compatibilità di tali blocchi con il calcestruzzo, compresa la stabilità dimensionale e, naturalmente, consentendo utili comparazioni. Già il D.M. 14/09/2005, pur nell'intenzione di seguire un'impostazione di tipo prestazionale, riprendeva dal D.M. 09/01/96 molte di queste prescrizioni; soprattutto, quelle riguardanti i rapporti fra le dimensioni delle varie parti delle sezioni resistenti e i loro valori minimi (cap ). Regole estese, naturalmente, anche in questo caso, a tutte le tipologie di blocchi alternativi (art ), comprese quelle in materiali leggeri (ad esempio polistirolo), sempre con le dovute precisazioni e limitazioni. Grossa carenza del Decreto risultava, però, l'assoluta assenza (anche nel cap. 11) di indicazioni sulle caratteristiche fisicomeccaniche e dimensionali dei blocchi da solaio e sulle modalità di controllo e accettazione in cantiere. Con la nuova versione aggiornata (D.M. 14/01/2008), le cose sono ulteriormente cambiate. Il paragrafo 4.1.9, "Norme ulteriori per i solai", prevede, ma solo per i solai in latero-cemento (che rappresentano la tecnologia di gran lunga più impiegata), che i blocchi da impiegarsi siano di due tipi: collaborante; con la possibilità di partecipare alla resistenza del solaio fino allo stato limite ultimo in unione con il calcestruzzo e l'armatura di acciaio; non collaborante; con semplice funzione di alleggerimento e di aumento della rigidezza flessionale del solaio. Per i blocchi diversi dal laterizio (calcestruzzo normale o leggero, polistirolo e materie plastiche, ecc.), la funzione prevista può essere solo di alleggerimento. Tutto il resto del corpo prescrittivo, presente nella versione del 2005, è stato eliminato. Continua, poi, a mancare, sempre nel cap. 11, qualsiasi disposizione sulle caratteristiche di accettazione dei blocchi (di (1 di 5) [24/11/08 16:06:09]

2 qualsiasi natura) e sui relativi controlli. Indicazioni di questo tipo, tuttavia ancora solo per i solai con blocchi di laterizio, sono riportate nelle "Istruzioni per l'applicazione delle Norme Tecniche" del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, purtroppo ancora in fase di bozza. In questo documento sono previsti, infatti, per l'operatività del progettista e del direttore dei lavori (fig. 1): regole generali e caratteristiche minime dei blocchi; limiti dimensionali delle varie parti del solaio; caratteristiche fisico-meccaniche dei blocchi (resistenze a punzonamento-flessione, a compressione, a trazione per flessione, modulo di elasticità, coefficienti di dilatazione termica e per umidità). Fig. 1 - Regole costruttive dei solai in laterizio e caratteristiche fisico-meccaniche dei blocchi. (2 di 5) [24/11/08 16:06:09]

3 Tutte indicazioni riprese dal cap. 7 del D.M. 09/01/96, che hanno subito il collaudo del tempo e si sono dimostrate di sicura efficacia. Pertanto, per le restanti tipologie di blocchi di alleggerimento, diverse dal laterizio, le caratteristiche fisico-meccaniche e le modalità di controllo di accettazione non possono che essere desunte, per analogia di comportamento, da quelle per i blocchi di laterizio di semplice alleggerimento. Per le caratteristiche dimensionali e relativi limiti delle varie parti del solaio, riferimenti più sicuri possono essere dedotti dall'eurocodice 2, a cui il D.M. 14/01/2008 dichiara di ispirarsi massimamente; a questo il progettista può attenersi, attingendo dalle normali regole per le strutture in cemento armato, per ogni questione riguardante la forma e le dimensioni delle sezioni resistenti e l'armatura minima. Tali disposizioni, a loro volta, tendono a mettere il tecnico in condizione di individuare tutti quegli aspetti e quelle caratteristiche necessarie per "idealizzare" la struttura, ai fini dell'analisi dello stato di sollecitazione. Permettono, cioè, di associare alla situazione reale uno "schema ideale" (risolvibile con algoritmi matematici), che dimostri di produrre un comportamento simile a quello di esercizio. In definitiva, per i solai misti con blocchi diversi dal laterizio, i riferimenti nell'eurocodice 2 sono da ricercarsi nelle disposizioni relative a "strutture orizzontali" in calcestruzzo armato che siano in grado di garantire la resistenza ai carichi verticali, nonché la rigidezza nel loro piano (per distribuire correttamente le azioni sismiche). Il percorso da seguire, quindi, è quello di individuare quelle condizioni affinché un solaio misto in cemento armato e blocchi di alleggerimento (che di per sé avrebbe le caratteristiche di una soletta nervata) si possa ricondurre a una soletta piena. È proprio attraverso questa similitudine (se esiste un soddisfacente rapporto tra "luce" e spessore) che gli deriva il riconoscimento di "struttura rigida nel proprio piano" a cui sono applicabili i metodi di analisi dello stato sollecitativo previsti. L'Eurocodice 2, infatti, definisce (rif. 5.3.): "soletta": elemento bidimensionale in cui la minore dimensione è almeno pari a 5 volte lo spessore. Una soletta soggetta prevalentemente a carico distribuito può essere considerata a "portanza unidirezionale" se è libera su due lati paralleli o se costituisce la parte centrale di una soletta rettangolare, con rapporto tra i lati superiore a due e con appoggio sui tutti i quattro lati; "larghezza efficace della piattabanda": la parte delle ali della sezione a "T" che effettivamente collabora con la nervatura. Con l'aumentare, infatti, della distanza netta tra le nervature la distribuzione delle tensioni di compressione presenta una concentrazione nella parte di soletta nelle vicinanze della costola e una riduzione graduale man mano che ci si allontana dalla nervatura stessa. Ciò implica una difficoltà nel mantenimento dell'ipotesi della conservazione delle sezioni piane e sottintende che l'asse neutro non si possa ritenere mai posizionato alla stessa distanza dal lembo maggiormente compresso; "soletta nervata": elemento piano costituito da una piattabanda di ridotto spessore e da nervature irrigidenti parallele emergenti in una direzione. Una soletta nervata può essere considerata, ai fini dell'analisi, come "soletta piena" se la piattabanda e le nervature hanno, nel loro insieme, una sufficiente rigidezza torsionale. Quest'ultima caratteristica, a sua volta, si può ritenere acquisita se si verificano le seguenti circostanze (fig.2): 1. le nervature hanno un interasse minore di 150 cm; 2. le nervature, al di sotto della piattabanda, emergono per un'altezza minore di 4 volte la loro larghezza; 3. lo spessore della piattabanda è almeno pari al maggiore dei due seguenti valori: un decimo della distanza netta tra le due facce interne delle nervature contigue, oppure 5 cm. Tale spessore può essere ridotto a 4 cm se, tra le nervature, sono incorporati blocchi permanenti: questa deroga vale, però, solo per solai con blocchi di laterizio o blocchi con resistenze similari, in direzione sia longitudinale che trasversale; non vale se i blocchi sono di materiale leggero, privi di tali resistenze, come il polistirolo, il cartone, ecc.; 4. sia dotata di nervature trasversali contigue a distanza non maggiore di 10 volte lo spessore totale h. (3 di 5) [24/11/08 16:06:09]

4 Fig. 2 - Rapporti dimensionali tra soletta e nervature longitudinali e trasversali al fine di assicurare la rigidezza torsionale. L'applicazione di queste regole porta ai seguenti risultati: si potrebbero impiegare blocchi di alleggerimento di dimensioni molto grandi pur se contenute in un interasse massimo di 150 cm. In tal caso è necessaria la verifica ai carichi concentrati punzonanti normali al piano ed ai carichi orizzontali nel piano della piattabanda (fig. 3); Fig. 3 - Il comportamento della piattabanda sottoposta a carichi concentrati. per blocchi di alleggerimento di larghezza maggiore di cm 50, lo spessore della piattabanda deve essere maggiore di cm 5; se gli elementi interposti (blocchi) non garantiscono adeguate resistenze in direzione trasversale alle nervature principali (caso dei blocchi di basso peso specifico), si rendono assolutamente necessarie delle nervature trasversali di irrigidimento a distanza dieci volte lo spessore totale h (cioè ogni 250 cm per un solaio di altezza cm 25); blocchi di grandi dimensioni portano a utilizzare in maniera ridotta la piattabanda ai fini della definizione della larghezza efficace. In definitiva, si può riassumere che se si impiegano blocchi di alleggerimento in laterizio (collaboranti o non) si rimane all'interno dei comportamenti già conosciuti e collaudati, pur soddisfacendo tutte le esigenze delle nuove normative. In queste regole, poi, data la perfetta aderenza tra blocco di laterizio e calcestruzzo (maggiorata in virtù delle rigature presenti sulle superfici di contatto), si può sempre tenere conto dello spessore del laterizio in aggiunta a quello del calcestruzzo. Per i solai con blocchi diversi dal laterizio, la norma di riferimento può essere l'eurocodice 2; per quanto riguarda, infine, le norme di accettazione e di controllo, in mancanza, nel Cap. 11 del D.M.14/01/2008, di specifiche regole e in attesa delle relative norme europee finalizzate alla marcatura CE, non esiste altra possibilità che riferirsi al D.M. 09/01/96. (4 di 5) [24/11/08 16:06:09]

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