CORSO DI LAUREA IN SCIENZE DELL ARCHITETTURA GENERALITÀ SULLE CHIUSURE ORIZZONTALI. Classificazione e caratteristiche delle chiusure orizzontali

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1 GENERALITÀ SULLE CHIUSURE ORIZZONTALI Classificazione e caratteristiche delle chiusure orizzontali Chiusure orizzontali di base Chiusure orizzontali intermedie Chiusure di copertura - Solai di tipo monolitico - Solai a nervature e solette - Solai di tipo misto in opera - Solai di tipo misto con travetti prefabbricati - Solai in lastre di c. a. precompresso - Solai a pannelli - Solai su sostegni isolati 1 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

2 CHIUSURE ORIZZONTALI Generalità sulle chiusure orizzontali e chiusure orizzontali in c.a. Le chiusure orizzontali sono elementi di fabbrica che dividono in senso orizzontale l edificio e possono essere: - Piane (come nelle immagini (riportate a destra) in fase di esecuzione); - Inclinate o a più piani inclinati come nel caso dei tetti. Insieme agli altri elementi di fabbrica contribuiscono a racchiudere lo spazio, garantendo condizioni climatiche e ambientali. Le chiusure orizzontali possono essere: - di base con la funzione di staccare ed isolare l edificio dal terreno; - di copertura con la funzione di isolare l edificio dall esterno; - intermedie che dividono orizzontalmente lo spazio interno dell edificio. Essendo diverse le loro funzioni, sono diverse le realizzazioni. Infatti le C.O.B. devono impedire innanzi tutto che l umidità del terreno risalga verso l abitazione. Allo stesso tempo devono sostenere i carichi permanenti e accidentali, quindi devono avere resistenza meccanica e consentire la praticabilità. Le C.O.I., poiché in genere non dividono ambienti con temperature differenti, non richiedono isolamento termico, mentre devono assicurare un buon isolamento acustico. Devono avere elevate proprietà statiche poiché devono reggere i carichi sovrastanti. 2 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

3 Circa le sollecitazioni, possiamo dire che mentre la C. O. B. è una struttura compressa perché poggiata a terra e sottoposta ai carichi sovrastanti e alla reazione del terreno, la C.O.I. è sempre una struttura inflessa in quanto è poggiata su elementi lineari: le travi. La C.O.C. infine deve reggere il peso proprio e i carichi accidentali, come la neve ed il vento. Inoltre deve garantire un ottimo isolamento termico e deve consentire un rapido smaltimento delle acque piovane. In qualunque tipo di C. O. si possono distinguere tre parti: 1 )- la parte resistente, 2 )- il completamento all estradosso ( per l igiene e la praticabilità); 3 )- il completamento all intradosso ( per l igiene e la praticabilità). Esiste anche una quarta parte relativa agli impianti, che può essere, rispetto alle C. O., sia autonoma (nell estradosso e/o nell estradosso), che inglobata nel massetto. In ogni caso le tre fasce sono progettate in modo adeguato per ospitare gli impianti: se sono sull estradosso possono essere inglobati, ma con protezione, in un getto su cui poggia il pavimento, oppure se sono ispezionabili cioè non inglobati nel getto ma lasciati liberi (come nel CIS di Cagliari, come riportato nell immagine di cantiere nella pagina seguente), il pavimento poggia su particolari staffe risultando così galleggiante. Se infine gli impianti sono all intradosso si possono appendere e dopo coprire con un controsoffitto. 3 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

4 Caratteristiche generali I requisiti delle chiusure orizzontali sono: - Resistenza ai carichi permanenti e accidentali; - Leggerezza, per ridurre il carico permanente e garantire economia sia nella struttura portante che nelle fondazioni; - Elasticità contenuta entro limiti accettabili, affinché sotto carico abbiano modeste frecce d inflessione; - Spessore ridotto, per utilizzare al meglio l altezza e perciò il volume edificabile; - Mantenimento del microclima in ogni ambiente (isolamento termico), la traspirazione dei materiali verso l esterno e l impermeabilità verso l interno (equilibrio igrometrico); - Isolamento acustico; - Continuità della superficie intradossale, (come nel C.I.S.); - Resistenza al fuoco; - Possibilità di installare impianti; - Economia. In base alla posizione all interno dell edificio, tali requisiti vengono assicurati con differenti modalità progettuali ed esecutive. Analizziamo le chiusure piane, sorrette da ossature murarie o da travi. Le loro caratteristiche sono strettamente correlate al tipo di vincolo, alla luce del solaio, al peso che vi grava, alla manodopera tradizionale o specializzata, etc... Sede del Cis-Cagliari, R. Piano. Particolare delle travi estradossate. 4 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

5 Ogni solaio necessita almeno di due sostegni continui, disposti su due lati opposti in modo tale da resistere alle sollecitazioni che il solaio trasmette ad essi. Meglio se la disposizione dei sostegni è a maglia chiusa, senza soluzione di continuità, per poter liberamente scegliere la disposizione degli elementi portanti travi e travetti per una convenienza statica ed economica. Esempio di COB su vespaio in pietrame di varia pezzatura. La chiusura orizzontale di base deve possedere requisiti tali da a s s i c u r a r e l abitabilità e il comfort degli ambienti interessati. 5 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

6 Chiusure orizzontali di base Il problema principale da risolvere è la prote- Esempio di COB su vespaio in pietrame di varia pezzatura. Il sistema costruttivo deve Muratura Pavimento Massetto Impermeabilizzazione zione dall umidità, trasmessa dal terreno e il relativo comfort ambientale interno. Per impedire la risalita dell umidità per capillarità, si cerca di impedire le vie d accesso all acqua. Ad es. la bentonite è un ottimo isolante, se disposta tra la fondazione. ed un getto di cls. Le chiusure di base possono anche essere realizzate con un solaio, (come le chiusure intermedie), risultando così inflesse, oppure con ve- quindi provvedere a garantire il controllo dell umidità risalente dal terreno, della condensa, della temperatura superficiale. Questi requisiti sono raggiunti mediante la costruzione di un intercapedine aerata, di un vespaio aerato o di un massetto su memb r a n a i m p e r m e a b i l e. Aerazione Fondazione Massetto Vespaio spaio, e quindi poggiate sul terreno. In quest ultimo caso si realizza il vespaio, ossia uno strato di pietrame di circa 25/40 cm (in funzione del terreno su cui poggia), composto da Separare la chiusura verticale di un locale interrato creando una intercapedine è una misura efficace tanto per preservare l' opera mu- pietre con granulometria variabile con i pezzi più grandi sul fondo e fino al ghiaietto in sommità. Al di sopra, un massetto di calcestruzzo armato con una rete elettrosaldata, etc. Il vespaio oltre a garantire la resistenza mecca- raria dal contatto col terreno e da fenomeni di condensa o infiltrazioni d' umidità, quanto per favorire l' areazione dei vespai, nonche l' areazione e l' illu- nica necessaria, impedisce anche la risalita dell acqua e dell umidità. minazione dei locali seminterrati. 6 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

7 L ultimo strato del vespaio sarà costituito da ghiaietto fine sino alla quota prescritta. Meglio usare la bentonite per impedire il p a s s a g g i o dell umidità. Esempio di COB su vespaio areato in pietrame di varia pezzatura. Nel vespaio aerato il solaio insiste su uno strato di pietrame grezzo entro il quale è assicurata l aerazione mediante canali paralleli, comunicanti con l esterno e tra loro, posti a interasse 1,5 m e con sezione non inferiore a 15 cm di base e 20 cm di altezza. Il vespaio ha funzione drenante e portante. Viene realizzato con pietre omogenee derivanti da rocce compatte non gelive, con buona resistenza meccanica, non gessose o marmose. Per lo strato superficiale si impiegano grossi scheggioni a contrasto, disposti con l asse maggiore verticale; i vuoti sono riempiti con scaglie di pietra. 7 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

8 Se avessimo una struttura compatta l acqua risalirebbe per capillarità; in questo modo, invece, la presenza di canaletti fra una pietra e l altra consente la ventilazione e quindi l asciugatura delle pietre, che essendo in diretto contatto col terreno si potrebbero inumidire. Affinché avvenga la ventilazione è necessario forare i muri perimetrali. Prima di eseguire il vespaio si potrebbe spargere del diserbante nel terreno scoticato (cioè privo dello strato superficiale), oppure stendere una guaina antiradice. All estradosso del solaio, devo garantire la transitabilità, che richiede una superficie perfettamente livellata e praticabile. Occorre inoltre uno strato di materiale isolante (coibente) inserito tra il pavimento e la parte resistente per evitare lo scambio termico con il terreno. Esempi di COB con intercapedine aerata. Questa è ubicata al di sotto del solaio e deve essere alta circa 60 cm ed è comunicante con una intercapedine perimetrale chiusa all esterno. 8 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

9 I materiali isolanti spesso sono materiali soffici e, tanto più sono a cellula larga, quanto più sono isolanti. Questa loro caratteristica contrasta con la capacità resistente del pavimento che deve sostenere i carichi. Pertanto è necessario che, sopra un buon isolante anche comprimibile, si realizzi un massetto (6-8 cm) di cls armato con una rete elettrosaldata per ripartire i carichi. È buona norma realizzare il vespaio sopra il terreno di superficie scorticato affinché la quota di calpestio del piano terra sia rialzata rispetto a quella esterna di circa 50 cm. In alternativa al vespaio si può realizzare un solaio creando un vuoto tra questo e il terreno: tale soluzione risulta decisamente meno economica del vespaio. Le murature di fondazione al di sotto del livello stradale, sono interessate dal f e n o m e n o dell umidità, sia per pencolamento dal terreno circostante, sia per risalita capillare. I sistemi di protezione prevedono la realizzazione di intercapedini perimetrali aerate, che isolano la struttura muraria dal contatto laterale con il terreno, 9 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

10 Esempio costituito da: Pavimentazione interna in ardesia 20 mm, massetto di posa su pannello radiante, soletta in cls alleggerito 100 mm, massetto di riempimento in c. a, vespaio aerato con igloo, magrone, terra. Attenzione all acqua piovana e all attacco dell infisso!. Esempio di COB costituita da pavimentazione in gres porcellanato 20 mm, massetto in CLS 80 mm soletta in calcestruzzo armato 100 mm, vespaio aerato con elementi tipo cupolex 500mm, magrone 50 mm, magrone 6-8 cm. ATTENZIONE SOLUZIONI SBAGLIA- TE!!!!! La quota esterna deve essere sempre inferiore di circa 50 cm per impedire gli allargamenti (ANCHE NEI MANUALI TALVOLTA POSSIAMO TRO- VARE SOLUZIONI SBAGLIATE) Il vuoto risolve anche altri problemi, come lo smaltimento del gas radon proveniente dal terreno, nocivo per la salute (i gas sono capaci di attraversare anche il cemento armato. Oggi fra le varie soluzioni possibili risulta molto vantaggioso l uso di casseforme modulari a perdere affiancate, creando uno spazio vuoto tra terreno e piano di calpestio. Questi elementi prodotti industrialmente costituiscono la cassaforma per la parte resistente in cls più rete elettrosaldata creando una sorta di soletta nervata, aerata, utilizzabile anche per il passaggio di impianti, antiumidità e gas radon. Questa è un evoluzione di quel sistema semplice e sicuro che gli antichi romani ci hanno tramandato (Ostia antica): intercapedine a muretti di mattoni, vecchie anfore dismesse disposte supine o in posizione verticali. 10 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

11 A sinistra: Esempio di cassero modulare a perdere in polipropilene per realizzazione di vespaio aerato. In ogni caso, sia che si ricorra al vespaio, sia che si adotti il solaio, è sempre necessario creare delle piccole aperture lungo il perimetro della costruzione al fine di permettere una corretta aerazione. Sotto: Occorre ancora ricordare che poiché il piano terra va rialzato rispetto alla quota del terreno circostante di circa 50 cm è buona norma realizzare il vespaio sul terreno di superficie, previo scotico dello stesso. Lo sfiato di aereazione sollevato da terra per impedire la risalita dell acqua piovana. 0,50 0,00 11 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

12 CORSO DI LAUREA IN SCIENZE DELL ARCHITETTURA A sinistra: esempio di COB posta in opera con vespaio aerato, composta da: linoleum incollato a dispersione senza solventi di mm 5; lastre in fibra di gesso disposte a giunti sfalsati, di mm 25; pannello in fibra di legno di mm 8; granulato livellante, coibente, a base minerale di mm DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

13 Va sottolineato che la scelta di una COB va fatta in relazione ovviamente al tipo di costruzione da realizzare. In base alla necessità si devono infatti assicurare determinate caratteristiche e trascurarne altre (ad es. la COB di un capannone industriale non ha necessità di isolamento termico). In ogni caso, sia che si ricorra al vespaio, sia che si adotti il solaio è sempre necessario creare delle piccole aperture lungo il perimetro della costruzione al fine di permettere una corretta aerazione. Chiusure orizzontali intermedie: I SOLAI I solai sono la parte resistente di una chiusura orizzontale inflessa (quindi comprende tutte le chiusure orizzontali intermedie, quelle di copertura e alcune di base). La parte resistente deve essere di un materiale che, sottoposto ai carichi, si infletta e li trasmetta allo scheletro portante. Il sotto impalcato (completamento all intradosso) deve garantire condizioni di igiene e di facile manutenzione; questo dipende dal fatto che di solito la parte resistente ha una conformazione tale da non potere essere lavata o spolverata, quindi necessita di una strato piano facilmente da pulire. All estradosso si opera come per le chiusure orizzontali di base: l unica differenza sta nel fatto che oltre alla barriera termica va inserita soprattutto una barriera acustica. Esempio di solaio in latero - cemento. Il solaio costituisce la parte resistente di una Chiusura Orizzontale. 13 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

14 Tutti i solai possono essere suddivisi nelle seguenti categorie solai ad impalcato autoportante solai ad ordito più impalcato. Quest ultimo, a sua volta, può essere collaborante o non collaborante. I solai ad impalcato autoportante, usato per luci ridotte, sono formati da componenti piuttosto grandi (tavoloni di legno, tegoloni prefabbricati, solette in c.a., ecc) che gravano direttamente sui sostegni laterali dell edificio: ad es. lastre predalles. In caso di luci più grandi all interno del solaio si distinguono una componente portante principale, chiamata ordito e che grava direttamente sui sostegni laterali (muri o travi), ed una componente portata, che grava sull ordito, chiamata impalcato. L ordito è una trama lineare, singola o multipla, mentre l impalcato fornisce la superficie del solaio. Rendendo solidali questi due elementi,(ordito ed impalcato) anche l impalcato assume caratteristiche portanti consentendo di ottimizzare le prestazioni meccaniche del solaio stesso. 14 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

15 Solai tradizionali con ordito di acciaio e impalcato di laterizio La produzione industriale ha fornito materiali più resistenti del legno, come l acciaio; pertanto, ad esempio, al posto dell ordito di legno, si adoperano elementi resistenti di ferro, come gli IPE. Nelle vecchie case talvolta si trovano le tavole direttamente sopra questi profilati; ma il solaio era con ordito + impalcato non collaborante. Successivamente le tavole vengono sostituite da voltine di mattoni. Con questa tecnica muraria si crea una piccola volta a botte tra i due elementi d ordito e ciò determina una reazione inclinata. In altri casi sono state usate tavelle sopra e sotto. Per non appesantire il solaio si metteva superiormente, un tavellone ricurvo per creare un vuoto. Al di sopra si faceva il getto, mentre sotto si intonacava, come in fig. in alto a sinistra. L impalcatura agisce nella direzione del piano del foglio, mentre l ordito nel piano perpendicolare. Quindi sono due gli elementi resistenti separati. Il solaio in questo caso non è collaborante. 15 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

16 Questo tipo di solaio, pur presentando una notevole affidabilità ed un efficace azione di collegamento tra le strutture di piedritto, presenta alcune caratteristiche negative quali: la forte incidenza economica per le casseforme ed una ridotta coibenza. CHIUSURE ORIZZONTALI DI CEMENTO ARMATO Negli edifici a scheletro indipendente, i solai di c.a. collaborano alla resistenza dell edificio perché sono perfettamente incastrati alle travi. Negli edifici di muratura i solai sono incastrati ai cordoli e travi, che distribuiscono uniformemente il carico sui muri e costituiscono un ottimo collegamento delle strutture in elevazione. Ad eccezione dell ultimo solaio di copertura, dove manca un muro sovrastante, il cordolo può ruotare per l inflessione del solaio, mentre in tutti i piani intermedi i cordoli assicurano un vincolo di incastro imperfetto o semiincastro. I solai in c.a. possono essere di tipo: - monolitico; (come nel caso in figura a sinistra) - a nervature e solette; - del tipo misto laterocemento. Particolare delle armature in solaio monolitico in calcestruzzo armato. 16 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

17 Il solaio in c.a. del tipo monolitico. Può essere realizzato con un unica soletta, come nella figura di pag. 16, o con nervature paragonabili alle travi dei solai di legno o di ferro. I solai ad un unica soletta piena devono avere uno spessore minimo pari a 1/30 della luce e mai inferiore agli 8 cm. Quelli con nervature lo spessore è di 1/25 della luce. La sezione resistente è calcolata come una trave inflessa a sezione rettangolare, tenendo conto dei vincoli che la collegano alle murature (appoggio o incastro imperfetto) o alle travi (incastro perfetto). Se la superficie della C. O. ha forma rettangolare, la luce libera di inflessione è sempre quella del lato minore e, parallelamente a questo, si dispongono le armature. Generalmente, salvo casi eccezionali, non si impiegano staffe perché per gli sforzi tangenziali bastano i ferri piegati a 45. Se la superficie della chiusura orizzontale è quadrata e si hanno sostegni sui quattro lati, travi o muri, la soletta si può considerare come una piastra vincolata ai bordi e le armature si dispongono nei due sensi (armature incrociate). I solai a nervature e solette Sono impiegati in sostituzione dei precedenti solai quando la luce supera i sei sette metri. Generalmente le nervature hanno sezione rettangolare e staticamente assumono la forma a T Esempi di solai in C.A. con nervature e soletta. Occorre notare che gli spessori esigui o gli interassi tra le nervature elevati hanno l inconveniente della ossidazione delle armature a causa di copri ferri troppo ridotti. 17 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

18 Esempi di solai in C.A. con nervature e soletta e controsoffitto in laterizio. Occorre citare come aspetti fuori norma: (frequente) spessori esigui ed interassi tra le nervature elevati; inconvenienti: ossidazione delle armature per copri ferri troppo ridotti, frequente, sfondellamento delle tavelline inferiori. In un primo momento l alleggerimento fu ottenuto sostituendo parte del calce- struzzo della zona tesa della sezione con file continue di mattoni forati e concentrando l armatura metallica lungo nervature. Sono stati poi introdotti, al posto dei mattoni, blocchi forati di laterizio, di forme diverse. (vedi fig. C). collaborando con parte della soletta. Per luci notevoli il solaio con nervature e solette è preferibile, perché risulta meno pesante. Ha però l inconveniente di presentare le nervature sporgenti all intradosso che possono essere accettate solo negli edifici industriali. Il solaio con nervature è meno pesante di quello a spessore costante a parità di superficie e di vincolo. Tuttavia presenta l inconveniente per il costo di casseforme complesse e costose, oltre alla necessità di porre nell intradosso un controsoffitto, come in figura. I solai del tipo misto da gettarsi in opera si ottengono alternando travetti con file di laterizi forati di vario tipo e collegando il tutto superiormente con una soletta armata detta caldana. Rispetto ai solai monolitici hanno i seguenti vantaggi: - maggior leggerezza complessiva; - migliore coibenza termica e acustica dovuta all aria contenuta nelle pignatte; economia per il minor impiego d acciaio (per il peso proprio inferiore) e di legname per le casseforme. La resistenza è affidata ai travetti e alla soletta superiore detta caldana, che deve essere pari alla distanza dal bordo compresso all asse neutro, e in ogni caso non inferiore a cm DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

19 I blocchi usati per i solai misti da gettare in opera sono detti "volterrane" e sono dotati di due sporgenze laterali, nella parte i n f e r i o r e, d e t t e "alette", che accostando i blocchi consentono di realizzare delle canalette. Queste canalette rapp r e s e n t a n o l a "cassaforma" delle nervature di cls che costituiranno la parte portante del solaio da realizzare. In esse, viene disposta l' armatura di nervature non superiore a 60 cm e lo spessore della caldana pari a 4 5 cm. acciaio, opportunamente dimensionata e sagomata, e viene quindi effettuato il getto del cls. Occorre assumere un interasse tra le 19 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

20 Agli effetti del calcolo si può considerare collaborante con la soletta la cartella superiore del laterizio a diretto contatto con essa. Per comprendere come sia possibile inserire con vantaggio i forati in un solaio monolitico ad unica soletta senza alterare la capacità di resistenza, basta ricordare che, considerando il solaio come una trave inflessa a sezione rettangolare, la parte superiore è sollecitata a compressione e quella inferiore a trazione, dove il calcestruzzo serve solo per collegare i ferri. Nella parte inferiore è quindi conveniente raggruppare i ferri d armatura ed eliminare il calcestruzzo, inerte e pesante, realizzando un solaio a nervature e soletta, che però richiederebbe casseforme costose e m o s t r e r e b b e l e n e r v a t u r e all intradosso. In prossimità degli incastri i momenti si invertono. Esempio di armature del travetto in C.A. in un solaio misto in latero cemento. In figura al centro sezione trasversale del travetto. Poiché le pignatte poste nella parte inferiore non sono resistenti a compressione, si distanziano dall incastro di cm, realizzando una parte piena di calcestruzzo (banchinaggio). Parte dei ferri, che nella zona mediana del travetto sono posti nel lembo inferiore, in prossimità dell incastro si rialzano a 45, per portarli nella parte superiore. In questo tipo di solaio in latero-cemento gettato in opera, l armatura di un travetto è generalmente costituita da un ferro retto inferiore, un ferro sagomato a 45 con le estremità rialzate agli incastri e da monconi superiori all incastro. 20 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

21 I blocchi di laterizio utilizzati possono essere ricondotti a due tipologie: - 1 ) pignatte: hanno forma all incirca parallelepipeda con modeste variazioni nel profilo e nel tipo di foratura. Il fondello dei travetti) mantiengono l allineamento delle pignatte, la larghezza costante della nervatura e l omogeneità del materiale all intradosso del solaio. - 2 ) blocchi con alette: rappresentano un perfezionamento delle pignatte precedenti. Esempi di posa delle armature longitudinali nel caso di solaio in latero - cemento gettato in opera con sbalzo terminale. Questi presentano inferiormente due sporgenze di dimensione pari alla metà della nervatura, da riempire successivamente con il calcestruzzo dopo aver predisposto i ferri per l armatura dei travetti. Essi permettono di ottenere una larghezza costante delle nervature, un intradosso omogeneo dal punto di vista del materiale e una posa più rapida. I solai in latero cemento gettati in opera vengono usati nei casi in cui esiste una scarsa possibilità di movimentazione dei materiali o dove non sia possibile impiegare elementi prefabbricati di dimensioni relativamente grandi (cantieri di restauro). Permettono la formazione di un intradosso di solaio uniforme, completamente in laterizio, che offre all'intonaco un supporto omogeneo, evitando le fastidiose "segnature" causate del diverso comportamento di due differenti materiali (il laterizio e il calcestruzzo). Per la preparazione dell'impalcato richiedono un supporto continuo, piano, costituito da un tavolato di legno sorretto e irrigidito da una doppia orditura incrociata di travicelli e travi (sempre di legno) e puntellato da elementi verticali, disposti sotto le travi, a distanza m.1,0-1,5. 21 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

22 Solai con travetti di laterizio prefabbricati o semifabbricati. Per ridurre l onere del legname e manodopera si usano solai misti con elementi-trave autoportanti. Lo sforzo di trazione applicato ai ferri viene trasmesso al conglomerato per semplice aderenza. La messa in tensione dell armatura metallica si effettua entro apposite casseforme prima del getto del calcestruzzo. I fili vengono messi in tensione mediante martinetti idraulici posti a contrasto con banchi fissi di tesatura. Si getta il calcestruzzo costipandolo con vibratori ad ago ed accelerando la presa col riscaldamento a vapore. Dopo ore dal getto, si tagliano i fili; lo sforzo di trazione in essi generato si trasferisce al conglomerato che resta precompresso. Se il solaio supera i 5 m. di luce, spesso occorrono uno o più rompitratta al centro del solaio, nonché una serie di puntelli verticali. Continua a pagina 25. Solai con elementi prefabbricati: con travetto in C.A. e fondello in cotto (A), con travetto in C.A.P. (B) e a pannelli prefabbricati (C). 22 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

23 Solai con travetti prefabbricati in traliccio metallico I travetti portanti sono delle vere e proprie travi a traliccio tridimensionali in acciaio prefabbricate. Isolai di questo tipo sono molto diffusi per la loro praticità e resistenza. Sono dei solai monolitici perché le nervature sono gettate contemporaneamente al solaio. Ricordiamo il tipo BAUSTA. Non meno comuni sono i solai con travetti prefabbricati in c.a., reputati più resistenti e sicuri rispetto ai solai con travetti creati in o- pere, e tra cui occorre citare il Solaio VARESE, nonché i solai con travetti prefabbricati in c.a. *precompresso (CELARSAP SCAC ), con travetto a sezione a T rovesciata con anima verticale (vedi pagina seguente). Solaio misto in latero cemento tipo BAUSTA. Il fondello ha spessore medio di 1.00 cm; la larghezza è di 12 cm, l' altezza totale è 4 cm. Il traliccio metallico (elettrosaldato) è composto sempre da un corrente superiore, due correnti inferiori ed una staffatura d'anima. 23 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

24 Speso si ricorre a travetti in C.A.P.; questi 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 con il getto di completamento di cemento. Con questi travetti si ottiene una grande economia di acciaio, fino al 75%, ed un peso proprio modesto. Si hanno due sezioni tipiche: Sezione 9 x 12 cm per travetti con lunghezze variabili da ml 1,2 a 7,6 e sezioni 13 x 14cm, prodotte su richiesta. Durante la posa in opera dei solai non è 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. 24 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

25 Solai a pannelli Pannelli in latero - cemento I pannelli sono costituiti da blocchi forati di laterizio disposti in file accostate in modo da poter gettare tra esse una o due nervature di calcestruzzo armato che, con il contributo di ferri diritti, solidarizzano l insieme, dandogli la resistenza necessaria per diventare portante, ed assicurarne la stabilità 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 di luce fino a 4 metri. Occorre notare che durante la posa in opera tra due pannelli contigui è necessario prevedere la posa di un travetto. L accostamento di due pannelli crea una nervatura, ovvero una cassaforma, in cui si pone l' armatura e che viene poi colmato dal getto della soletta di completamento fino al filo superiore dei pannelli. Esistono in commercio due tipi di pannelli larghi cm 80 e cm 120, con altezze di cm, 12/16/20 e 24; altri tipi, impiegati soprattutto per le coperture dei capannoni, sono realizzati in C.A.P. con larghezza di cm 120 e con la superficie di intradosso intonacata in stabilimento. 25 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

26 CORSO DI LAUREA IN SCIENZE DELL ARCHITETTURA 26 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

27 Questi tipi di solai sono costituiti da travetti realizzati in stabilimento e da laterizi sagomati, i quali vengono posati 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. 27 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

28 Particolare di travetti rompitratta. La soletta (con spessore minimo di 4 cm) deve essere armata. Se si usano blocchi collaboranti dovrà essere prevista almeno una nervatura trasversale armata. Questa si crea eliminando una fila trasversale di blocchi, ovvero inserendo una fila di blocchi di minore altezza. Quando si usa il travetto a traliccio, i rompitratta vanno posti a una distanza compresa tra 2 e 3 m. Poiché il peso è di circa 10 kg/m, Quando invece si usa il travetto precompresso i rompitratta vanno posti a una distanza di 3 e 4 m. 28 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

29 Solai con pannelli prefabbricati in C.A. (predalles) Sono pannelli costituiti da lastre in c.l.s. armato, di spessore cm 4 e di 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). I tralicci hanno dunque la funzione di creare le nervature di irrigidimento della lastra e di preservare la continuità con il getto di completamento. Sulla lastra sono disposti dei blocchi di alleggerimento aventi il compito di delimitare le nervature in calcestruzzo in cui sono collocati i tralicci metallici. Per assicurare i collegamenti e la resistenza trasversale la lastra viene armata con una rete elettrosaldata. Questo tipo di solaio presenta un basso peso proprio, che facilita la messa in opera, ma, soprattutto, si presta a molti impieghi. 29 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

30 Al di sopra delle lastre 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 di intonaco e che offre un livello di finitura accettabile per gli ambienti di servizio degli edifici residenziali (ad es. nelle autorimesse). 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 l appoggio per i blocchi in laterizio che, in questo caso, sono gli stessi che vengono u- sati come interposti nei solai a travetti. In tali lastre si pone un armatura metallica, che resta c o m p l e t a m e n t e inglobata nel getto, e di tralicci elettrosaldati parzialmente sporgenti dal filo superiore della lastra, disposti nella direzione della sua lunghezza. 30 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

31 Solai in acciaio Per gli elementi d ordito si possono usare casseforme a perdere, di lamierino d acciaio, di diverse forme. Vedi figura a destra. Si pongono elementi d ordito tra le travi d acciaio dello scheletro portante, si poggia la lamiera grecata fissata con i perni,si dispone la rete elettrosaldata e per ultimo si fa il getto di calcestruzzo. Questo getto ingloba tutta la parte superiore dell IPE, per l adesione tra la superficie dell acciaio e quella del conglomerato. Tale adesione è tale da resistere ad azioni di scorrimento che farebbero scorrere il getto rispetto all IPE. L ala superiore dell IPE ed il conglomerato sono compressi, l ala inferiore tesa. Questo tipo di cassaforma si lascia dentro il getto, quindi è a perdere. Altro tipo di impalcato è quello a pinza dove la cassaforma può essere estratta e recuperata. La stessa cosa ora si fa anche con il solaio di legno, specialmente nel recupero di vecchi edifici, poiché è difficile intervenire su elementi costruttivi e di fabbrica. Infatti l estradosso non può salire sopra il piano del balcone, ma può rimanere al più sullo stesso piano, così anche l intradosso è in posizione obbligata per la presenza degli infissi. Spesso le travi del solaio di legno devono essere sostituite, perché sono marce, o perché non hanno la portanza che le norme attuali richiedono a riguardo dei sovraccarichi. Particolare costruttivo di un solaio in lamiera grecata. 31 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

32 Per rendere il solaio dello spessore adeguato ai sovraccarichi oggi richiesti, da qualche anno si adotta il seguente brevetto: in tutti gli elementi d ordito s infilano dei perni a vite, che lasciano fuori degli spezzoni d acciaio. Sopra la cassaforma si esegue il getto e si ha un solaio con sezione a T con l ala di calcestruzzo compresso e la nervatura di legno teso. Questo consente di allargare la sezione e di sfruttare tutta la caldana. Bisogna stare attenti allo spessore dell elemento d ordito e al diametro di questi ferri. Solai in lamiera grecata e cls Assai comuni nel caso di edifici con telaio in acciaio, sono i solai con la lamiera grecata, collaborante o portante, con getto di completamento strutturale in calcestruzzo. Nel caso dei solai in lamiera portante la mansione statica è deputata al solo ordito metallico, per cui spesso si opta per un completamento a secco interponendo tra lamiera e pavimento uno strato di materiale isolante. Si assume come luce trasversale: - entro 2.5 m e 3 m nel caso di lamiere grecate senza puntelli - entro 3 m e 5 m in caso di lamiere grecate con puntelli - entro 3 e 6 m utilizzando le predalles. Le lamiere hanno altezza compresa tra 15 e 90 mm, e larghezza variabile tra 60 cm ed 1 m circa. Lo spessore della soletta è di solito 5-6 cm. 32 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

33 Viceversa i solai in lamiera collaborante constano di una lamiera sagomata a freddo, connessa con dei perni alle ali superiori dei profilati, di una armatura e di un getto integrativo. Le lamiere grecate hanno altezze variabili tra 15 e 90 mm,; le distanze tra gli appoggi variano da 1 a 4 m, fino a 5 m per le lamiere con maggiore rigidità ed auto portanza mentre lo spessore della soletta si assume pari a 5-6cm. Particolare della posa in opera della lamiera Occorre notare che la lamiera ha, durante la fase di getto, solo una funzione di cassaforma mentre, nella fase di indurimento del calcestruzzo, ha una funzione portante e costituisce un armatura longitudinale. Per evitare lo scorrimento reciproco tra la lamiera e il calcestruzzo durante la fase di presa, si prevedono particolari lavorazioni superficiali o particolari sagome costruttive. Se non si prevede una efficace connessione meccanica tra lamiera e soletta non è raro notare fenomeni di flessione indipendente di ciascun elemento, uno scarso attrito, estese lesioni, in quanto la soletta in cls, non coopera a sopportare le tensioni date dalla flessione. Viceversa, ricorrere ad una costruzione composta acciaio calcestruzzo, che prevede ed esige una salda connessione tra la soletta in calcestruzzo e la struttura metallica, consente sia un uso oculato ed efficace dei materiali, di cui esalta le doti statiche, sia consente di aumentare la rigidezza della struttura. Particolare della posa in opera dei connettori: i connettori si fissano alle travi di ordito. in alcuni casi possono essere posti sull' ala superiore delle travi principali per irrigidire il sistema presso i lembi estremi ove più intensi sono le tensioni dovute al taglio 33 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

34 CORSO DI LAUREA IN SCIENZE DELL ARCHITETTURA 34 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

35 Particolare di solaio metallico. Occorre notare che La lamiera ha, durante la fase di getto, solo una funzione di cassaforma mentre, nella fase di indurimento del calcestruzzo, ha una funzione portante e costituisce un armatura longitudinale. 35 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

36 Creando un legame tra i due materiali, lo scorrimento è assai contenuto: la soletta è gravata dalla sola compressione mentre la trave in acciaio si trova in tensione, evitando il pericolo d instabilità. Peraltro tale uso efficace dei due materiali consente: - Un risparmio importante del peso dell acciaio; Il confronto tra una costruzione tradizionale e la costruzione composta, mostra che per un carico identico, una riduzione delle dimensioni delle travi, fino al 30% è possibile; - Una riduzione delle frecce ( da 2 a 4 volte) e aumento della rigidezza (da 2 a 3 volte) al confronto con una soluzione acciaiocalcestruzzo non composta. - Un guadagno importante dell altezza: Questa tecnica permette di ridurre l altezza del solaio (fino al 30% dell altezza); - Una diminuzione del peso strutturale e in conseguenza del volume delle fondazioni; - Una rigidezza più elevata, data dal legame trave acciaio/solaio in calcestruzzo è omogeneo che assicura una più elevata stabilità, pure in aree esposte al pericolo di sismi. I solai misti in lamiera e soletta in cls pertanto consentono di creare chiusure aventi: - Leggerezza a parità di ingombro se rapportati ai carichi che possono sostenere - Velocità di realizzazione e maggiore efficienza - Facilità di apportare modifiche funzionali (tagli, saldature) Buona versatilità costruttiva e flessibilità impiantistica 36 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

37 Fasi di montaggio Le fasi operative necessarie per montare un solaio in lamiera grecata e soletta in cls prevedono che il piano di lamiere sia connesso alle travi di sostegno con viti autofilettanti o auto maschianti, e che su questo sia poi effettuata la colata del cls. Le lamiere devono avere superficie esente da impurità per non compromettere la effettiva aderenza tra acciaio e calcestruzzo. Le lamiere vanno accostate testa contro testa. La fase di getto va effettuata cercando di depositare il calcestruzzo presso gli appoggi e distribuendolo in modo graduale per evitare eccessive deformazioni nelle lamiere. Infine si raccomanda la posa in opera di una rete elettrosaldata per aumentare la resistenza del solaio. Qualora il solaio sia chiamato a trasmettere degli sforzi orizzontali, si potrà ricorrere a bottoni di saldatura da realizzare sempre su tutte le onde le cui sezioni dovranno essere determinate in funzione dei carichi da trasmettere. Un ulteriore sistema di collegamento può essere realizzato con i pioli connettori. In generale per quanto riguarda il montaggio si rimanda alla norma CNR Travi composte di acciaio calcestruzzo. I Solaio in lamiera grecata: collaborante o portante, con getto di completamento strutturale in calcestruzzo. La posa in opera prevede il collegamento della lamiera alle ali superiori dei profilati, dopo la predisposizione dell armatura ed il getto integrativo. 37 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

38 38 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

39 39 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

40 40 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

41 41 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

42 In fase di getto del calcestruzzo si consiglia l uso di puntelli per aumentare il numero di appoggi (in questa fase si possono avere carichi concentrati che pregiudicano la stabilità della lamiera). È doveroso notare che in questa fase la lamiera costituisce la cassaforma ed è soggetta al peso proprio, al peso del getto e al peso degli operatori. Quindi, dovendo assorbire tutti i carichi in fase di esercizio, si considera solo il peso del getto maggiorato del carico dinamico dato dagli operai. In ogni caso sono da evitare i carichi concentrati, che possono produrre fenomeni locali di imbozzamento. Dopo la maturazione, il calcestruzzo collabora con la lamiera grecata. In questa maniera la soletta si comporta come una trave composta. Si preferisce solitamente progettare la soletta composta con lo schema di semplice appoggio assumendo come massima sollecitazione prevista quella dell acciaio risultante dalla somma delle sollecitazioni causate dal peso proprio della soletta e dal sovraccarico di esercizio. Occorre poi valutare l' effetto del taglio, per il quale si assume un valore pari a 1/3 del valore sperimentale di rottura del solaio, ottenuto per scorrimento reciproco tra lamiera e calcestruzzo. 42 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

43 43 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

44 44 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

45 45 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

46 46 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA

47 47 DISPENSE DEL LABORATORIO INTEGRATO DI PROGETTO E COSTRUZIONE 2 - MODULO ARCHITETTURA TECNICA