(SOL) SOLAIO

PROGETTAZIONE STATICA E VERIFICHE Leggi e D.M. fondamentali

- Legge 5/11/1971, n. 1086 Norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio armato normale e precompresso e le strutture metalliche - Legge 2/2/1974, n. 64 Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche - D.M. 24/1/1986 Norme tecniche relative alle costruzioni sismiche - D.M. 12/2/1982 Aggiornamento delle norme tecniche relative ai criteri generali per la verifica della sicurezza delle costruzioni, dei carichi e sovraccarichi - D.M. 14/2/1992 Norme tecniche per l'esecuzione delle opere in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche.

Prescrizioni progettuali

- D.M. 14/2/1992

Condizioni di carico

Le azioni sulle costruzioni devono essere cumulate secondo condizioni di carico tali da risultare più sfavorevoli ai fini delle singole verifiche.

Verifiche

- alle tensioni ammissibili - agli stati limite. Per i solai formati da elementi prefabbricati le verifiche devono essere effettuate tenendo conto di tutte le fasi intermedie e transitorie.

Tensioni ammissibili massime:

Compressione a) Compressione nel conglomerato:

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b) Compressione nel laterizio:

- per sforzi agenti nella direzione dei fori dovrà essere: - per sforzi agenti in direzione normale ai fori In pratica per solai misti in laterocemento il valore limite della tensione nel laterizio (65 kg/cm 2 ) condiziona normalmente le compressioni massime. Nota: ricordare che: 1 N / mm 2 = 10 kg / cm 2

In Taglio (tensioni tangenziali) Tensione nell'acciaio (Kg/cm 2 ):

- barre lisce FeB22K FeB32K 1200 1600 - barre ad aderenza migliorata FeB38K FeB44K 2200 2600

Spessore minimo dei solai

A portanza unidirezionale, non di semplice copertura h <= l / 25 se ad armatura lenta h <= l / 35 se ad elementi in c.a.p. h = altezza solaio l = luce di calcolo Le deformazioni dovranno risultare compatibili con le condizioni di 2

esercizio del solaio, degli elementi costruttivi e di impiantistica ad esso collegati.

Modulo elastico

Per il calcolo delle reazioni iperstatiche in mancanza di determinazioni dirette si può assumere: E = 200.000 kg/cm 2

Spessore minimo della soletta

Per solai con blocchi aventi funzione principale di alleggerimento (categoria a): Per solai con blocchi aventi funzione statica in collaborazione con il conglomerato (categoria b): s >= 0 cm se s = 0 si deve avere: Altezza minima della zona rinforzata costituente soletta, negli elementi collaboranti: s >= 5 cm per h >= 25 l h/5 cm per h >= 25 Limite del rapporto di foratura nella “zona rinforzata” da verificarsi in qualsiasi sezione normale alla direzione dello sforzo (indicato dalla freccia) e: 3

Larghezza e interasse delle nervature

Larghezza minima delle nervature di conglomerato in qualsiasi tipo di struttura mista.

b o >= i /8 >= 5 cm per solai prefabbricati b o >= i /8 >= 8 cm per solai gettati in opera i <= 15s b <= 52 cm

Valori minimi dei momenti flettenti di progetto

I calcoli da condursi per via analitica, specie nel caso di schemi continui; necessitano della ridistribuzione dei momenti per effetto dei cedimenti anelastici degli appoggi (quantificabili in una quota pari al 15%). Per carichi uniformi, i minimi valori dei momenti di campata si assumono pari a 1/14 pl 2 per le campate esterne e a 1/16 pl 2 per le campate intermedie. Agli estremi è comunque necessario prevedere un'armatura minima sufficiente per assorbire un momento pari a 1/36 pl 2 .

Spessore solai

La normativa, fissando l'altezza minima dei solai in funzione della sola luce, trascura le condizioni di vincolo, la rigidezza intrinseca della struttura e la presenza di sovrastrutture (pavimenti, tavolati ecc.). È quindi consigliabile eseguire una verifica analitica dello stato deformativo sia in fase elastica che in fase viscosa. In generale occorre distinguere come segue: solai senza carico di tavolati f <= l / 1000 solai con carico di tavolati f <= l / 2000 < 4 mm

Effetti trasversali

La normativa non evidenzia l'efficacia (comprovata sperimentalmente) delle nervature di ripartizione trasversali ai fini della ripartizione dei carichi. In pratica conviene disporre nervature di ripartizione trasversali nella misura di una nervatura per luci fino a 4,50 m e per luci maggiori una nervatura ogni 2,50 m.

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STRUTTURE: SOLAI Solai con elementi in c.a.p. (D.M. 14/2/1992)

Acciaio da cemento armato precompresso Norme di calcolo: metodo delle tensioni ammissibili Norme di calcolo: metodo semiprobabilistico agli stati limite Peso proprio del conglomerato

In mancanza di determinazione diretta deve essere assunto pari a: 2.500 kg/m 3

Valori massimi e minimi di Rck

300 kg/cm 2 <= Rck <= 550 kg/cm 2 Per Rck <= 400 kg/cm 2 si richiedono: – controlli statistici preliminari ed in corso d'impiego – calcolazioni accurate delle strutture.

Regole specifiche per strutture in c.a.p.

Nervature con soletta collaborante Norme di esecuzione c.a.p.

Disposizioni aggiuntive per i travetti di solai precompressi prefabbricati per la realizzazione di solai con blocchi in laterizio Elementi con armatura pretesa. Non occorre la staffatura Criteri di calcolo

a) Sezione di campata: – metodo delle tensioni ammissibili – metodo semiprobabilistico agli stati limite – verifica agli stati limite fondata su prove. b) Sezioni di estremità – metodo delle tensioni ammissibili – calcolo a rottura. c) Associazione degli elementi Per strutture parzialmente gettate in opera si può omettere la 5

staffatura se la tensione tangenziale media fra l'elemento prefabbricato e il getto è τ m < 3 Kg/cm 2 per superfici di contatto lisce τ m < 4,5 Kg/cm 2 per superfici di contatto scabre

Getti in opera

I travetti privi d’armatura a taglio devono essere integrati sugli appoggi da getti in opera armati da ferri aggiuntivi ad eccezione dei solai di copertura poggianti su travi. Tali collegamenti si calcolano con le disposizioni previste per il c.a. normale secondo quanto previsto al punto a). Si deve verificare altresì la condizione d’aderenza fra getti in opera e travetti come al punto c).

Norme complementari relative ai solai realizzati con elementi in c.a. e c.a.p. prefabbricati con unioni e/o getti di completamento Solidarizzazione tra gli elementi di solaio

Se il solaio deve comportarsi a piastra o a diaframma è prescritto un collegamento trasversale discontinuo o continuo tra strisce di solaio accostate.

Altezza minima del solaio non inferiore a 8 cm

– se vincolato in libero appoggio h >= 25 – per pannelli piani precompressi senza soletta integrativa h >= 35 – se vincolato in continuità si possono aumentare tali rapporti fino ad un massimo del 20% in funzione del grado di vincolo - Si può derogare dai minimi se con calcolazione accurata e prove sperimentali si dimostra che: f ist <= l/1000 (freccia istantanea) f ist <= l/500 (freccia a tempo infinito) e le deformazioni sono compatibili con la funzionalità dell'impalcato.

Solai alveolari

Per elementi privi d'armatura passiva d'appoggio il getto integrativo deve estendersi all'interno degli alveoli interessati dall'armatura aggiuntiva per un tratto pari alla lunghezza di trasferimento della precompressione.

Solai con getto di completamento

Spessore minimo soletta: 4 cm. Armatura di ripartizione: a maglia incrociata. 6

Strutture da solaio con elementi in armatura ordinaria

Acciaio da cemento armato normale Norme di calcolo: metodo delle tensioni ammissibili Norme di calcolo: metodo semiprobabilistico agli stati limite Peso proprio del conglomerato

In mancanza di determinazione diretta dev’essere assunto pari a: 2.500 kg/m 3

Valori massimi e minimi di Rck

150 kg/cm 2 <= Rck <= 500 kg/cm 2 Per Rck >= 400 kg/cm 2 si richiedono: – controlli statistici preliminari e in corso d'impiego – calcolazione accurata delle strutture.

Regole specifiche per strutture in cemento armato normale Nervature con soletta collaborante Norme di esecuzione cemento armato normale Norme complementari relative ai solai realizzati con l'associazione d’elementi prefabbricati Momento di servizio per solai in genere

Il massimo momento resistente della sezione di solaio è precalcolato dai produttori secondo la procedura che segue:

a) Momenti di servizio positivi

Solai ad armatura lenta Ms <= σ c W c Ms <= σ Ms <= M s r W i Solai misti ad elementi in c.a.p. /1,5 Ms <= σ c × W c 7

Ms <= (- σ cpi + 0,03 R ck ) W i Ms <= (f ctm - σ cps ) W t

b) Momenti di servizio negativi

Solai ad armatura lenta Ms <= M r /1,5 Ms <= 0,9 h A s σ s Solai ad elementi in c.a.p. Ms <= M r /1,5 Ms <= 0,9 h A s σ s A s = sezione acciaio W c = modulo di resistenza al lembo superiore del solaio W i = modulo di resistenza al lembo inferiore del solaio W M s t = modulo di resistenza in corrispondenza del lembo superiore del travetto = momento di servizio M r = momento di rottura come da prescrizioni σ c = tensione ammissibile nel cls σ s = tensione ammissibile nell’acciaio σ cp = valore di precompressione al lembo inferiore del travetto σ cpi = valore di precompressione al lembo superiore del travetto f ctm = tensione media di trazione nel calcestruzzo Per favorire l'integrazione dei componenti con i getti di cls in opera sono da preferirsi profili dei travetti con anime a coda di rondine o con traliccio metallico. Per migliorare l'aderenza dell'intonaco all'intradosso è opportuno che il travetto presenti uno sfrato protettivo sulla suola. È necessario mettere in atto al momento del confezionamento tutti gli accorgimenti necessari per garantire l’avvolgimento costante delle armature e l’omogeneità nei getti.

SOLAI AD ARMATURA PRETESA

Note di funzionamento statico

Nel settore dei solai ad elementi prefabbricati in c.a.p. la tecnica di precompressione ad armature aderenti consente di realizzare strutture a sezione mista, costituita da una parte in stato di coazione e da una parte di completamento in opera. Nella fase di esercizio le caratteristiche di funzionamento statico, risiedono nella neutralizzazione delle tensioni di trazione indotte nell’elemento prefabbricato al lembo inferiore da momenti flettenti positivi e 8

nell’apporto di resistenza a compressione e a taglio attribuibili alle parti di completamento in opera. Agli effetti della sicurezza a rottura, dovendosi ritenere esaurito l’apporto della precompressione, il comportamento statico è da ritenersi affine a quello della normale sezione parzializzata in cemento armato. Analogamente, per tutti i solai ad elementi in c.a.p., il funzionamento statico della sezione a momento negativo è affine a quello del c.a. ordinario. Nella sezione schematica che segue risultano individuate le funzioni resistenti assolte dalle singole parti della sezione. Risulta così configurabile il quadro delle condizioni limitative cui devono sottostare i requisiti prestazionali costituiti di momenti e tagli di servizio.

Nella documentazione fondamentale per le operazioni di pro-getto e verifica, l’impiego delle relazioni risulta sistematico e correlato alle seguenti variabili di sezione: σ c σ cps W' z i tensione di compressione ammissibile tensione di precompressione nella fibra superiore dell’elemento σ cpi W c W i tensione di precompressione nella fibra inferiore dell’elemento prefabbricato 0,03 Rck tensione di trazione ammissibile oltre la decompressione nella fibra inferiore dell’elemento prefabbricato 0,58 Rck 2/3 tensione di trazione ammissibile oltre la decompressione nella fibra superiore dell’elemento prefabbricato modulo di resistenza superiore della sezione modulo di resistenza inferiore della sezione modulo di resistenza a livello della fibra superiore dell’elemento prefabbricato braccio coppia resistente interna A s σ c sezione armatura in acciaio ordinario tensione ammissibile nell’acciaio ordinario 9

τ c0 b 0 M R tensione tangenziale ammissibile larghezza resistente a taglio momento di rottura teorico valutato secondo le prescrizioni di normativa

Tipologie strutturali

La produzione normale nel settore dei solai ad armatura pretesa è costituita da elementi prefabbricati per la realizzazione di solai a travetti con interposti blocchi di laterizio, o di solettoni a travetti accostati.

Per ognuna delle tipologie vengono proposti nelle relative tabulazioni che seguono, oltre ai dati costruttivi essenziali, parametri di orientamento progettuale costituiti da: M (+) – momento massimo di servizio per inflessione positiva M (-) – momento massimo di servizio per inflessione negativa T – taglio massimo di servizio l – luci massime ammissibili per solai portanti in edilizia civile correlate ai seguenti valori del coefficiente di momento positivo.

campate in libero appoggio: campate isolate con incastro da un solo lato o campate continue di riva con estremo in semplice appoggio: 10

campate isolate con incastro bilaterale oppure continue; campate di riva con incastro iniziale od intermedie: Le luci limite indicate nel rispetto del rapporto limite di snellezza 1/H=30 prescritto nella normativa tendono ad assicurare rapporti di snellezza atti a preservare l’integrità di elementi costruttivi portati dal solaio.

Interasse i = 50/52/60 cm Sono formati con travetti in calcestruzzo armato precompresso aventi sezione a T rovesciata con anima a coda di rondine secondo le seguenti soluzioni strutturali. La superficie perimetrale è notevolmente scabra ai fini dell’aderenza con i getti; mentre la suola è normalmente rivestita da granulato di laterizio. Vengono accoppiati a blocchi intermedi di laterizio di tipo monoblocco o pluriblocco, appartenenti alle categorie “a” (S38) e “b” (R38) di normativa, allo scopo di fornire un’ampia gamma di soluzioni strutturali correlate alle esigenze costruttive. Il getto di completamento eseguito nella fase di posa in opera realizza la perfetta monoliticità del solaio. Per il travetto 9/12 è in atto una 11

produzione di serie per pronta consegna con lunghezze da m 1,20 a m 7,60 variabili di 20 cm.

Nel caso di appoggio su murature o architravi sottosporgenti è sufficiente una penetrazione del travetto di 5 - 10 cm. In presenza di appoggi complanari (travi in spessore o ali di architravi a T), la penetrazione S in cm dovrà essere: per solaio monotrave S > T/100 per solaio bitrave S > T/140 dove T è lo sforzo di taglio in Kg/m. In dipendenza del tipo di appoggio (in particolare per le travi in spessore o ali di architravi a T) è fatto obbligo di disporre idonea armatura aggiuntiva inferiore (spezzoni o staffe) proporzionata per uno sforzo di trazione pari al taglio e adeguatamente ancorata.

Ripartizione trasversale.

Per solai di luce superiore a 4,5 m, o in presenza di vani irregolari o quando sia sensibile il comportamento a piastra, è necessario prevedere la realizzazione di una o più nervature di ripartizione, mediante impiego del blocco terminale. L’armatura di dette nervature deve essere costituita da almeno 4 ø 10 e staffe ø 5 poste a distanza non maggiore di 25 cm. Nella soletta collaborante va prevista un’armatura pari almeno a 3 ø 6 al metro in direzione ortogonale ai travetti.

Rompitratta.

L’interasse dei rompitratta non deve in nessun caso essere superiore a 2 metri. Anche per le piccole luci occorre sempre almeno un rompitratta intermedio. I ritti devono essere sufficientemente rigidi e opportunamente controventati.

Manovra e posa dei travetti.

In fase di sollevamento dei travetti la distanza per gli agganci non deve superare i 3 metri e gli sbalzi laterali i m 1,25. I travetti vanno 12

sempre manovrati con la suola rivolta verso il basso. Per un loro esatto distanziamento sul piano di posa, basterà disporre un blocco alle estremità di ogni interspazio.

Momenti negativi.

L’armatura per i momenti negativi deve essere collocata al lembo superiore del solaio in modo che il suo ricoprimento risulti 1 cm.

Getto del conglomerato.

Il laterizio dovrà essere preventivamente bagnato ed il getto ben costipato e vibrato, in modo che il calcestruzzo aderisca con continuità alla superficie del travetto. Si useranno inerti ben assortiti con pezzature non superiori ai 15 mm di diametro. Si consiglia il rapporto acqua/cemento intorno a 0,6. Durante la stagione calda occorrerà tenere la struttura sufficientemente bagnata durante il periodo di presa.

Intonaco all’intradosso.

Si raccomanda l’opportunità di eseguire intonaci d’intradosso a gesso o a calce e non con legante cementizio e, comunque sia, con resistenza caratteristica a trazione non superiore a 1 N/mm 2 (10 Kg/cm 2 ).

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SOLAI AD ARMATURA ORDINARIA

Note di funzionamento statico

La progettazione dei solai ad armatura ordinaria è tuttora largamente caratterizzata dall’applicazione del metodo delle tensioni ammissibili che, notoriamente, sdoppia la verifica della sicurezza globale della struttura in quella dei singoli componenti: conglomerato-laterizio e armatura metallica, prefissando delle tensioni puntuali massime correlate alle resistenze dei materiali, le quali non debbono essere superate da quelle valutate in esercizio nell’ipotesi di elasticità lineare. 15

È noto altresì che la fessurazione che interviene in zona tesa per l’incapacità del calcestruzzo, non sottoposto a un preventivo stato di coazione indotto, di seguire gli allungamenti dell’armatura determina la necessità di dover considerare, agli effetti tensionali, la sezione reagente parzializzata sotto schematizzata.

Per tale tipo di sezione, alla quale è sostanzialmente riconducibile ogni singolarità, le sollecitazioni teoriche di compressione e trazione si ottengono in funzione del momento flettente positivo M dalle formule generali della flessione nel c.a: con che, in funzione delle tensioni massime ammissibili di norma, è possibile determinare i relativi momenti massimi utili il minore dei quali viene a costituire il momento di servizio di cui nelle schede tecniche.

Tipologie strutturali

La produzione normale nel settore dei solai ad armatura ordinaria è costituita da: 1. solai da gettarsi in opera su impalcatura; 2. solai a travetti prefabbricati con interposti blocchi di alleggerimento in laterizio; 3. solai a pannelli prefabbricati da accostarsi in opera. 16

Solaio da gettarsi in opera costituito da blocchi e fondelli di laterizio

i = 50 cm

Solai a travetti prefabbricati con interposti blocchi di alleggerimento in laterizio

i = 50 cm

Solaio a travetti tralicciati in laterizio con blocchi inter-posti di tipo non collaborante (cat. a)

i = 50 cm

Solaio a travetti tralicciati in laterizio con blocchi inter-posti di tipo collaborante (cat. b)

i = 50 cm 17

I travetti vengono prodotti in serie in vari tipi e lunghezze. Le nervature e l’eventuale soletta collaborante vanno realizzate in conglomerato di classe minima Rck 250.

Solai a pannelli prefabbricati da accostarsi in opera

i = 40 cm 18

I pannelli vengono prevalentemente impiegati per la costruzione di solai, o strutture portanti di copertura a falde piane. Caratteristica peculiare di questi pannelli è quella di consentire, anche nel caso d’impiego senza soletta aggiuntiva, una comminuta ripartizione delle armature a momento negativo sotto forma di spezzoni introducibili nella scanalatura superiore della nervatura lasciata appositamente vuota in confezione. Vengono prodotti in due larghezze (b = cm 80 e 120) e in cinque altezze (H = cm 12 - 16,5 - 18 - 20 - 24). Ciascun pannello è armato superiormente da 2 - 3 ferri tondi di piccolo diametro e inferiormente con 4 - 6 barre d’acciaio diritte, ad aderenza migliorata, secondo i quattro schemitipo indicati nella precedente tabella. Nell’ambito della gamma d’armatura suddetta, per i tipi e misure di più corrente impiego, elencati in tabella, viene attuata una produzione di serie per pronta consegna; i rimanenti tipi e misure vengono prodotti su ordinazione.

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I SOLAI NEL CONTESTO STRUTTURALE DELL’EDIFICIO

Le azioni sui solai

Le azioni sui solai si esplicano essenzialmente sotto forma di forze verticali (distribuite e concentrate) e vengono, di norma, considerate statiche ossia tali da non imprimere accelerazioni traducibili in incrementi significativi di intensità delle azioni medesime. Le azioni si distinguono in:

a) azioni permanenti.

— peso proprio — peso di elementi costruttivi portati — cedimenti di vincoli — precompressione;

b) azioni variabili

> di lunga durata — neve e vento — peso di mobili e suppellettili — peso di merce immagazzinata — peso di automobili parcheggiate — effetti reologici > di breve durata — carico dovuto a persone — carico dovuto a veicoli in transito — variazioni di temperatura — azioni sismiche e/o dinamiche.

Le a) sono azioni fisse, vale a dire a dislocazione spaziale determinata, mentre le b) sono azioni libere che comportano l’analisi della loro dislocazione più gravosa sul solaio. Nella verifica con il metodo delle tensioni ammissibili (M.T.A.) si assumono direttamente i valori dei carichi indicati nella circolare n. 22631 del 24-5-82. Nella verifica con il metodo semiprobabilistico agli stati limite (M.S.L.) gli stessi valori possono essere considerati quali valori caratteristici. Per ogni altra azione si dovrà fare riferimento alle apposite regolamentazioni in vigore.

Carichi permanenti

In mancanza di conoscenza diretta si possono valutare in base ai pesi unitari riportati nelle tabelle della circolare n. 22631. Per gli 20

orizzontamenti delle ordinarie case di abitazione, il carico costituito da tramezzi di peso minore di 150 kgf/m 2 potrà essere ragguagliato ad un carico uniformemente distribuito sul solaio pari a 1,5 volte il peso complessivo della tramezzatura.

Carichi accidentali di esercizio

L’entità dei carichi accidentali di esercizio, comprensivi degli effetti dinamici ordinari, a parte quanto previsto da regolamenti specifici, può desumersi dal prospetto riportato di seguito. Per officine con servizio pesante, autorimesse, magazzini ed altri locali destinati a portare carichi eccezionali i sovraccarichi dovranno determinarsi caso per caso in base ad analisi particolareggiata. In ogni caso si dovrà tener conto in special modo dei reali carichi concentrati.

Carichi di esercizio

Locale

Locali di abitazione o di servizio, e di ufficio non aperto al pubblico e relativi terrazzi di copertura praticabili Locali pubblici suscettibili di affollamento (negozi, ristoranti, caffè, banche, uffici postali, aule scolastiche) e relativi terrazzi di copertura praticabili Locali pubblici suscettibili di grande affollamento (sale di riunione, cinema, teatri, chiese, tribune con posti fissi, palestre ecc.) Sale da ballo, tribune senza posti fissi ecc.

Balconi e scale: 1) per edifici di abitazione 2) per edifici pubblici e scolastici Sottotetto accessibile Rimesse per autovetture fino a 2,5 t di peso Archivi e biblioteche: secondo i casi

kgf/m 2

200 350 500 600 400 500 100 300 >=600 21