Il rinforzo dei solai in legno: soluzioni, pregi e difetti

Incatenamento dei solai alle murature per realizzare un comportamento scatolare

Se in un edificio le murature e i solai sono solidalmente collegati tra loro, la resistenza globale aumenta notevolmente. Le strutture in muratura hanno dimostrato di resistere bene al terremoto grazie alla capacità di resistenza fornita dal cosiddetto comportamento scatolare, infatti, le pareti offrono una resistenza alle forze orizzontali nel loro piano medio in modo decisamente superiore rispetto a quella offerta per carichi ortogonali al piano.

Un’attenta analisi condotta sugli edifici che sono stati soggetti al sisma ha dimostrato la notevole propensione delle costruzioni in muratura ad esibire modalità di collasso delle pareti per cinematismi da azioni fuori dal piano.

Di fondamentale importanza sono gli impalcati, i quali devono garantire un effetto di diaframma rigido nel piano ed essere connessi alle murature tramite tiranti.

I tiranti sono i presidi antisismici più antichi utilizzati negli edifici in muratura, presentano un elevato grado di efficacia per il contrasto dei pericolosi meccanismi di collasso fuori dal piano delle pareti, sono applicabili con estrema facilità, presentano un’elevata reversibilità e sono altamente economici.

Fig. 1 - Incatenamento dei solai alle murature per realizzare un comportamento scatolare.

Cause principali di vulnerabilità degli edifici in muratura

• Scarsa qualità dei materiali e dettagli costruttivi scadenti.
• Eccessiva snellezza delle murature.
• Scadenza di connessione tra le pareti e tra pareti e solai.
• Orizzontamenti che non assolvono alla funzione di diaframmi di piano.

Le murature sono realizzate con materiali naturali (pietrame) o materiali artificiali (laterizi) e presentano una buona resistenza a compressione mentre è scarsa la loro resistenza a trazione (la resistenza a trazione è normalmente

Il comportamento delle strutture in muratura sotto carico non è lineare in quanto all'inversione delle forze corrisponde un diverso comportamento della struttura.

La valutazione delle caratteristiche meccaniche di una muratura esistente deve essere effettuata sperimentalmente e dalla normativa si possono reperire le modalità operative secondo le quali le prove dovranno essere eseguite.

La muratura presenta un comportamento fragile con scarsa duttilità, il tutto compensato dalla massività del materiale che costituisce la sua struttura resistente, offrendo un’ottima resistenza ai carichi verticali (peso proprio, carichi permanenti ed accidentali) con effetti di compressione.

I carichi dovuti al sisma si manifestano con azioni orizzontali ed inducono stati di sollecitazione a trazione non compatibili con le prestazioni di resistenza della muratura.

Alcune lesioni si possono manifestare anche in assenza del sisma: nel caso di solai o coperture con orditura lignea oggetto di una progettazione con frecce importanti (anche se in accordo con le frecce previste in normativa) possono dar luogo a spinte indesiderate sulle murature con la formazione di importanti fenomeni fessurativi.

Fig. 2 - Deformazione eccessiva della trave di colmo o del diagonale.

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Quando si deve effettuare un fissaggio, è fondamentale conoscere in dettaglio il tipo di supporto, dato che esso è l'elemento portante che dovrà sostenere l'oggetto fissato. Nell'articolo, vengono analizzati vari sistemi utilizzati per collegare elementi lignei alla struttura portante in muratura, al fine di una corretta ideazione progettuale a garanzia dell’efficienza dell’opera.

Tipologia dei solai lignei esistenti

Dal punto di vista tecnico il recupero dei solai esistenti rappresenta una delle maggiori criticità che un progettista deve affrontare.

La nostra tradizione costruttiva è caratterizzata da un patrimonio edilizio che propone innumerevoli tipologie di orizzontamenti con orditura lignea. Si possono isolare due caratteristiche tipologiche fondamentali:

• l’ordito
• l’impalcato.

L’ordito è costituito da uno o più ordini di travi posti in direzione ortogonali fra loro ed ha il compito principale di resistere alle azioni verticali (pesi propri, carichi permanenti ed accidentali).

L’impalcato può essere costituito da uno o più strati di tavole di legno, pianelle o tavelline di laterizio appoggiate direttamente sulle travi principali o su moraletti appoggiati sulle stesse.

In occasione di un cambio di destinazione d’uso, spesso si pone il problema di aumentare la portata dei solai, o si presenta la necessità di incrementare sia la resistenza che la rigidezza di piano del solaio per far crescere il grado di collaborazione tra i sistemi solaio e parete e far sì che la risposta al sisma dell’intero edificio si avvicini sempre più ad una risposta di tipo scatolare. 

Le travature lignee sono spesso ancorate alle murature perimetrali tramite staffe metalliche fissate con chiodi, o “cavicchi”, all’orditura lignea e sfociano esternamente dove sono vincolate alla muratura tramite dei capochiave. 

Questo sistema permette di creare delle catene che sfruttano la struttura lignea conferendo all’edificio un comportamento scatolare migliorandone la risposta sismica.

Solai a orditura semplice

I solai a orditura semplice, o monodirezionali, sono realizzati con elementi lignei di sezione quadrata (travi Uso Fiume o Uso Trieste) e rettangolare (spigolati). 

L’orditura viene collocata ad un interasse variabile da circa 50 cm fino a 70 cm, in funzione della tipologia dell’impalcato utilizzato. 

L’appoggio nel muro è di circa 10-20 cm, gli elementi sono posti parallelamente al lato minore del locale, il quale non supera, in genere, i 4 - 5 metri. 

Al di sopra delle travi è presente un impalcato costituito da:

• elementi in laterizio (tavelle, pianelle o mezzane), diffusi per lo più in Emilia e nel Centro Italia, 
• elementi in legno (tavole o tavoloni), diffusi prevalentemente nel Nord Italia. 

Le tavole e i tavoloni possono essere:

• semplicemente accostati con il posizionamento all’intradosso di un listello coprigiunto;
• lavorazione del bordo a “L” (battentato) o lavorazione a perlina (maschio e femmina) per evitare il passaggio di polvere e per nascondere eventuali imperfezioni.

Solai a orditura composta

I solai a orditura composta, o bidirezionali, sono realizzati generalmente mediante due orditure collocate tra loro ortogonalmente: un’orditura principale costituita da travi ed un’orditura secondaria costituita da morali o travetti. 

Tale tipologia è utilizzata normalmente per ambienti con luce superiore ai 5,00 m; le travi sono di sezione variabile a seconda della luce da coprire e dei carichi da sopportare, la struttura portante secondaria è composta da morali aventi sezione rettangolare o quadrata. 

I morali, quando portano un impalcato realizzato con tavelline di cotto, possono avere una sezione lavorata a “T”, hanno un interesse in relazione alle dimensioni delle tavelline in cotto (da cm 25 a 40). 

La struttura secondaria può essere soprastata da un impalcato ligneo come i solai monodirezionali.

L’orditura principale normalmente appoggia direttamente sui muri per circa 20 / 25 cm mediante mensole lignee fissate (barbacani) o mensole in pietra.

Le mensole hanno lo scopo di evitare il diretto contatto con la muratura col fine di preservare la testa della trave da fenomeni di marcescenza, di ridurre la luce libera d’inflessione della trave ed aumentare l’area di appoggio della travatura sulla muratura portante.

Nelle orditure lignee dei solai veneziani, in alternativa alle mensole o associate ad esse, la trave può appoggiare su dormienti lignei (rema) inseriti nella muratura, in grado di ripartire le sollecitazioni di compressione su una superficie più ampia e fungere da cordolo perimetrale. 

La struttura secondaria può appoggiare direttamente sulla trave per circa metà larghezza, o per limitare lo spessore del solaio, essere inserita all’interno dell’orditura principale, in questo caso i moraletti o sono sostenuti da regoli chiodati sulle facce laterali della trave o inseriti in apposite tasche ricavate nella trave principale, in questo modo l’estradosso dell’orditura principale coincide con l’estradosso della struttura secondaria.

Nei vecchi solai le travi erano lavorate in modo manuale (ascia o sega) e la lavorazione aveva lo scopo di rettificare il tronco originario ottenendo delle travi rastremate (Uso Trieste) o a sezione costante (Uso Fiume) a spigoli vivi o con smusso laterale. 

Quando si usavano travi Uso Trieste (a sezione rastremata) si aveva l’avvertenza di collocarle in modo alterno, negli edifici di minor importanza troviamo l’utilizzo di semplici tronchi tondi posati in opera solo previa scortecciatura.
 

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