Interventi di rinforzo strutturale e demolizione di solaio esistente e nuova costruzione

Nelle costruzioni esistenti, soprattutto quelle in muratura, è comune trovare una varietà di soluzioni costruttive per i solai, che riflettono l'epoca di realizzazione dell'opera e gli interventi successivi di ristrutturazione. Questa diversità può essere evidenziata in manufatti storici, che nel corso dei secoli hanno subito modifiche e adattamenti. Indipendentemente dalla tipologia costruttiva, i solai esistenti possono manifestare segni di degrado, eccessiva deformabilità sotto i carichi di esercizio e carenze in termini di resistenza.

Queste problematiche possono compromettere la sicurezza strutturale dell'edificio nel suo complesso, rendendo necessari interventi di rinforzo strutturale. In un'epoca in cui la sostenibilità diventa un requisito e obiettivo primario, il recupero dell'esistente assume un'importanza sempre maggiore. Valorizzare le strutture già presenti non solo preserva il patrimonio architettonico e storico, ma contribuisce anche a ridurre il consumo di risorse naturali e il degrado ambientale associato alla costruzione di nuove strutture.

Spesso i solai manifestano segni di degrado, eccessiva deformabilità e carenze in termini di resistenza

Nelle costruzioni esistenti, soprattutto quelle in muratura, è comune trovare una varietà di soluzioni costruttive per i solai, che riflettono l'epoca di realizzazione dell'opera e gli interventi successivi di ristrutturazione. Questa diversità può essere evidenziata in manufatti storici, che nel corso dei secoli hanno subito modifiche e adattamenti.
Indipendentemente dalla tipologia costruttiva, i solai esistenti possono manifestare segni di degrado, eccessiva deformabilità sotto i carichi di esercizio e carenze in termini di resistenza. Queste problematiche possono compromettere la sicurezza strutturale dell'edificio nel suo complesso, rendendo necessari interventi di rinforzo strutturale.

In un'epoca in cui la sostenibilità diventa un requisito e obiettivo primario, il recupero dell'esistente assume un'importanza sempre maggiore. Valorizzare le strutture già presenti non solo preserva il patrimonio architettonico e storico, ma contribuisce anche a ridurre il consumo di risorse naturali e il degrado ambientale associato alla costruzione di nuove strutture.

Nel seguito vengono indicate brevemente alcune delle principali tipologie di intervento sui solai esistenti con l'acciaio. Ogni progetto di rinforzo strutturale richiede un'analisi approfondita delle condizioni esistenti e una progettazione specifica per affrontare le sfide strutturali uniche dell'edificio.

• Consolidamento di solai con nuovi elementi in carpenteria metallica: il consolidamento mira ad aumentare la capacità portante sia per affrontare eventuali condizioni di degrado o dissesto strutturale presenti sia per far fronte a nuove esigenze funzionali degli edifici (nuovi carichi o diverse condizioni ambientali). L'utilizzo dell'acciaio come materiale di rinforzo offre una serie di soluzioni tecniche efficaci che mirano a migliorarne la resistenza, la stabilità e la durabilità, affrontando le problematiche specifiche riscontrate nella struttura esistente. In questi tipi di interventi l’impiego di componenti strutturali in carpenteria metallica è spesso la scelta ideale, offrendo soluzioni convenienti ed efficienti grazie alla loro leggerezza, prefabbricazione e facilità di trasporto e montaggio;
• Ripristino di solai in corrispondenza di aperture preesistenti: In alcuni casi può rendersi necessario ripristinare la continuità del solaio in corrispondenza di aperture preesistenti a servizio di collegamenti verticali quali scale e/o impianti di elevazione in disuso. La presenza di travi portanti di acciaio consente, talvolta, di poter intervenire agevolmente mediante l’inserimento di nuovi elementi di carpenteria. L’adozione di soluzioni interamente a secco può risultare una scelta ottimale nel caso si decida di non alterare significativamente la rigidezza nel piano del solaio esistente, aspetto necessario negli interventi locali;
• Formazione di diaframmi di piano in ambito di miglioramento o adeguamento sismico: nell’ambito del miglioramento e adeguamento sismico degli edifici esistenti, la realizzazione di una soletta collaborante con i profili in acciaio esistenti opportunamente collegati mediante appositi connettori a taglio è una soluzione molto comune per irrigidire nel piano il solaio. Il ruolo primario dei solai è quello di sostenere i carichi verticali, ma la loro funzione durante lo scuotimento sismico è quella di trasferire le azioni orizzontali alle pareti e di scongiurare l’attivazione dei meccanismi fuori piano delle pareti collegandole efficacemente. I solai devono
  pertanto essere ben ancorati alle murature, soprattutto a quelle perimetrali;
• Ricostruzione o realizzazione di solai ex novo su strutture esistenti: i componenti strutturali in acciaio offrono notevoli vantaggi nella realizzazione di nuovi solai all’interno di edifici esistenti, ad esempio nell’ambito del recupero dei sottotetti, nella realizzazione di piani intermedi come i soppalchi, o nella demolizione-ricostruzione di solai fortemente ammalorati, grazie all’elevato rendimento strutturale e alla leggerezza dei sistemi interamente a secco;
• Ripristino di solai con superfici vetrate nella valorizzazione degli edifici esistenti di pregio: è frequente, nell’ambito degli interventi di risanamento conservativo delle costruzioni storiche, la progettazione di interventi che prevedono la realizzazione di piani di calpestio trasparenti con la duplice funzione di migliorare le caratteristiche strutturali dell’immobile e di valorizzare le strutture portanti originarie, come ad esempio nella realizzazione di nuovi impalcati al di sopra di solai a volte;
• Chiusura di lucernari nel recupero dei sottotetti: al fine di rendere praticabile l’intera superficie dei locali di sottotetto, è possibile realizzare campi di solaio leggeri ottenuti con profilati e lamiera grecata al fine di chiudere le precedenti aperture.

È importante sottolineare che per tutte le tipologie di costruzioni esistenti gli interventi vanno progettati ed eseguiti, per quanto possibile, in modo regolare ed uniforme. L’esecuzione di interventi su porzioni limitate (interventi locali) dell’edificio va opportunamente valutata e giustificata, considerando la variazione nella distribuzione delle rigidezze e delle resistenze e la conseguente eventuale interazione con le parti restanti della struttura. Particolare attenzione deve essere posta alla fase esecutiva degli interventi, in quanto una cattiva esecuzione può peggiorare il comportamento globale della costruzione.

Di seguito si riassumono i principali vantaggi dell'impiego dell'acciaio negli interventi sui solai esistenti:

• Materiale con il rendimento strutturale più alto inteso come rapporto resistenza/peso proprio;
• Prefabbricabilità, che riduce al minimo le lavorazioni in cantiere, i tempi e tutti gli oneri connessi;
• Reversibilità ottenuta soprattutto grazie alle unioni bullonate, aspetto richiesto obbligatoriamente da parte delle Soprintendenze quando si opera su edifici storici;
• Elevata resistenza e isotropia meccanica;
• Dimensioni e peso ridotti in favore di maggior semplicità di trasporto;
• Sistema costruttivo a secco che favorisce la rapidità di posa in opera;
• Attitudine all’impiego negli spazi ridotti e facile lavorabilità;
• Agevole reperibilità di semilavorati di svariate forme e dimensioni;
• Chiarezza formale e gradevolezza estetica degli elementi in acciaio che creano sinergia strutturale tra materiali vecchi e nuovi e valorizzano l’esistente.

Appare quindi evidente che la carpenteria metallica è una tecnologia perfetta per il consolidamento di tutti gli elementi strutturali in muratura, c.a., legno e, ovviamente, in ferro o acciaio, fra cui sicuramente i solai.

Interventi di consolidamento

Il consolidamento mira, in generale, ad incrementare la capacità portante sia per far fronte a fenomeni di degrado o danno sia per affrontare eventuali nuove esigenze funzionali dell’edificio, ad esempio condizioni di carico più elevate dovute a una diversa destinazione d'uso (incremento dei carichi accidentali) o a cambiamenti ambientali, come un aumento previsto dell'intensità del vento, del carico da neve o dell’intensità dell’azione sismica secondo le nuove normative tecniche.

Il grado di rafforzamento varia in base all'incremento effettivo della capacità portante richiesta per la struttura.
Gli interventi di consolidamento sfruttano appieno le moderne tecnologie per risolvere non solo problemi di natura statica, ma anche di carattere economico ed estetico senza trascurare altre questioni importanti come il trasporto, l'installazione, l'ingombro e l'operatività in spazi limitati.

Tra le tipologie di solai esistenti che possono necessitare di interventi di rinforzo si possono distinguere e suddividere per tipologia di materiale:

• Solai in Legno: presenti soprattutto in edifici storici, offrono una soluzione economica e versatile. I solai a struttura lignea possono mostrare segni di degrado della qualità del legno stesso nel tempo a causa dell'umidità, dei funghi o parassiti e dell'usura generale;
• Solai in Acciaio: sono più comuni in edifici più recenti o soggetti a ristrutturazioni. L'acciaio offre resistenza e flessibilità, ma può mostrare eccessiva deformabilità ed essere soggetto a corrosione se non adeguatamente protetto;
• Solai in Calcestruzzo: questa tipologia è spesso utilizzata in edifici moderni o ristrutturati. Il calcestruzzo offre una buona resistenza ma può essere soggetto a fessurazioni e deterioramento nel tempo. Inoltre i solai in latero-cemento possono subire corrosione delle armature.

I componenti strutturali in carpenteria metallica rappresentano una scelta ottimale per rispondere a queste esigenze. La loro leggerezza, la capacità di prefabbricazione, la facilità di trasporto e montaggio in qualsiasi condizione ambientale e meteorologica, e la possibilità di riutilizzo li rendono soluzioni convenienti ed efficienti dal punto di vista economico.

Data l’estrema varietà di casistiche possibili di interventi di consolidamento di solai esistenti delle tipologie sopra menzionate, verranno presentate solo alcune delle principali soluzioni di intervento per rinforzo di solai esistenti.

Solai in legno

Ritrovarsi di fronte a solai in legno è tipicamente ordinario negli edifici in muratura. Spesso risulta necessario rinforzare le travi e l’impalcato a causa del cattivo stato di conservazione in cui versano, dovuto ad attacchi di funghi, parassiti o marcitura.
Pure esistendo svariati sistemi per aumentare la capacità portante delle travi, si possono individuare due metodologie principali, a seconda se sia più consigliabile agire sull’intradosso o l’estradosso per inserire gli elementi aggiuntivi in acciaio.

Interventi sull’intradosso

Nel caso in cui si possa effettuare l’intervento operando dal basso verso l’alto, ad esempio quando le travi lignee non hanno particolare valore estetico e dunque possono essere nascoste tramite un controsoffitto disposto all’intradosso, è possibile impiegare rinforzi in acciaio di diverse forme, dai semplici elementi piani ai profilati H, U laminati a caldo oppure con profili sottili formati a freddo a C o a sezione realizzata ad hoc, adattandoli ai casi specifici a seconda delle caratteristiche della struttura da consolidare.

Interventi sull’estradosso

Viceversa, quando non è possibile intervenire dal basso, ad esempio se risulta necessario preservare la forma originale della trave poiché di interesse storico o quando l’intradosso del solaio presenta decorazioni, oppure se il livello inferiore è abitato o in cui si svolgono comunque regolari attività o se si vuole semplicemente lasciarlo in vista, occorre intervenire dall’estradosso del solaio, solitamente disponendo profili aggiuntivi all’estradosso della trave lignea.

In questo caso è possibile non solo effettuare una semplice riparazione del solaio, ma anche aumentarne la capacità portante. Il collegamento tra il materiale vecchio e quello nuovo deve essere realizzato con sistemi adeguati, dai semplici tiranti a diversi tipi di bulloni ad alta resistenza.

Il risultato finale è un sistema composto legno-acciaio, che incrementa considerevolmente la resistenza e la rigidezza della struttura originale.

Nel consolidamento di solai lignei sono generalmente preferibili i diaframmi leggeri, di rigidezza non trascurabile, realizzati a secco, come quelli ottenuti con lamiere grecate, profili sottili formati a freddo e travi reticolari di acciaio spesso in abbinamento con pannelli a base di legno, rispetto invece a soluzioni che prevedono l’impiego di solette in calcestruzzo, le quali rischiano di incrementare notevolmente i carichi sulle strutture esistenti, spesso non trascurabili.

Tuttavia, utilizzando opportuni sistemi di connessione, è possibile incrementare notevolmente la portata dei solai in legno, ad esempio inserendo un profilo in acciaio all’estradosso della trave principale, realizzando un doppio sistema di connessione, fra il profilo e la trave in legno sottostante attraverso opportuni connettori, da una parte, e fra la trave in acciaio e una nuova soletta in calcestruzzo armato mediante pioli saldati all’estradosso del profilo.

È possibile inoltre sostituire l’orditura secondaria, originariamente costituita da travetti e tavolato in legno, con l’impiego di lamiere grecate, come illustrato nell’immagine sottostante.

...CONTINUA A LEGGERE NEL PDF IN ALLEGATO.