Solai misti: un utile strumento di calcolo

Consolidamento solai: Beamcad+ affronta il calcolo dell'insieme trave-connettori-soletta

Il consolidamento dei solai è da sempre un argomento d’attualità. Come si sa il patrimonio edilizio italiano è costituito in maggioranza da edifici vetusti e in cui gli interventi di refitting saranno, sempre che non lo siano già, la maggioranza delle attività in ambito edilizio. Nuove tecnologie, soprattutto con l’aiuto del settore chimico, si affacciano sul mercato per fornire soluzioni moderne ai problemi di sempre ma ci sono sistemi di quarant’anni fa ancora utilizzati, come la piolatura dei travetti esistenti in acciaio o legno rendendoli collaboranti a solette di calcestruzzo armato.

Nel tempo anche la normativa del settore ha fatto passi avanti, spinta dalle ricerche accademiche, e si è resa più complessa, richiedendo al tecnico analisi a volte non così semplici.
Uno strumento di calcolo utile per questa tipologia di solai è Beamcad+, in grado di affrontare il calcolo dell’insieme trave-connettori-soletta con una analisi ad elementi finiti pur mantenendo un semplice approccio bidimensionale, come si è sempre fatto per i solai.
L’analisi tiene conto delle indicazioni di NTC 2018 e degli Eurocodici relativi a c.a. acciaio e legno, considerando puntellamenti in fase di getto, la rigidezza dei pioli, effetti viscosi, etc, sia nel caso di strutture nuove che nel caso di esistenti.

Solaio in legno-cls con connettori

Sono verificabili le sezioni miste composte da travetti in legno rettangolari e circolari, con soletta rettangolare in legno, rettangolare in c.a. e a T in c.a. I connettori possono essere a barra piegata, di tipo commerciale, di tipo generico o costituiti da viti.
Il software verifica il solaio con riguardo sia agli stati limite ultimi (verifiche di resistenza) che agli stati limite di esercizio (deformazioni).
I valori kmod, kdef e γM sono desunti dalle preferenze di verifica in funzione del tipo di materiale, della classe di servizio e della durata del carico, variabile a seconda del tipo di combinazione di verifica.

È inoltre possibile specificare i valori γM per il materiale legno e un incremento del valore di kdef per considerare legno massiccio posto in opera con umidità prossima alla saturazione, in accordo a EN1995-1-1 §3.2(4).
La trave in legno viene verificata a SLU per pressoflessione, taglio e compressione ortogonale alla fibra. Viene verificata a SLE per deformabilità a breve e lungo termine
A causa della mancata planarità della sezione mista dovuta alla deformabilità tagliante dei connettori, le verifiche vengono condotte separatamente per ogni concio di trave e soletta e per ogni connettore.

Le verifiche sono condotte agli stati limite considerando i due istanti temporali T0 e T∞.
A tempo iniziale si trascurano gli effetti viscosi e il ritiro della soletta in calcestruzzo (se presente). Le sollecitazioni utili alla verifica allo stato limite ultimo vengono calcolate considerando la rigidezza a taglio Ku dei connettori. Per le verifiche allo stato limite di esercizio si considera invece la rigidezza KSer. Qualora il solaio non sia puntellato in fase di getto, il peso proprio andrà a gravare sulla sola trave in legno.
A tempo finale vengono considerati gli effetti viscosi sulla soletta e sulla trave ed il ritiro.
Viene considerata la verifica presso/tenso flessione della soletta, nonché a taglio longitudinale in SLU e della tensione in SLE.

Qualora il connettore adottato sia di tipo commerciale, le rigidezze KSer e Ku saranno quelle definite nei dati dei connettori. Se il connettore è del tipo barra verticale o vite, la rigidezza kSer è calcolata come per spinotti (EN 1995-1-1 §7.1).
Nel caso di connettori a vite, il diametro è assunto pari al diametro efficace in funzione della penetrazione del gambo della vite nella trave in legno, considerando il valore di KSer variabile a seconda che la soletta sia in legno o calcestruzzo.
Le rigidezze dei connettori vengono inoltre moltiplicate da un ulteriore coefficiente che considera la deformabilità della trave e della soletta con un valore di kDef appropriato.

Solaio in acciaio-cls con connettori

Le verifiche per la tipologia di solaio in acciaio con connettori e soletta collaborante hanno alcune particolarità.
I connettori sono assunti rigidi al taglio, con una pari rotazione tra soletta e trave. Tale modello permette di simulare adeguatamente variazioni della rigidezza della soletta in condizione fessurata, oltre che alle curvature e alle sollecitazioni iperstatiche derivanti dall’azione del ritiro a tempo infinito.

Sono verificabili le sezioni miste composte da travi in acciaio di tipo HE, IPE, INP, Elettrosaldato, Cassone, Tubo rettangolare, UAP, UPN, Z, con soletta collaborante rettangolare in c.a., a T in c.a. e mista lamiera grecata/c.a. ordita parallelamente e ortogonalmente alla trave. Nel caso di tubi rettangolari, sono verificate le sezioni laminate o conformi a UNI 10219. Sono utilizzabili i connettori a piolo o di tipo generico.

Vengono condotte le verifiche per i profili che risultano in classe 1,2,3,4 a flessione, taglio e sforzo normale, compresa instabilità a presso/tensoflessione anche considerando lo svergolamento per carico all’intradosso o estradosso a scelta dell’utente. Sempre a scelta dell’utente è disponibile la verifica allo Stato limite ultimo con metodo elastico o plastico.
E’ verificata inoltre la deformabilità in Stato limite di esercizio e la fessurazione della soletta
Pioli o connettori, sia generici che commerciali, sono verificati nella loro duttilità e possono essere anche esistenti.

Oltre a queste verifiche sono effettuati diversi controlli per ridurre i rischi di errore da parte dell’operatore ed avere una pratica operativa fluida, come notifiche in caso di sollevamento sull’appoggio, controlli dimensionali, copri ferri, etc.

Lo scopo è affinare la conoscenza per garantire livelli di sicurezza adeguati

La ricerca e il progresso tecnologico spingono il normatore a proporre metodi di calcolo sempre più sofisticati. Lo scopo è sempre quello di affinare la conoscenza dei fenomeni per garantire dei livelli di sicurezza adeguati.
Siamo convinti che solo strumenti di calcolo adeguati e affidabili e che consentono di gestire ampie casistiche senza la necessità di legarsi a tecnologie proprietarie, possano assicurare ai tecnici autonomia, competitività e sicurezza.