Irrigidimento solai esistenti: quando e come eseguirlo?

Irrigidimento solai esistenti: quando e come eseguirlo?

Nell’analisi strutturale di un edificio esistente in muratura, le attuali norme tecniche chiedono la valutazione della rigidezza dei solai per comprendere la sua reale azione di diaframma utile al buon comportamento scatolare della struttura.

L’analisi della deformabilità e delle capacità residue di resistenza potranno eventualmente comportare la necessità di un consolidamento statico a cui può associarsi un intervento di irrigidimento solai esistenti per limitare la deformazione dell’impalcato e migliorare la trasmissione degli sforzi sulle pareti durante l’azione sismica.

In particolare la progettazione antisismica descritta al par. 7.2.1 delle NTC18 sostiene che la struttura abbia i requisiti di simmetria in pianta quando «[] ciascun orizzontamento ha una rigidezza nel proprio piano tanto maggiore della corrispondente rigidezza degli elementi strutturali verticali da potersi assumere che la sua deformazione in pianta influenzi in modo trascurabile la distribuzione delle azioni sismiche tra questi ultimi e ha resistenza sufficiente a garantire l’efficacia di tale distribuzione []».

Come dire che, a differenza di quanto richiedevano al medesimo punto le precedenti NTC08, non è conveniente ricercare ad ogni costo l’infinita rigidezza, bensì intervenire per migliorarla soprattutto su solai molto deformabili. Infatti, ad eccezione dei solai di tipologia moderna in laterocemento, i quali nella maggior parte dei casi già comprensivi di una soletta estradossale di irrigidimento, il problema dell’eccessiva deformabilità interessa prevalentemente solai pre-moderni in putrelle e voltini (o tavelloni) e gli antichi solai lignei. In particolare quest’ultimi, molto deformabili, necessitano di un efficace incremento di irrigidimento.

Vediamo quanto e come intervenire.

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Irrigidimento solai esistenti: come procedere?

Il DPCM 09/02/2011, normativa tecnica molto importante che tratta la valutazione della sicurezza sismica degli edifici storici sotto vincolo di tutela, ricorda che «[…] il ruolo dei solai nel comportamento sismico delle costruzioni in muratura è quello di trasferire le azioni orizzontali di loro competenza alle pareti disposte nella direzione parallela al sisma […] I solai devono essere efficacemente collegati alle pareti murarie, attraverso un appoggio […] inoltre essi possono costituire un ulteriore vincolo per le pareti sollecitate da azioni ortogonali al proprio piano []»

Per capire che prima di essere irrigidito, il solaio ha bisogno che siano analizzati e migliorati i collegamenti delle sue travi alle pareti di appoggio, mediante vincoli che eliminino il pericolo di sfilamento durante l’azione sismica. Nel caso di un solaio in legno, questo può avvenire per esempio mediante inserimento di puntuali presidi metallici (Figura 1, come esempio di possibilità di intervento).

irrigidimento solai esistenti

Fig.1_Esempio di modalità di intervento per migliorare le connessioni alle pareti delle travi di un solaio esistente_©Prof. R. Nelva

L’irrigidimento solai esistenti dipende dalla tipologia di solaio esistente. I solai pre-moderni come quelli in putrelle e tavelloni (o voltini) potranno essere irrigiditi solitamente con l’inserimento di una soletta in calcestruzzo (meglio alleggerito) armata con rete metallica o in fibra di vetro. L’intervento acquisisce un senso unicamente se la soletta diventa collaborante con le putrelle mediante applicazione di pioli metallici su di esse, e se viene connessa a tutte le pareti perimetrali mediante connessioni puntuali della tipologia a coda di rondine. Occorre sempre valutare l’aumento di masse sismiche derivante da questa soluzione di irrigidimento all’interno del comportamento dinamico complessivo della struttura.

In figura 2 è presente l’esempio di un solaio in legno (ma la tecnica è valida anche per solai in putelle e voltini o tavelloni) consolidato con soletta collaborante in c.a. mediante l’inserimento dei pioli metallici sull’estradosso delle travi, punto 6. E’ possibile individuare al punto 5 l’esempio di ancoraggio della soletta alla muratura perimetrale mediante inserimento di armatura metallica della medesima forma della coda di rondine all’interno dello scasso murario puntuale, oppure al punto 9 mediante inghisaggio diretto di barra metallica alla parete perimetrale, con un opportuno passo. In entrambe le soluzioni le armature di ancoraggio saranno sovrapposte alla rete elettrosaldata della soletta.

Irrigidimento solai esistenti

Fig.2_Esempio di solaio in legno. Immagine tratta dal cap.12 Interventi di recupero in edifici in muratura (autore Ing. Alessandro Grazzini) – Manuale del recupero edilizio (Austra e Nelva), Maggioli 2017

Diversificate risultano invece le soluzioni di irrigidimento solai esistenti per gli antichi solai in legno, qualora siano ancora nelle condizioni statiche per essere riutilizzati. Oltre al medesimo intervento riguardante la soletta in cls collaborante («[…] gli effetti di tale intervento vanno valutati in relazione alle specifiche esigenze di conservazione»), esistono soluzioni più tradizionali applicabili a secco quale la posa di un doppio o triplo tavolato incrociato, eventualmente reso anche collaborante con la trave mediante l’inserimento di connettori (Figura 3). Queste ultime soluzioni risultano sicuramente più compatibili con le originarie tecniche costruttive e apportano meno masse sismiche alla struttura.

Irrigidimento solai esistenti

Fig.3_Soluzioni a secco per l’irrigidimento di solai lignei esistenti e per il loro collegamento al perimetro di murature, anche con tessitura in pietra_©Prof. R. Nelva

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Irrigidimento solai esistenti. Quanto irrigidire?

Le vecchie NTC08 richiedevano al par. 7.2.2 che, ai fini della simmetria planimetrica, «[] gli orizzontamenti possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano rispetto agli elementi verticali e sufficientemente resistenti. []» Un out out piuttosto rigido, in cui si richiedeva tassativamente un adeguamento dei vecchi solai alla stessa rigidezza di un moderno impalcato in laterocemento.

«[] Gli orizzontamenti possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano, a condizione che siano realizzati in cemento armato, oppure in latero-cemento con soletta in c.a. di almeno 40 mm di spessore, o in struttura mista con soletta in cemento armato di almeno 50 mm di spessore collegata da connettori a taglio opportunamente dimensionati agli elementi strutturali in acciaio o in legno e purché le aperture presenti non ne riducano significativamente la rigidezza []».

Sebbene quest’ultima affermazione risulti ancora presente e valida al par. 7.2.6 delle attuali NTC18, tuttavia è fortunatamente cambiato l’obiettivo finale limitandosi ad un miglioramento della rigidezza dell’impalcato. Poichè in molti casi questo “accanimento terapeutico” poteva comportare interventi invasivi e aumento delle masse sismiche. Come in ogni progetto di consolidamento e miglioramento sismico sul patrimonio edilizio esistente, ogni soluzione deve essere valutata e rapportata nel rispetto della tipologia edilizia.

«[] Per le suddette ragioni risulta utile un limitato irrigidimento dei solai, di cui vanno valutati gli effetti, a cui si associa inevitabilmente un aumento della resistenza degli elementi. Solo in casi particolari risulta invece necessario un irrigidimento significativo dei solai nel proprio piano, con l’obiettivo di ripartire l’azione sismica tra le diverse pareti; nella maggior parte dei casi questa ripartizione porta a concentrare le forze sugli elementi più rigidi, anticipandone la rottura, e sugli elementi perimetrali, nel caso d’irregolarità planimetriche con accentuazione degli effetti torsionali []» (DPCM 09/02/2011).

Fortunatamente le attuali NTC18 hanno di fatto eliminato nei parametri della simmetria la dicitura “infinitamente rigido”, prevedendo interventi graduali alle criticità e ai limiti della struttura, nella direzione di far prevalere le soluzioni di miglioramento sismico rispetto all’adeguamento, spesso difficilmente perseguibile sull’esistente.

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Assegnista di ricerca presso il Dipartimento di Ingegneria Strutturale, Edile e Geotecnica del Politecnico di Torino, i sui temi di ricerca sono il consolidamento strutturale e miglioramento sismico degli edifici in muratura, la diagnostica applicata allo studio delle vulnerabilità strutturali degli edifici monumentali, le prove sperimentali per la compatibilità dei materiali consolidanti applicati alle murature storiche. Autore di oltre 50 pubblicazioni su riviste e atti di congressi nazionali e internazionali. Svolge docenza nei corsi di Scienza delle Costruzioni, Analisi e Verifica delle Strutture Esistenti, e in diversi seminari e workshop di formazione professionale. Precedentemente ha fatto parte per 12 anni del Progetto La Venaria Reale all’interno del team di professionisti che ha progettato e diretto i lavori di restauro della Reggia di Venaria Reale, oltre a seguire per conto della Soprintendenza diversi cantieri di restauro in Piemonte. Fa parte della Commissione Protezione Civile dell’Ordine degli Ingegneri di Torino, con la quale ha partecipato alla compilazione delle schede Aedes per l’agibilità post-sisma in Emilia e in Centro Italia. E’ stato responsabile scientifico dello studio delle vulnerabilità sismiche delle chiese di Sant’Agostino e Santa Maria delle Grazie ad Amatrice, all’interno di un protocollo d’intesa che il Politecnico di Torino ha firmato con il Segretariato Mibact Lazio, la Soprintendenza di Rieti, l’Ufficio del Soprintendente Speciale, la Curia di Rieti.

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