I solai latero-cementizi ed il metodo

A08
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Liborio Cavaleri, Vitalba Accidenti
I solai latero-cementizi ed il metodo
semiprobabilistico agli stati limite
Gli sviluppi alla luce del recente D.M. 2008
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I edizione: giugno 2012
INDICE
1
Generalità ................................................................................................ 1
2
Principali prescrizioni normative ........................................................ 6
3
Criteri di progetto ................................................................................ 12
3.1
Schemi di calcolo ................................................................................. 13
3.2
Progetto dell’altezza ............................................................................. 16
3.3
Inviluppo dei momenti ......................................................................... 19
3.4
Verifica delle sezioni di estremità e fascia piena ................................. 21
3.5
Verifica a taglio (par. 4.1.2.1.3.1 del D.M. 2008)................................ 23
4
Il calcolo di un solaio multi-campata .................................................. 26
4.1
Analisi dei carichi ................................................................................ 26
4.2
Schemi di calcolo ................................................................................. 31
4.3
Verifica dell’altezza e progetto dell’armatura ..................................... 33
4.4
Progetto dell’armatura superiore nella sezione D ................................ 37
4.5
Progetto dell’armatura superiore nella sezione C della campata CD ... 40
4.6
Progetto dell’armatura superiore nella sezione C della campata BC ... 42
4.7
Progetto dell’armatura superiore nelle sezioni A e B della campata AB .
.............................................................................................................. 43
4.8
Diagrammi dei momenti resistenti e dei momenti di calcolo .............. 45
4.9
Verifica a taglio e verifica ad effetto arco-tirante ................................ 49
4.10
Lunghezze di ancoraggio ..................................................................... 53
4.11
Lunghezze di sovrapposizione ............................................................. 54
4.12
Distinta dei ferri di armatura ................................................................ 55
Allegato – Tabelle per il progetto/verifica di sezioni rettangolari inflesse .... 56
Bibliografia .......................................................................................................... 71
V
Liborio Cavaleri, Vitalba Accidenti
1
Generalità
I solai costituiscono una delle unità tecnologiche cosiddette di “partizione
interna orizzontale”. Essi
hanno la funzione di assicurare una separazione
orizzontale degli ambienti dal punto di vista fisico, ottico, acustico e termico in
base alle diverse destinazioni d’uso, e di garantire l’equilibrio statico tramite
l’apparecchiatura costruttiva e consentire l’installazione di impianti utili allo
svolgimento delle attività d’utenza.
Dal punto di vista strutturale, il solaio deve assolvere le seguenti funzioni:
•
sostegno del peso proprio e di quello dei carichi di esercizio ed
accidentali;
•
supporto del soffitto che può essere aderente o appeso;
•
collegamento ed incatenamento dei muri perimetrali (o dei telai
perimetrali), in modo da costituire un insieme scatolare in grado di
resistere meglio alla spinta del vento e delle azioni sismiche;
•
distribuzione delle azioni orizzontali tra le strutture verticali (C419).
Dal punto di vista del comfort ambientale il solaio deve:
•
assicurare una coibenza acustica soddisfacente, soprattutto per i solai
intermedi di edifici multipiano;
•
assicurare una buona coibenza termica, soprattutto per i solai di
copertura;
Infine il solaio deve avere un’adeguata resistenza in caso d’incendio.
I primi solai furono in legno (Fig. 1). Una soluzione costruttivamente facile,
ma che generalmente prevedeva spessori utili elevati, alta deformabilità
meccanica, facilità di usura per effetto di agenti esterni, scarse caratteristiche di
isolamento termico ed acustico, facilità di incendio.
La normativa vigente (D.M. 14 gennaio 2008) prevede che i solai in legno
siano integrati all’estradosso da un getto di completamento in cls di spessore
1
1
cementizi
ed il metodoed
semiprobabilistico
agli stati limite agli stati limite
I solai
latero–cementizi
il metodo semiprobabilistico
2I solai latero
non inferiore ai 40 mm, dotato di un’armatura di ripartizione a maglia
incrociata, che conferisca loro rigidità. Per rendere solidale la soletta con la
restante parte del solaio possono essere utilizzati dei connettori a taglio.
I solai in legno hanno però una scarsa capacità di collegamento con la restante
struttura portante e ciò li rende poco adatti per costruzioni in zona sismica.
Travi principali
Travi secondarie
Tavolato
a)
b)
Figura 1 – Solaio in legno: a) intradosso; b) schema strutturale.
Questi solai, usati fin dall’antichità, hanno lasciato il posto nei primi anni del
Novecento a quelli costituiti da travi metalliche e laterizi e poco dopo a quelli in
latero-cemento costituiti da c.a. normale o precompresso e blocchi forati in
laterizio.
Lo schema costruttivo di questo tipo di solai è molto simile a quello dei solai
in legno, dove le travi principali sono sostituite dai travetti in c.a. gettati in opera
o prefabbricati e il tavolato e le travi secondarie, su cui viene posata la
pavimentazione, sono sostituiti da una soletta in c.a.
Il vuoto che restava tra le travi, nei solai in legno, è riempito da elementi di
laterizio che così garantiscono la uniformità dell’intradosso.
In relazione alla modalità d’esecuzione distinguiamo due tipi di solai laterocementizi:
2
Liborio Cavaleri,
Vitalba Accidenti3
1. Genralità
•
Solai gettati in opera:
I blocchi di laterizio ed il c.a. vengono posizionati su un impalcato di
sostegno provvisorio (Fig. 2) che viene smontato non appena il
conglomerato ha raggiunto una resistenza meccanica sufficiente
(comunque non prima di 28 giorni). Dopo aver sistemato tutti i blocchi e
prima di procedere con il getto di completamento di calcestruzzo, si
posizionano i ferri di armatura ricorrendo all’uso di distanziatori o di
sistemi equivalenti in modo da assicurare che, nella fase di getto stesso, i
ferri mantengano una corretta disposizione.
•
Solai con travetti prefabbricati:
L’onere maggiore, nella realizzazione di un solaio totalmente gettato in
opera è la carpenteria, cioè la costruzione dell’impalcato ligneo
provvisorio. Per ovviare a questo inconveniente sono stati ideati i solai
con travetti prefabbricati in cemento armato o cemento armato
precompresso (Fig. 3). I travetti, a seconda delle loro caratteristiche,
hanno capacità portanti più o meno elevate e sono in grado, quindi, di
sostenere da soli il peso dei laterizi e del getto di completamento in
calcestruzzo, aiutati solo da elementi provvisionali rompitratta situati ad
intervalli regolari. Rispetto al solaio gettato in opera, conservano
comunque una discreta flessibilità di adattamento anche a fabbricati di
pianta complessa.
3
cementizi
ed il metodoed
semiprobabilistico
agli stati limite agli stati limite
I solai
latero–cementizi
il metodo semiprobabilistico
4I solai latero
Figura 2 – Solaio misto in c.a. e laterizio gettato in opera
a)
b)
Figura 3 – Solai con travetti prefabbricati a traliccio (a) e precompressi (b).
In base alla funzione assolta dai laterizi si distinguono solai con blocchi di
laterizio collaboranti e solai con blocchi di laterizio non collaboranti. In Fig 4 si
riporta un esempio di tali tipologie.
b)
a)
Figura 4 – Esempio di blocchi collaboranti (a) e blocchi non collaboranti (b).
4
Liborio Cavaleri,
Vitalba Accidenti5
1. Genralità
I blocchi non collaboranti hanno funzione di alleggerimento; in unione con il
calcestruzzo di completamento le pareti laterali dei blocchi e la parete
orizzontale superiore possono, se è garantita una perfetta aderenza con il
calcestruzzo, partecipare alla resistenza alle forze di taglio e all’aumento della
rigidezza flessionale rispettivamente.
I blocchi collaboranti hanno invece funzione statica in collaborazione con il
conglomerato; essi partecipano alla definizione della sezione resistente ai fini
delle verifiche agli stati limite di esercizio e ultimi, nonché delle deformazioni.
In Fig. 5 è riportato un diagramma a blocchi che sintetizza la classificazione
prima effettuata:
con blocchi collaboranti e non
con blocchi collaboranti e non
Figura 5 – Classificazione dei solai latero-cementizi.
Nel seguito verranno trattati i solai gettati in opera o con travetti non
precompressi e blocchi non collaboranti.
5