Solai a struttura lignea: le tecniche costruttive storiche

I solai a struttura lignea della tradizione edilizia italiana sono sistemi costruttivi costituiti da vari elementi, che – a seconda dei casi – sono variamente organizzati e vicendevolmente connessi (travi, travetti, impalcato ed elementi di completamento e finitura); questi solai sono inoltre inseriti all’interno di edifici a struttura muraria e vincolati alle murature in vario modo, dando quindi origine a un sistema strutturale complesso e articolato.

I solai – in tutte le loro componenti – sono inoltre testimonianze di una tradizione costruttiva storica ormai in gran parte perduta, che meritano di essere conservate; tuttavia il mutato quadro esigenziale e normativo, difetti originari di progettazione o realizzazione, o il degrado del materiale possono richiedere interventi di recupero tecnico e consolidamento strutturale.

Solai a struttura lignea della tradizione costruttiva italiana

I solai a struttura lignea della tradizione edificatoria italiana sono strutture a ordito e impalcato, ovvero sistemi costruttivi nei quali a una struttura discontinua formata da elementi lignei a prevalente sviluppo lineare (l’orditura di travi e travetti) organizzati secondo vari schemi costruttivi (tipi di orditura) si sovrappone uno strato – che può anche essere realizzato di materiali diversi dal legno – che costituisce una superficie piana continua (l’impalcato).

Entrando più nel dettaglio, nei solai lignei tradizionali si possono schematicamente identificare i seguenti elementi tecnologici:

• una struttura di travi più o meno complessa (l’orditura) che ha il compito di sostenere i carichi e trasmetterli alle murature (soddisfacendo alle esigenze di sicurezza);
• uno strato secondario (l’impalcato) che ha il compito di colmare i vuoti presenti tra gli elementi dell’orditura, sostenere i carichi su di esso applicati e trasmettendoli all’orditura (anche in questo caso soddisfacendo quindi alle esigenze di sicurezza); nei solai più rustici, l’impalcato costituisce anche il piano di calpestio del solaio, generalmente sono invece presenti altri strati ad esso sovrapposti;
• eventuali elementi di finitura e completamento intradossale (bussole, regoli coprifilo, …);
• uno strato di massetto (realizzato al di sopra dell’impalcato) con la funzione di dare massa al solaio ligneo per ridurre vibrazioni e trasmissione dei rumori e di costituire la base per la posa della pavimentazione (destinato quindi a soddisfare esigenze di benessere e di integrabilità tecnologica);
• la pavimentazione che costituisce lo strato superiore del solaio destinato al calpestio (soddisfacendo quindi principalmente esigenze di aspetto e fruibilità);
• talvolta uno strato di soffitto posto inferiormente all’orditura (esigenze di aspetto e gestione).

Tipi di orditura dei solai lignei

In funzione dell’organizzazione dell’orditura portante, i solai lignei possono essere classificati in:

• solai a singola orditura;
• solai a doppia orditura;
• solai a tripla orditura;
• solai a cassettoni;
• solai con travi più corte della luce da coprire.

Solai a singola orditura

Nei solai a singola orditura una unica serie di travi parallele è disposta di norma nella direzione di minore dimensione dell’ambiente da coprire. Questo tipo di solaio era realizzato a copertura di ambienti nei quali il minore dei lati non superava i 3÷4 m circa. La realizzazione di solai a singola era molto semplice, dal momento che non richiedeva elementi lignei di grosse dimensioni (si hanno in genere solo travetti), né particolari accorgimenti per collegare fra loro diversi ordini di travi.

Figura 1 – Solai a singola orditura di travetti. Le dimensioni dei travetti erano in genere tali da avere un rapporto tra base e altezza pari a circa 0,7 (in alto a sinistra, da Pittini 1937). Tale rapporto – già scoperto empiricamente dai costruttori – è stato successivamente dimostrato da Antoine Parent (1666-1716) essere quello che massimizza la resistenza della trave ricavabile da un tronco a sezione circolare. L’interasse fra gli elementi dell’orditura dipende invece dal tipo di materiale impiegato per la realizzazione dell’impalcato. Nel caso di elementi ricavati per segagione da travi di grossa sezione, la resistenza è invece ottimizzata aumentando l’altezza della trave. In virtù di questo – a partire dagli ultimi decenni dell’Ottocento – furono anche impiegati come elementi di orditura dei solai delle spesse tavole di legno (panconi) poste in opera di coltello (in alto a destra, da Marrullier 1910); il difetto di questa soluzione è connesso al rischio che gli elementi dell’orditura possano essere soggetti a instabilità flesso-torsionale, per questo motivo le orditure di questo tipo erano in genere controventate mediante sistemi di croci di sant’Andrea poste in piani verticali perpendicolari alla direzione dei travetti (in basso da Breymann, Lang 1885).

A dispetto della semplicità realizzativa, questo tipo di solaio ha però l’inconveniente di scaricare i carichi solo su due dei quattro muri che definiscono l’ambiente; tuttavia talvolta – ad esempio quando uno dei muri ha grandi aperture – questa caratteristica era appositamente ricercata.

Solai a doppia orditura

I solai a doppia orditura presentano due ordini di travi: le travi principali – dette anche travi “maestre” – sono in genere poste in opera secondo la direzione di minima luce del solaio a una distanza di 2÷4 m; i travetti sono posti perpendicolarmente alle travi principali. La presenza di travi nelle due direzioni consente di ripartire i carichi su tutti i muri, anche se in corrispondenza degli appoggi delle travi principali si hanno elevate concentrazioni di sforzo.

Figura 2 – Solai a doppia orditura. La sovrapposizione dei travetti alle travi principali fa sì che l’ingombro in altezza del solaio sia rilevante, aspetto particolarmente critico nei solai che presentano un sottostante soffitto piano (in alto a sinistra, da Marrullier 1910). L’interasse delle travi era in genere 2,5÷3 m, raramente si arrivava ai 4 m o si scendeva sotto i 2 m (in alto a destra, da Pittini 1937, in basso a sinistra da Marrullier 1910, in basso a destra da Levi 1903).
Il numero – e nel caso di stanze quadrate o nelle quali i lati differivano di poco anche la direzione – delle travi principali era in genere determinato dal numero e dalla posizione delle aperture nei muri portanti: si preferiva infatti evitare di avere travi principali posizionate al di sopra degli architravi di porte e finestre. Tra fine Ottocento e inizio Novecento furono anche condotti vari studi per valutare l’interasse ottimale delle travi principali. La presenza di travi principali ripartisce il solaio in più campate; i travetti potevano svilupparsi su una sola campata o su più campate, in genere al massimo due. Nei solai con due travi principali e tre campate di travetti, questi sono spesso disposti a giunti alternati, ovvero se una coppia di travetti allineati presenta il giunto su una trave, la successiva presenta il giunto sull’altra trave (vedi fig. 3); questo fa sì che le travi siano caricate in maniera analoga e che l’orditura abbia una maggiore robustezza, ovvero nel caso una trave si indebolisca o lesioni, l’altra può in parte aiutarla a sostenere il carico.

Figura 3 – Solai a doppia orditura con due travi principali. Metà dei travetti si sviluppa su due campate e i giunti di testa tra i travetti sono alternati, ovvero se una coppia di travetti allineati presenta il giunto su una trave, la successiva presenta il giunto sull’altra trave (disegno dell’autore).
I travetti di campate adiacenti possono essere messi in opera allineati o con le teste affiancate (vedi fig. 4). La soluzione con travetti allineati rende il solaio visivamente più regolare ed era l’unica impiegata nei solai che richiedevano una maggiore qualità estetica; la soluzione con teste dei travetti affiancate – meno comune – aveva il vantaggio di aumentare la lunghezza di appoggio sulla trave ed era preferita nel caso di travi principali più irregolari (ad esempio travi solo scortecciate o grossolanamente squadrate) oppure quando avevano base piuttosto ridotta ed era necessario sfruttare tutta la dimensione per garantire una lunghezza di appoggio sufficiente ai travetti. Nel caso di solai rustici – nei quali spesso si faceva ricorso ad elementi di reimpiego – talvolta i travetti di una campata proseguivano oltre, alleggerendo in parte il peso del travetto della campata adiacente e creando un piccolo momento negativo all’appoggio che riduce quello positivo in campata.

Figura 4 – Appoggio dei travetti sulla trave principale: in basso la soluzione con travetti allineati, in questo caso la lunghezza di appoggio è pari a metà della base della trave; in alto la soluzione con travetti con teste affiancate, in questo caso la lunghezza di appoggio può arrivare ad essere pari alla base della trave (disegno dell’autore).

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