Intervento di recupero di solai lignei con rinforzo intradossale ed estradossale

Nell’ambito degli interventi di miglioramento sismico di aggregati edilizi e più in generale di fabbricati storici, particolare importanza hanno gli interventi sui solai, soprattutto se questi non presentano caratteristiche di rigidezza e di vincolo che consentano l’auspicato comportamento scatolare dell’apparato murario.

Sono infatti ben noti in letteratura e purtroppo sono stati ampiamente osservati nei recenti terremoti i cinematismi delle murature che, se non adeguatamente contrastati, possono portare al ribaltamento di ampie porzioni di muratura con conseguenze gravi sull’intera stabilità del fabbricato.

Spesso i solai dell’edificato storico sono di tipo ligneo e frequentemente si manifesta la necessità di eseguire opere di consolidamento, tendenzialmente per aumentarne la portata; per motivi che vanno dalla necessità di non aumentare i pesi permanenti strutturali fino all’obbligo urbanistico di conservazione tipologica, le strutture lignee devono essere conservate 

Nel presente articolo vengono esposti una serie di interventi di consolidamento di solai lignei sia di tipo intradossale che estradossale, contestualizzandoli all’interno di un più complessivo recupero e miglioramento sismico di un piccolo fabbricato esistente in aggregato.

L’esempio che qui verrà esposto parte da alcuni presupposti di tipo normativo e logistico, qui esposti necessariamente per meglio comprendere le scelte progettuali in termini di recupero strutturale:

• Vi era necessità normativa di conservazione delle tipologie di solaio ligneo (intervento di risanamento conservativo con mantenimento delle tipologie strutturali esistenti, in particolare degli orizzontamenti).
• Non vi erano esigenze estetiche o richieste della progettazione architettonica relativamente al mantenimento a vista dei solai lignei (che infatti sono stati controsoffittati); il che ha fatto optare per interventi di consolidamento strutturale di tipo intradossale per quanto attiene le orditure primarie ed estradossali per le secondarie. 
• L’intervento di recupero era previsto con cantierizzazione sull’intero fabbricato, in assenza di interferenze di ulteriori attività, il che ha consentito di meglio scegliere le tipologie di intervento in funzione anche del rapporto costo di intervento/efficacia dell’intervento.

Come già accennato l’intervento era classificato di miglioramento sismico sull’interno fabbricato (parte di un agglomerato edilizio storico); per tale motivo, preliminarmente fu eseguita una analisi complessiva dell’esistente con rilievo geometrico strutturale di dettaglio, sia della componente verticale (murature portanti), sia degli orizzontamenti. 

In Figura 1  e Figura 2 si riporta un estratto del rilievo critico strutturale nel quale sono evidenziate le informazioni necessarie per il successivo progetto di consolidamento, quali senso di orditura solai, tipologia, posizione e dimensioni elementi lignei principali, quadro fessurativo e dei dissesti:

Figura 1: Rilievo geometrico strutturale: pianta piano terra

Figura 2: Rilievo geometrico strutturale e del quadro fessurativo: sezione trasversale

Il rilievo geometrico strutturale è stato integrato dal rilievo di tipo materico necessario alla classificazione di tutti i materiali costituenti la struttura e finalizzato alla definizione delle tipologie murarie inserite nelle verifiche di tipo numerico.

Gli interventi specifici sui solai sono poi stati definiti progettualmente sia in relazione alla capacità statica ai carichi verticali, adeguati alle nuove stratigrafie, sia in relazione al complessivo intervento di miglioramento.

Relativamente alle scelte progettuali, si vogliono focalizzare alcuni aspetti legati alla possibilità di utilizzare i solai per migliorare complessivamente la risposta sismica degli edifici o di parti di essi (peraltro come specificatamente previsto al cap. 8 delle Norme Tecniche sulle costruzioni).

Interventi sui solai per adeguamento ai carichi verticali 

Gli interventi di consolidamento ed adeguamento ai carichi verticali dei solai di tipo ligneo sono stati eseguiti mediante affiancamento di profili metallici alle travi principali, con realizzazione di soletta collaborante per quanto attiene i travetti, soluzione progettuale che risultava compatibile con le premesse architettoniche e logistiche di cui si è detto. 

Figura 3 : Intervento intradossale con accoppiamento di elementi metallici a trave principale in legno

Per quanto riguarda il rinforzo in accoppiamento tra le travi principali lignee e i nuovi profili in acciaio, la scelta progettuale è stata quella di affidare tutti i carichi permanenti e variabili ai soli profili in acciaio; tale ipotesi progettuale oltre ad essere la più cautelativa, parte dal presupposto che in fase di cantiere, ove vengano rimossi tutti i pavimenti e sostituite le tavelle, la trave in legno viene scaricata ed una volta accoppiata con gli elementi in acciaio, per ovvie questioni di diverso modulo di elasticità (circa un ordine di grandezza ), le travi in acciaio saranno quelle che ricevono quasi tutto il carico.

ATTENZIONE

Una particolare attenzione esecutiva deve essere posta a far sì che i travetti trovino effettivo appoggio sui profili metallici recuperando la differenza di quota derivante dalle deformazioni permanenti che usualmente presentano le travi in legno; in questi casi occorre provvedere con l’inserimento di adeguati spessori in legno avvitati ai travetti a compensare tali differenze di quota.

Anche in situazioni di consolidamento in accoppiamento come quella descritta, occorre prestare attenzione al dettaglio di appoggio delle nuove travi metalliche al fine di garantire la tenuta dello stesso, in virtù delle concentrazioni di sforzi locali che vanno applicati alla muratura; nell’esempio che si sta descrivendo, le murature erano particolarmente scadenti è pertanto è stato prescritto un dettaglio di consolidamento locale come quello di Figura 6 (o quello di Figura 7 laddove si interveniva al di fuori di appoggi già esistenti ed era pertanto possibile operare sul muro senza problemi).

Per quanto attiene il consolidamento dei travetti, questo è stato previsto con la tecnica dell’inserimento di connettori a secco. In questo caso specifico, data la presenza di travetti di dimensione anche molto ristretta si è ritenuto necessario operare una preliminare sostituzione di alcuni di essi al fine di avere larghezze adeguate all’esecuzione delle connessioni senza correre il rischio di indurre fessurazioni longitudinali all’elemento ligneo.

Le usuali prescrizioni progettuali che debbono essere indicate sugli elaborati progettuali derivano dal calcolo statico che definirà compiutamente il numero dei connettori e devono comprendere:

• Tipo connettore 
• Passo connettori
• Prescrizioni eventuali sullo sfalsamento planimetrico degli stessi per evitare la creazione di fessurazioni longitudinali e la necessità o meno di eseguire pre-fori nella travi nel caso di connettori avvitati
• Prescrizioni per l’eventuale puntellazione provvisoria dei travetti nella fase di presa del calcestruzzo 

Una esemplificazione di tipologia di prescrizione progettuale di posa è quella riportata nella  Figura 8 e nella tabella sottostante:

....CONTINUA.

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Il presente articolo è parzialmente estratto dal libro “Recupero e consolidamento dei solai “– Maggioli Editore -2019 dello stesso autore.