Solaio

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Indice

Definizioni

Struttura di un edificio che divide un piano dall'altro, facendo da copertura per il piano sottostante e da base per quello soprastante[1].
Struttura piana orizzontale che forma la copertura e soprattutto il sostegno dei piani intermedi degli edifici[2].

Descrizione

Parte della costruzione in grado di assolvere a due funzioni principali:

Per tale motivo, il solaio ha una geometria simile ad una superficie piana, con giacitura approssimabile ad un piano orizzontale ed uno spessore pressoché costante. Elementi curvi, che si discostano da questo andamento, sono di solito designati con nomi diversi: falde, volte, gusci, tensostrutture, ecc.

Con riferimento alla scomposizione tecnologica, ed in funzione del suo compito architettonico all'interno della costruzione, i solai possono essere:

  1. solai interni se separano due ambienti interni; in tal caso appartengono all'unità tecnologica delle partizioni interne orizzontali;
  2. solai a terra se separano la costruzione dal terreno; in questo caso appartengono all'unità tecnologica delle chiusure orizzontali inferiori;
  3. solai su spazi aperti se separano un ambiente interno da uno esterno (si escludono quindi logge e balconi); i solai appartengono all'UT delle chiusure orizzontali su spazi aperti;
  4. solai di copertura se separano un ambiente interno dalla volta celeste (si escludono quindi i tetti a falde); in questo caso appartengono all'unità tecnologica delle chiusure superiori.

Dal punto di vista strutturale, sempre in riferimento al sistema tecnologico, un solaio appartiene all'unità tecnologica delle strutture in elevazione orizzontali; se ha il compito di trasferire il carico al terreno, allora si parla più propriamente di platee.

Un solaio può quindi essere suddiviso in tre parti fondamentali:

  1. una parte al rustico, coincidente con la parte strutturale, che nel Piano di classificazione SfB, alla Tavola 1 viene individuato con il codice 23 per i solai interni, e con il codice 27 per le coperture;
  2. una parte di completamento, dove alla struttura resistente vengono aggiunti altri elementi (il massetto, strati isolanti, ecc.), in grado di assolvere funzioni diverse da quella portante, che sono distinte dai codici 33 (solai interni), 35 (controsoffitti) e 37 (coperture) nella suddetta Tavola 1;
  3. una parte di finitura, dove si aggiungono gli ultimi elementi che conferiranno al solaio il suo aspetto definitivo, denotati con i codici 43 (solai interni), 45 (soffitti) e 47 (coperture).

Opera al rustico

La parte al rustico del solaio, che ne costituisce la struttura meccanicamente resistente, può essere realizzata in molti modi.
Dal punto di vista della tecnica costruttiva, possono distinguersi principalmente:

Dal punto di vista del comportamento strutturale invece si evidenziano due tipi diversi:

  • solai monolitici;
  • solai a travetti.

I solai monolitici sono caratterizzati da un'unica piastra di spessore costante che assorbe le sollecitazioni meccaniche. Di solito, i solai monolitici sono realizzati in calcestruzzo armato creando un solettone uniformemente resistente; è anche possibile - per solai di ridotte dimensioni - creare una piastra in acciaio. Alcune volte la piastra può presentare degli irrigidimenti in una o due direzioni: in questo caso si parla di solai nervati ad unica orditura o, se le nervature sono disposte su linee tra loro perpendicolari, a doppia orditura.
Molto meno diffusi sono i solai monolitici in legno composti da assi resi solidali tra loro attraverso chiodature.
I solai monolitici hanno il pregio di essere uniformemente resistenti, cioè di non avere punti di maggiore debolezza strutturale, ma sono anche molto pesanti a causa della quantità di materiale che viene impiegata per realizzarli.

I solai a travetti sono invece caratterizzati da una serie di travi di piccole dimensioni (da cui il termine travetto) posti parallelamente tra loro e con un interasse modesto (da 50 cm per il calcestruzzo armato a 90 cm per i solai in acciaio e tavelle, fino a 160÷180 cm per solai in acciaio con lamiera grecata), che sorreggono un piano orizzontale realizzato in differenti modalità, e detto:

  • soletta o caldana se costruito in calcestruzzo armato;
  • tavolato se in legno;
  • pianellato se in pianelle di laterizio;

alcune volte tra i travetti viene realizzata una vera e propria volta in laterizio detta volterrana, non particolarmente diffusi, e comunque appartenenti alla tradizione costruttiva del passato.
Di solito i travetti sono orditi in un'unica direzione (solai a semplice orditura); più raramente sono realizzati con travetti in due direzioni differenti, che si intersecano ad angolo retto (solai a doppia orditura).

Si noti che dal punto di vista strutturale, non c'è differenza tra solai, balconi e logge, in quanto tutti vengono classificati come strutture di elevazione orizzontale; questa differenza è significativa solo dal punto di vista architettonico.

Comportamento strutturale

Un solaio deve assolvere a due principali funzioni strutturali:

  • resistere ai carichi statici verticali, dovuti al peso delle cose che vi si trovano sopra, e trasferire tali pesi ad altre parti della struttura, che a loro volta scaricheranno sul terreno tramite le fondazioni;
  • formare un piano rigido (detto spesso piano sismico) in grado di trasferire le spinte orizzontali, originate dal vento e/o dai terremoti, a tutte le strutture verticali, facendole compartecipare alla resistenza globale della costruzione.

Non tutti i solai devono necessariamente costituire un piano sismico: gli smonti intermedi delle scale, per esempio, sono di solito sismicamente trascurati e non partecipano alla distribuzione delle spinte.
Per resistere ai carichi verticali, il solaio viene principalmente sollecitato a flessione ed a taglio; i solai trasferiscono poi le sollecitazioni ad altre strutture orizzontali o direttamente a quelle verticali, con cui sono vincolati.
Se il vincolo interessa solo un lato del solaio, allora questo è detto a sbalzo o a mensola; i balconi sono un tipico esempio di solaio a sbalzo.

Per resistere alle spinte orizzontali, e costituire un piano sismico, il solaio deve avere una elevata rigidezza flessionale, cioè - sotto l'azione della spinta orizzontale - non deve flettersi, ma deve rimanere piano e trasferire così la spinta a tutte le strutture verticali.

Di solito i solai sono vincolati su due lati, tra di loro opposti, poggiandosi o su due travi o su due muri portanti. Nel caso di solai a semplice orditura, questo schema permette di poggiare ogni travetto su un'altra struttura, che funge da appoggio o da incastro (a seconda della tipologia di vincolo): in tale caso si parla di struttura appoggiata-appoggiata o incastrata-incastrata. Spesso, il vincolo che si viene a formare tra il travetto e la struttura a cui è solidale si comporta come una via di mezzo tra un appoggio ed un incastro: in tal caso si parla di semi-incastro.
I solai a doppia orditura necessitano di avere appoggi sui quattro lati: due lati opposti costituiranno il vincolo della prima famiglia di travetti, e i restanti due (anch'essi opposti) saranno il vincolo del restante gruppo di travetti.
I solai monolitici possono avere condizioni di vincolo molto varie perché, comportandosi da piastra, possono essere sorretti - ad esempio - da una coppia di strutture poste a L, oppure ai quattro vertici da pilastri, e naturalmente da tutte le configurazioni che lo rendono almeno isostatico.

Il dimensionamento di un solaio varia in funzione del tipo e della tecnica costruttiva.
Per il dimensionamento dei solai a semplice orditura, vedi la relativa voce.

Opere di completamento

Le opere di completamento di un solaio dipendono da:

  • il tipo di solaio (interno, a terra, su spazi aperti, di copertura)
  • il lato del solaio (intradosso o estradosso)

Solai interni

I solai interni sono elementi di separazione tra due ambienti interni; principalmente, oltre al compito strutturale affidato all'opera al rustico, hanno la funzione di:

  • isolare termicamente gli ambienti: quando gli ambienti sono a differenti temperature di progetto; ciò accade, ad esempio, quando un appartamento si trova al di sopra di un locale cantinato non riscaldato;
  • isolare acusticamente gli ambienti: quando l'ambiente che si trova al di sopra del solaio è frequentato da persone, ed è possibile che queste producano un rumore da calpestio;
  • consentire il passaggio degli impianti: è spesso necessario che, al di sotto dello strato di finitura, corrano tubi di alimentazione dell'acqua (idrosanitaria e/o per la climatizzazione), di smaltimento dei liquidi, o corrugati per gli impianti elettrici di qualsiasi genere.

Per tali motivi, al di sopra della soletta o del getto monolitico, viene realizzato un secondo strato di completamento che ha il compito di:

  • aumentare leggermente la rigidezza del solaio, limitandone la flessione (soprattutto per i solai in legno);
  • portare il calpestio alla quota desiderata;
  • aumentare la resistenza termica totale;
  • aumentare la il fonoisolamento;
  • ospitare gli impianti che devono correre a pavimento.
Tubazioni da inserire nel massetto

Normalmente, il completamento è ottenuto creando uno strato compatto detto massetto dello spessore di circa 8÷12 cm.
La presenza del massetto - che viene realizzato di solito con un getto di calcestruzzo, ma che anticamente poteva anche essere costituito da uno strato di materiale di risulta proveniente da altre demolizioni - aumenta il carico sul solaio; per tale motivo, soprattutto se l'opera al rustico non è particolarmente resistente, si cerca di limitarne lo spessore e/o il peso, utilizzando aggregati leggeri come pomici o argilla espansa. In tal caso si parla di massetto alleggerito.
Lo spessore, che si cerca sempre di minimizzare, non può però scendere al di sotto di 7÷8 cm: infatti, se si considerano i diametri delle tubazioni che deve ospitare (circa 20 mm per i corrugati destinati agli impianti elettrici; circa 50 mm per le tubazioni di scarico delle acque grigie; circa 25 mm per i tubi coibentati di carico dell'acqua per il riscaldamento; circa 70 mm per le scatole sifonate di raccolta degli scarichi), e le immancabili sovrapposizioni che occorre realizzare soprattutto in prossimità di bagni e cucine, si ottiene proprio il valore di 75 mm (sovrapposizione scarico/tubo per il riscaldamento).
Un solaio con un massetto di circa 8 cm non permette di ottenere né un buon isolamento acustico da calpestio né una efficace resistenza termica: nel caso in cui un solaio deve raggiungere un livello prestazionale più elevato, occorre aggiungere sopra il massetto uno strato di pannelli assorbenti e isolanti dello spessore che varia da circa 10 mm (pannello fonoassorbente ed isolante termico) a sezioni più elevate di 2, 3 o anche 4 cm (pannelli solo isolanti). Al di sopra di questi, si realizza quindi un secondo massetto più sottile dello spessore di 40 mm, in calcestruzzo armato, tale da costituire un sandwich a tre strati:

  1. il massetto porta impianti di 70 mm;
  2. il pannello fonoassorbente (da 10 mm in su);
  3. il massetto galleggiante di 40 mm.

Nel caso di solai fonoassorbenti, il massetto superiore, sul quale poi verrà realizzato lo strato di finitura, si trova a galleggiare sul pannello: in questo modo ogni rumore - provocato ad esempio da un oggetto che cade a terra - farà vibrare il massetto superiore, ma le sue vibrazioni saranno smorzate dal pannello assorbente che le trasmetterà solo in bassissima percentuale al massetto sottostante. Lo svantaggio di questo sistema consiste sia nell'incrementare i pesi (che devono essere contenuti utilizzando massetti alleggeriti) sia nell'aumentare lo spessore dello strato di completamento, che cresce di 5 cm.

Sul lato opposto, al di sotto dell'opera al rustico, lo strato di completamento ha il compito di:

  • coprire l'opera al rustico, sia per evitare di vedere le parti della struttura - che possono essere antiestetiche - sia per proteggerla (dall'umidità, da eventuali ambienti acidi o salini, dal fuoco in caso di incendio);
  • ospitare eventuali canalizzazioni di impianti, come canaline elettriche, condotti dell'aria condizionata, tubazioni;
  • aumentare la resistenza termica del solaio;
  • avere proprietà fonoassorbenti e/o fonoisolanti per migliorare la risposta acustica dell'ambiente sottostante e/o per evitare che rumori aerei dal basso arrivino a disturbare l'ambiente sovrastante.

Le possibili opere di completamento che possono realizzarsi sono sostanzialmente due:

  1. intonacatura, per i solai in calcestruzzo armato o solai in acciaio e tavelloni;
  2. controsoffittatura, per tutte le tipologie di solaio.

La prima soluzione si ottiene realizzando uno strato di intonaco direttamente a contatto con l'opera al rustico, per uno spessore che va da 10 a 20 mm; questo permette di coprire le strutture sovrastanti, ma non ha quasi nessuna resistenza termica, fonoisolamento/fonoassorbimento, e non permette di far correre impianti di alcun genere. Ha però il grande vantaggio di non aggiungere quasi alcuno spessore al solaio permettendo di risparmiare spazio interno, ed è anche più leggero (diminuisce quindi il carico sulla struttura).

La seconda soluzione si ottiene invece realizzando un controsoffitto, cioè una superficie più bassa dell'intradosso del solaio, che può assumere le configurazioni geometriche più varie, realizzata in diversi materiali e pendinata - cioè "appesa" al solaio - attraverso dei tiranti.
Lo spazio che si forma tra questa superficie e la parte al rustico del solaio può essere occupata dagli impianti, anche di dimensioni considerevoli (sempre che l'altezza del locale lo consenta), mentre sulle pannellature che costituiscono il controsoffitto possono essere messi in opera speciali materassini che ne aumentano la resistenza termica. Gli stessi pannelli del controsoffitto possono avere una o più caratteristiche utili, quali: un'elevata resistenza termica, potere fonoassorbente e/o fonoisolante, elevata resistenza REI.
Lo svantaggio del controsoffitto è quello di consumare più spazio, di aumentare il peso sul solaio, e di essere più costoso di un intonaco.

(da completare)

Voci correlate

Note

  1. [Sabatini & Coletti, 2010.]Sabatini & Coletti (2010).
    Dizionario della lingua italiana. Rizzoli Larousse. Show in Bibliography
  2. Voce solaio dell'Enciclopedia on line Treccani.


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