Solai in ferro

Autore testo e disegno: Laura Buonanno e Pietro Copani

Il materiale comunemente usato nella realizzazione dei cosiddetti solai di ferro è l'acciaio; l'alluminio e le sue leghe sono in genere preferiti per la realizzazione di coperture non praticabili, questo a causa delle non eccezionali qualità meccaniche di questo materiale, oltre ai costi di produzione troppo elevati.
Il calcolo della sezione adeguata è dato dalla relazione s = M/W dove s è il carico di sicurezza a trazione dell'acciaio, M il massimo momento flettente, e W il momento resistente. Noto W, attraverso le tabelle relative ai profili metallici che forniscono le principali caratteristiche statiche e le dimensioni dei diversi tipi di trave, si sceglierà il profilo più adeguato al caso.
Il principio costruttivo di riferimento è quello del telaio o dell'architrave elastico. In caso di luci notevoli si ricorre ad orditi composti di travi principali e secondarie, cercando il più possibile di limitare lo spessore complessivo del solaio. La giunzione fra travi primarie e secondarie avviene per saldatura, chiodatura o bullonatura. Gli elementi principali dell'ordito devono essere solidali con l'apparecchiatura portante verticale; nel caso in cui questa sia costituita da una scatola muraria, secondo le prescrizioni del D.M. (Lavori Pubblici) del 20 novembre 1987, deve essere interposto un cordolo di cls. cementizio armato di ripartizione dei carichi concentrati, dimensionato e armato in base ai carichi e alle sollecitazioni trasmesse.
Ai fini della sicurezza e resistenza al fuoco tutte le parti d'acciaio devono essere adeguatamente protette con rivestimenti isolanti o vernici specifiche.
Classificheremo i solai metallici in due sotto categorie:
solai in acciaio e laterizio
solai in lamiera d'acciaio
 
Solai in acciaio e laterizio
In questa dicitura sono compresi diversi tipi costruttivi.
Le travi, dette anche putrelle, più usate nella realizzazione di questo genere di solaio sono le travi con profilo a doppia T, perché offrono le migliori prestazioni statiche per il tipo di sollecitazione cui sono sottoposte. Le putrelle possono essere anche a parete alleggerita: travi cave, reticolari, a traliccio leggero (quest'ultimo tipo presenta l'anima realizzata con tondino piegato). Le travi reticolari e a traliccio alleggerito offrono il vantaggio dell'attrezzabilità all'interno dello spessore normale del solaio.
Nella posa in opera le travi con chiave all'estremità sono alternate a quelle sprovviste; tutte sono collegate fra loro tramite tiranti posti in testata, nel caso in cui una trave superi la lunghezza di 5 m ci saranno dei tiranti intermedi ad una distanza non superiore ai 2,50 m. Tutte le forature per il passaggio di tiranti e chiavi sono fatte prima della messa in opera e preventivamente trattate con protettivi anticorrosivi.
I solai tradizionali erano realizzati tramite l'inserimento, nell'ala inferiore della purtella, di voltine di mattoni pieni o forati; di volterrane (speciali piattabande in laterizio); o tavelloni. La soluzione che prevede l'uso di tavelloni è ancora utilizzata specialmente negli interventi di ristrutturazione.
I tavelloni sono laterizi forati con uno spessore compreso tra 4 e 8 cm, la loro lunghezza determina l'interasse delle putrelle. Prima della posa dei tavelloni è preferibile interporre un copriferro in laterizio, che vada a coprire l'ala inferiore della trave; quest'espediente è consigliato sia per evitare fessurazioni dovute ai diversi coefficienti di dilatazione termica dei materiali costituenti i due diversi elementi, sia per evitare il ristagno di umidità sulla faccia inferiore dell'ala della trave cui è dovuto, con il passare del tempo, l'evidenziarsi sull'intonaco della presenza della trave. Sia le tavelle sia le volterrane possono essere sostituite da elementi analoghi realizzati in cls.
Il riempimento fino all'ala superiore della putrella è realizzato con malta magra e inerti leggeri (pietra pomice, scorie di fornace), su di esso è poi prevista la posa della pavimentazione. Al fine di alleggerire il solaio si può interporre una seconda tavella, poggiata su speciali copriferri, in modo da lasciare un'intercapedine fra le due, su questa sarà poi colato il riempimento di malta.
Per quanto riguarda l'intradosso la finitura può essere realizzata o con intonaco o con la realizzazione di un controsoffitto appeso direttamente alle putrelle. Nel caso si opti per l'intonaco deve essere prima steso uno strato di malta cementizia.
 
Solai in lamiera d'acciaio
In questa categoria rientrano tre metodologie di realizzazione del solaio:
il solaio montato a secco;
il solaio in piastra di cls. portante;
il solaio in lamiera d'acciaio portante.
In quest'ordine di solai la lamiera d'acciaio è utilizzata come parte dell'impalcato. Si adoperano lamiere dello spessore di 1 - 2 mm; sagomate a freddo mediante stampaggio o piegatura alla pressa; per evitare ossidazioni e limitare il deterioramento sono spesso zincate. La grecatura garantisce la resistenza della lamiera; eventualmente, per aumentarne la rigidezza, sono inserite delle costolature mentre l'altezza e la profondità del profilo influisce sulle capacità portanti. Nel caso in cui la lamiera non sia autoportante è necessario un ordito secondario. L'orditura principale a travi d'acciaio facilita l'attrezzabilità del solaio.
Tutti i solai in lamiera metallica presentano l'inconveniente dell'elevata sonorità; al fine di evitare tale disagio deve essere previsto l'isolamento attraverso la realizzazione di un controsoffitto, o con l'applicazione di uno strato isolante sull'intradosso.
 
Solaio montato a secco
In questa soluzione, rapida e semplice da realizzare, i fogli di lamiera grecata, della grandezza di 70 - 100 cm, sono posati ortogonalmente su travi a doppio T e fissati con saldatura, viti autofilettate o bulloni separati. Fra loro le lamiere sono bloccate con chiodi ad espansione o con tracciatura e ribattitura dei bordi.
Prima di procedere con l'orizzontamento estradossale, le greche possono essere riempite con materiale fonoassorbente sciolto al fine di migliorare le prestazioni acustiche. Il piano di calpestio è ottenuto con l'applicazione di doghe di metallo o legno, giuntate o fissate alla lamiera con graffe, su cui sarà poi messo in opera la pavimentazione o un rivestimento di gomma o tessuto.
 
Solaio in piastra di cls. portante
La lamiera grecata, di spessore anche inferiore ad 1 mm, funge da cassaforma a perdere. Dopo aver posto una rete elettrosaldata come strato di ripartizione dei carichi, si procede col getto di cls. che va a riempire le scanalature e oltre fino a creare una soletta di 5 cm. La solidarizzazione tra lamiera e cls. può essere migliorata con perni e bugnature. Il peso della soletta può essere alleggerito con l'inserimento di elementi di alleggerimento.
Sulla soletta si procede ad applicare direttamente il tipo di finitura prescelto.
 
Solaio in lamiera d'acciaio portante
In questo caso la soletta di cls. colata sulla lamiera svolge il ruolo di ripartizione dei carichi, protezione dal fuoco e isolamento acustico. Lo spessore e la sagoma della lamiera dipendono dal tipo di carico cui il solaio sarà sottoposto; in ogni caso lo spessore di cls. non dovrà essere inferiore a 5 cm, e se necessario si potrà inserire la rete elettrosaldata di ripartizione. Tra la lamiera e la soletta potrà essere inserito uno strato di materiale isolante.
 
Fonte testo:
R. Capomolla, S. Mornati, C. Vittori, Volte, solai e coperture, Roma 1995.