SOLAIO

SOLAIO (fr. plancher; sp. techo; ted. Decke; ingl. ceiling)

I solai sono le strutture orizzontali piane che formano le separazioni tra i varî piani di un edificio e servono a sopportare i carichi permanenti e accidentali che gravano su di essi, trasmettendoli alle strutture di piedritto. A seconda dei materiali impiegati nella loro costruzione, i solai si possono classificare in tre categorie: solai di legno, solai di ferro e solai di cemento armato.

Solai di legno. - I solai di legno, un tempo unicamente usati nella costruzione degli edifici, trovano oggi, dopo l'introduzione del ferro e del cemento armato nella tecnica, scarsissima applicazione, perché facilmente preda degli incendî e troppo soggetti a deterioramento. Però l'economia che con i solai di legno è possibile realizzare nelle località dove sia costoso il trasporto del ferro dai luoghi di produzione, ma facile l'approvvigionamento del legname, fa sì che essi ancora vi siano usati.

Per piccole portate, dai 2 ai 4 metri e per sovraccarichi modesti il solaio è costituito da una serie di travicelli, generalmente con sezione di cm. 9 × 12 ÷ 12 × 18, disposti nel senso della minore dimensione dell'ambiente da coprire, a 30 ÷ 50 cm. di interasse, sostenenti un assito tli tavole dello spessore di 2,5 ÷ 3,5 cm. (fig. 1 a).

Volendo ridurne la permeabilità e la conducibilità acustica, si può costruire sul tavolato un pavimento di mattonelle su uno strato di calcinaccio (fig. 1, b, c, d) e rivestire l'intradosso del solaio con un soffitto di stuoie intonacate (fig. 1 c, d).

Per portate superiori ai 4 metri l'altezza dei travicelli risulterebbe eccessiva. Si può in tal caso sostituire ad essi dei panconi disposti a coltello, dello spessore di 6 ÷ 10 cm. e di altezza pari a tre o quattro volte lo spessore, sbadacchiati con puntelli disposti a croce di S. Andrea (figura 1 e).

Per portate superiori ai 4 ÷ 5 metri si usa il solaio composto con travi maestre, ordito di travicelli e assito. Nel senso della minore dimensione dell'ambiente si dispongono robuste travi, dette maestre, con interasse compreso generalmente fra i 3 e i 4 metri, in modo da dividere il solaio in scomparti eguali; su di esse si appoggiano i travicelli che sostengono l'assito di tavole.

L'appoggio delle travi e dei travicelli sui muri perimetrali deve verificarsi per una conveniente profondità: almeno 25 ÷ 30 cm. per le prime, 15 cm. per i secondi. Inoltre non si debbono appoggiare le travi maestre direttamente sulla muratura, ma conviene ripartire su una sezione più ampia la pressione da esse trasmessa per mezzo di un ceppo o di un concio parallelepipedo di pietra. È buona pratica ancorare le travi nella massa muraria per ottenere il collegamento dei muri perimetrali.

Per impedire che le testate delle travi immerse nella muratura imputridiscano, si usa affumicarle o catramarle o proteggerle con un rivestimento di corteccia di sughero o meglio ancora conformare l'appoggio in modo che l'aria possa sempre circolare intorno ad esse (fig. 1 f).

Solai di ferro. - I solai di ferro hanno un'ossatura di travi a ??? laminate, di ferro omogeneo, disposte parallelamente alla dimensione minore dell'ambiente, con interasse variabile in genere tra m. 0,75 e m. 1. Fra le travi possono costruirsi voltine con mattoni pieni o forati, in folio, o, per solai soggetti a forti sovraccarichi, di una testa, opportunamente rinfiancate e spianate superiormente con malta, per dar sede al pavimento (fig. 2 a). Le voltine esercitano spinte orizzontali che nei campi intermedî si elidono a due a due, ma nei campi estremi talvolta debbono essere contrastate con tiranti metallici.

Questi solai sono adatti a sostenere forti sovraccarichi, sino a 1000 kg./mq. se le voltine sono di mattoni pieni e di spessore una testa, ma presentano l'inconveniente di un peso proprio elevato (250 ÷ 280 kg./mq.) e di non avere un intradosso piano.

Per ovviare a quest'ultimo inconveniente e parzialmente al primo, si possono usare le pignatte o volterrane, laterizî speciali con cui si costruiscono piattabande fra trave e trave, con luci che possono variare tra m. 0,70 e m. 1,50. Spesso tali piattabande impostano, anziché direttamente sulle travi, su speciali laterizî, copriferri, che avvolgono le ali inferiori delle travi (fig. 2 b). Tale provvedimento serve a prevenire il pericolo che si distacchi l'intonaco della soffittura in corrispondenza delle travi.

Solai a intradosso piano si possono ottenere più semplicemente inserendo fra le travi in ferro leggieri laterizî forati, di 4 ÷ 10 cm. di spessore, detti tavelloni, che appoggiano sulle ali inferiori delle travi, rivestite dai copriferri. Superiormente ai laterizî si dispone un riempimento di materiali leggieri spianato all'altezza delle ali superiori delle travi (fig. 2 c).

Adoperando speciali copriferri a imposta rialzata si può portare il piano dei tavelloni all'altezza delle ali superiori delle travi, evitando così la necessità del riempimento; in corrispondenza del soffitto si dispongono delle sottili pianelle da 1,5 ÷ 2 cm. (fig. 2 d). Il peso proprio di questo tipo di solaio si aggira intorno ai 130 ÷ 140 kg./mq.

Per portate superiori ai 6 metri conviene appoggiare le travi, oltre che sui muri perimetrali, anche in punti intermedî su travi maestre, che possono essere travi laminate di conveniente momento d'inerzia o, meglio, travi composte (fig. 2 e, f).

Le travi debbono appoggiare sui muri per una conveniente profondità, almeno 25 ÷ 30 cm., per ridurre di quanto possibile la pressione unitaria; ove sia necessario, l'appoggio si fa avvenire con l'interposizione di un concio parallelepipedo di pietra o di una piastra di ghisa. Esse, inoltre, vanno ancorate nella muratura, per ottenere un collegamento trasversale dei muri (fig. 2 g). I solai di ferro e laterizî sono largamente usati nelle costruzioni per le loro qualità di resistenza, buona conservazione, semplicità di esecuzione, possibilità di contenere la struttura in uno spessore limitato.

Nella costruzione dei grattacieli dell'America Settentrionale, in cui sono esclusivamente adottate le travi metalliche come strutture portanti del solaio, per conferire a questo maggiore leggerezza, il piano viene costituito con una lamiera di ferro dello spessore di 4,5 ÷ 5 mm., saldata sulle ali stiperiori delle travi, disposte a circa 60 cm. di interasse. Un rivestimento di materiali isolanti provvede a diminuire la sonorità della struttura.

Altro procedimento seguito è quello d' impostare sulle ali inferiorí delle travi delle lamiere imbottite a padiglione dello spessore di 1 ÷ 1,5 mm. Su di esse viene colato un impasto cementizio armato con una leggiera rete metallica. Quest'ultimo tipo di solaio ha asonorità, coibenza e leggerezza maggiori del precedente. Il suo peso risulta di circa 90 kg. per metro quadrato.

Solai di cemento armato. - I solai di ferro, accanto ai loro pregi, presentano il gravissimo inconveniente di non offrire sufficiente sicurezza in caso d'incendio; infatti le travi di ferro a una temperatura di 600° ÷ 800° perdono la loro resistenza, s'inflettono e possono produrre la rovina della costruzione.

I solai di cemento armato sotto l'azione dell'incendio non subiscono deformazioni pericolose, né perdono la loro resistenza. Tale struttura in limiti ristretti, all'economia che si può conseguire in confronto degli altri tipi di solaio, alla rapidità con cui può procedere la costruzione, all'attitudine a resistere a forti sovraccarichi e al carico dinamico, ha dato alle loro applicazioni grandissimo sviluppo.

Per portate limitate, intorno ai 2 ÷ 3 m. il solaio viene generalmente. costituito con una semplice soletta appoggiata o incastrata agli estremi, armata inferiormente con ferri tondi disposti parallelamente alla dimensione minore della lastra. In corrispondenza delle sezioni estreme, parte dei ferri vengono rialzati per resistere ai momenti flettenti negativi (fig. 3).

Per portate superiori ai 3 metri non conviene adottare una semplice soletta, che risulterebbe di peso eccessivo. Si può invece usare o una soletta continua su travi di ferro a doppio ???, poste generalmente a interasse di circa 2 m., preferibilmente protette da un rivestimento in laterizio o in calcestruzzo, o, meglio, un solaio costituito da soletta e nervature in cemento armato (fig. 4). È questa una struttura molto rigida e resistente, ma pesante e sonora, e perciò impiegata quasi esclusivamente nelle costruzioni industriali, dove è necessario principalmente superare grandi portate con forti sovraccarichi.

Quando l'ambiente da coprire ha pianta quadrata o rettangolare non molto allungata, si può costituire il solaio mediante una piastra ad armatura incrociata, soletta munita di due armature, parallele rispettivamente all'una e all'altra dimensione dell'ambiente. La piastra ad armatura incrociata risulta più resistente di una lastra armata in un solo senso perché è capace di resistere tanto nel senso della lunghezza quanto della larghezza, e rende più efficace il collegamento dei muri perimetrali. Similmente per forti portate possono adottarsi solai a nervature incrociate, aventi cioè nervature disposte nei due sensi.

Per grandi ambienti e nei fabbricati a ossatura di cemento armato il solaio è, in genere, composto di soletta, nervature secondarie e travi principali (fig. 5). Le nervature secondarie vengono distanziate di 1 ÷ 3 metri fra loro e, nei calcoli di stabilità, sono considerate come travi a ???, per tener conto della compartecipazione della parte di soletta contigua ad esse (v. cemento armato). L'armatura è costituita da ferri di trazione disposti in corrispondenza della zona tesa e da staffe disposte in piani verticali, atte a resistere agli sforzi di taglio. Alle sezioni d'incastro le nervature sono raccordate con mensole profilate inferiormente con inclinazione non maggiore di uno di altezza per tre di base.

Le travi principali hanno sezione piena per portate sino a 10 ÷ 15 metri; per portate maggiori, sino a 25 ÷ 30 metri. possono essere a traliccio.

Anche le travi principali, come le nervature secondarie, vengono considerate nei calcoli statici come travi a ???; per assicurarsi della compartecipazione della zona adiacente di soletta bisogna però collegare questa alla trave con tondini di ferro disposti trasversalmente.

Inconvenienti di questo tipo di solaio sono l'eccessiva sonorità e la vista, poco estetica, delle nervature sull'intradosso.

Però, disponendo un piano di tavelle laterizie, armate o no, in corrispondenza della superficie inferiore delle nervature, si rende il soffitto piano, e si costituisce una camera d'aria che attenua la trasmissione dei suoni.

I solai misti di cemento armato e laterizio rappresentano oggi i tipi universalmente adottati nei fabbricati civili, perché presentano i vantaggi di una sonorità molto ridotta rispetto ai tipi già descritti, maggiore coibenza, possibilità di costruzione più rapida ed economica, permettendo una notevole riduzione di spesa per le casseforme di legno; inoltre è possibile ottenere con essi una superficie d'intradosso piana.

Il tipo più semplice si esegue usando mattoni forati comuni e disponendoli in file parallele, semplici o multiple, nel senso della dimensione minore dell'ambiente; tra le file di mattoni vengono costituite le nervature di cemento armato, dello spessore di 6 ÷ 8 cm., armate in genere con due ferri tondi, di cui uno si fa correre dritto, l'altro si rialza in corrispondenza degli appoggi, per resistere ai momenti flettenti negativi; superiormente viene gettata una soletta di calcestruzzo, generalmente di 5 cm. di spessore. Nella soletta vengono disposti dei ferri trasversali di distribuzione di 6 mm. di diametro, a intervalli di 40 ÷ 50 cm.

In prossimità degl'incastri e per una striscia di 15 ÷ 50 cm. di larghezza si abbandona l'interposizione dei laterizî e si dà sezione piena al solaio per renderlo atto a resistere ai momenti flettenti negativi.

Questi solai risultano più rigidi e più leggieri dei solai a soletta piena; il loro peso proprio varia dai 250 ai 300 kg. per metro quadrato.

Per aumentarne la leggerezza e per renderne più semplice e speditiva la costruzione, sono stati ideati molti tipi speciali di laterizî, che hanno trovato larga applicazione. Alcuni di questi tipi permettono la costruzione di solai ad armatura incrociata. Di essi riportiamo alcuni esemplari nella fig. 6 a, b, c, d, e.

Allo stesso scopo sono anche usati i tavelloni di eternit (fig. 6 f). Questi hanno lunghezza pari alla luce del solaio e sono conformati in modo da costituire il cassero dei travetti. Essi però non conferiscono al solaio sufficiente rigidità non collaborando alla resistenza come i laterizî.

Ai laterizî possono anche sostituirsi elementi costituiti da rete metallica o blocchi di calcestruzzi leggieri, quale il calcestruzzo di pomice, materiale afono e coibente che si ottiene sostituendo alla ghiaia il pietrisco di pomice, e che ha un peso specifico di 900 ÷ 1100 kg./mc., e il calcestruzzo poroso, anche esso afono e coibente, ottenuto iniettando aria in una malta di cemento, e il cui peso specifico può scendere sino a 250 kg. per metro cubo.

Si possono costruire solai senza soletta, usando laterizî con la parte superiore di maggior spessore che costituisce la zona compressa. Il loro uso si basa sulla resistenza alla compressione che il laterizio può offrire e sull'aderenza tra laterizio e calcestruzzo.

Per raggiungere maggiore economia di costruzione, specie nei riguardi delle armature di legname, sono stati brevettati tipi di solai da comporsí con travetti gettati in cantiere e poi posti in opera uno accanto all'altro e collegati con malta di cemento. Il loro impiego non si è però diffuso, perché con essi viene a mancare la monoliticità che è il pregio fondamentale delle strutture di cemento armato.

I costruttori nordamericani usano anche costituire di cemento armato il piano del solaio sostenuto dalle travi metalliche, tendendo su queste, distanziate di circa 60 cm., una rete metallica, su cui viene gettata una soletta di calcestruzzo di 5 ÷ 8 cm. Al disotto delle travi viene costituita una soffittatura con rete metallica e intonaco (fig. 7 a). Un tipo particolare di rete metallica è la cosiddetta lamiera stirata, usata largamente anche in Italia, e che si ottiene da un lamierino nel quale si praticano opportuni intagli e che poi viene stirato.

Per luci maggiori di 60 cm. la rete viene disposta a formare una voltina impostata sulle ali inferiori delle travi. Su di essa è gettato un calcestruzzo ricco di cemento, oppure su entrambe le facce viene costituito un rivestimento con una miscela di cemento e sabbia (fig. 7 b). Superiormente si spiana con materiale leggiero di riempimento. Il peso di tali solai scende sino a 125 kg. per metro quadrato.

Un tipo particolare di solaio in cemento armato è il solaio a fungo, costituito da una lastra di spessore costante, senza nervature, portata da pilastri (fig. 8). La parte superiore di questi è conformata a capitello di larghezza sufficiente per contenere entro un limite accettabile gli sforzi di taglio che lungo il suo contorno sollecitano la soletta.

La soletta è armata inferiormente con due ordini di ferri che collegano i pilastri e con ferri diagonali, come indica la fig. 8. In corrispondenza dei momenti flettenti negativi i ferri vengono rialzati verso il piano superiore.

Può anche adottarsi, più semplicemente, la disposizione dei ferri in due sole direzioni, parallele alle direzioni delle pilastrate, e tenuti più accostati in corrispondenza dei pilastri.

I pilastri possono essere a sezione circolare o poligonale e sono provvisti in genere di armatura cerchiante.

I vantaggi che si attribuiscono a tale tipo di solaio sono: facilità di esecuzione, economia di armature in legname, grande luminosità degli ambienti, migliore utilizzazione dell'altezza disponibile per i varî piani consentendo spessori minimi. Richiede però una quantità di ferro maggiore rispetto ai tipi con soletta e nervatura.

Bibl.: C. Guidi, Lezioni sulla scienza delle costruzioni, parte 3ª, Torino 1928; L. Santarella, Il cemento armato, II, Milano 1931; F. Masi, Case in acciaio, Milano 1933.