Sfondellamento solai laterocementizi. Quando si presenta il fenomeno?

La valutazione e l’eventuale prevenzione di fenomeni di sfondellamento solai laterocementizi assumono oggi considerevole rilievo visto il patrimonio edilizio esistente e l’elevata percentuale di fabbricati che presentano solai realizzati con le tecniche descritte. Esula da questo testo la trattazione del controllo qualità materiali e corretta esecuzione in opera, ma s’intende fornire un quadro di alcune delle possibili cause di sfondellamento, onde fornire qualche suggerimento per eseguire corrette diagnosi su fabbricati esistenti.

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Le possibili cause di sfondellamento solai laterocementizi possono essere ricondotte a macro-categorie cosi inquadrate:

1. frecce elastiche e inelastiche del solaio eccessive o non valutate in sede progettuale;
2. azioni esterne e/o coazioni dovute a schemi statici derivati da vincoli e comportamenti statici effettivi non schematizzati nella progettazione del solaio;
3. forte ossidazione delle barre inferiori di armatura con innesco dell’espulsione dei fondelli in laterizio (evento probabile soprattutto se le armature sono inserite in scanalature degli elementi in laterizio);
4. eccesso di carichi appesi all’intradosso del solaio.

I primi tre punti sono quelli più rilevanti al fine di comprendere il fenomeno, ma sono anche quelli più difficili da valutare in anticipo al fine di esprimere un giudizio sullo stato di consistenza di un solaio con un semplice esame visivo.

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Sfondellamento solai laterocementizi. In che modo la normativa ha supportato la progettazione?

Relativamente alle frecce elastiche e inelastiche eccessive o non valutate in sede progettuale; azioni esterne/coazioni dovute a schemi statici derivati da vincoli e comportamenti non schematizzati nella progettazione del solaio, occorre ricordare l’evoluzione delle normative in materia di calcolo e progettazioni dei solai laterocementizi:

• Nel d.m. 30 maggio 1972, al punto 5.3.4 si indicava che “…lo spessore dei solai, che non siano di semplice copertura non deve essere inferiore a 1/30 della luce e in nessun caso inferiore a 8 cm”.
• Con il d.m. 27 luglio 1985 tale rapporto era ridotto a 1/25 tra la luce di calcolo (1/30 solo per solai a travetti precompressi) e l’obbligo, in assenza di soletta in calcestruzzo (solai cosiddetti “rasati”), di prevedere una nervatura di ripartizione per quelli aventi luce maggiore di 4,5 metri.
• Le attuali norme tecniche non indicano limiti in modo esplicito, ma richiedono una verifica diretta di deformabilità.

Tali cogenti prescrizioni non erano esplicitamente riportate nelle norme in precedenza vigenti; pertanto i progettisti potevano limitarsi a verificare le geometrie strutturali di un solaio sulla base del soddisfacimento delle tensioni (ammissibili) nei materiali, lasciando le verifiche sulla limitazione delle inflessioni elastiche a una sorta di applicazione volontaria basata prevalentemente sul buon senso o l’esperienza diretta. Spesso il dimensionamento era semplicemente frutto dell’applicazione degli abachi proposti dai manuali dei produttori.

Le motivazioni che spinsero il legislatore (dal 1972) a inserire prescrizioni cogenti in merito a spessori minimi e limitazioni di deflessione erano evidentemente legati a:

• limitare le deformazioni/vibrazioni dei solai;
• ridistribuire il più possibile carichi concentrati e deformazioni trasversali in virtù del fatto che il calcolo del solaio difficilmente teneva conto delle deformazioni del complesso strutturale (Fig.1);
• cautelarsi dagli effetti di deformazioni viscose a lungo termine.

Quando si verifica il fenomeno di sfondellamento solai laterocementizi?

Osservando le reali deformazioni di un campo di solaio tipo (in un telaio in c.a.), è del tutto evidente che, per congruenza, si creano sollecitazioni parassite di compressione e taglio nei laterizi; tali effetti sono tanto più elevati, tanto maggiore saranno le deformazioni del solaio stesso (Fig.2) e tanto maggiori tanto e più deformabile la struttura nel suo complesso.

Nella pratica progettuale corrente, è noto che un solaio è calcolato come elemento singolo monodimensionale (a meno non si tratti di un solaio con travetti incrociati) su una o più luci secondo lo schema di appoggi effettivamente presenti; la valutazione di effetti secondari di tipo torsionale non è presa in conto.

È facile intuire come tali sollecitazioni possano comprimere trasversalmente le pignatte, provocando azioni di compressione indesiderate e non controllabili, fino al limite della espulsione del fondello della pignatta per superamento della capacità di compressione del laterizio stesso. Risulta evidente come il fenomeno descritto può essere causa di sfondellamento dei solai laterocementizi.

Un altro punto da focalizzare legato alla progettazione dei solai è il nodo strutturale ove questi sono orditi parallelamente alle strutture principali che presentano maggiore rigidezza: è il caso di solai paralleli a travi di bordo in c.a.

Laddove non sia presente un collegamento di armatura (cappa superiore), la differenza di freccia elastica/inelastica a lungo termine comporta l’insorgere di momenti flettenti parassiti che, se non tenuti da apposite armature (ad esempio per mancanza di cappa armata superiore) tendono a generare lesioni parallele al solaio; lesioni usualmente localizzate in corrispondenza del primo travetto di solaio (Fig.3).

La stessa problematica può essere dovuta alla presenza di muri divisori all’intradosso del solaio; soprattutto per deformazioni viscose a lungo termine, solai poco performanti possono letteralmente “adagiarsi” su tali murature, facendole diventare a tutti gli effetti murature semiportanti.

L’effetto locale sul solaio è ancora una volta quello di creare tensioni trasversali indesiderate, con possibilità di indurre sollecitazioni non volute sulla componente debole del solaio stesso, ovvero la pignatta (Fig.4) e portare a fenomeni di sfondellamento solai laterocementizi.

Una esemplificazione di come fenomeni di coazione indesiderati possano provocare sfondellamenti è il caso dell’incendio; infatti in quel caso elevati gradienti termici generano elevate dilatazioni (confinate lateralmente e longitudinalmente) con conseguente compressione localizzata e relativa rottura dei fondelli di laterizio (Fig.5).

Naturalmente lo sfondellamento dovuto alla presenza di carichi appesi risulta possibile in quei casi solo ove il carico sia tale da risultare pregiudizievole per il superamento della resistenza a trazione delle cartelle in laterizio;è bene chiarire comunque che le usuali appensioni ai solai di singoli e leggeri punti luce, di controsoffitti leggeri o oggetti di limitate dimensioni e peso non possono essere causa di sfondellamento.

Articolo originariamente pubblicato su Ingegneri.cc

Recupero e consolidamento dei solai