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Solaio in acciaio

Il solaio in acciaio per costruzioni leggere e resistenti

Tempo di lettura stimato: 6 minuti

Cosa serve sapere per progettare e calcolare correttamente i solai in acciaio: caratteristiche, struttura, tipologie e vantaggi

L’acciaio è un materiale ideale per i solai per molte ragioni: è leggero, occupa meno spazio, si installa rapidamente e offre molti altri vantaggi.

Vuoi saperne di più? Sai quando si usano e come si calcolano? In questo approfondimento trovi i concetti-base, le norme di riferimento e consigli utili su come usare i software di calcolo strutturale per gli elementi in acciaio.

Solaio in acciaio: come è fatto?

I solai in acciaio sono l’evoluzione dei solai in legno: invece delle travi portanti lignee, vengono poste delle travi portanti in acciaio (putrelle) grazie proprio alla loro capacità portante, ridotta deformabilità, durabilità nel tempo superiore ed incombustibilità.

Sono costituiti principalmente da lamiere grecate, sottili fogli di metallo (spessore da 0,4 a 3 mm) con nervature longitudinali trapezoidali, rettangolari o triangolari, formate a freddo.

Queste caratteristiche conferiscono ai solai in acciaio resistenza, funzionalità e leggerezza e li rendono una scelta adatta se si punta a riduzione degli ingombri, velocità di installazione, facilità di taglio e possibilità di creare aperture per il passaggio degli impianti.

La normativa di riferimento per la produzione delle lamiere grecate è la UNI EN 1090-1, che stabilisce i requisiti per la conformità dei componenti strutturali.

Solaio in acciaio: lo spessore

Le strutture in acciaio tendono ad avere sezioni più piccole rispetto a quelle in cemento armato. Ad esempio, un solaio con una campata di 4-5 metri, dotato di profili in acciaio posizionati a intervalli di 80-100 cm e con un tavolato superiore, può utilizzare profili alti circa 12 cm, raggiungendo uno spessore complessivo tra 15 e 18 cm.

Questo spessore può aumentare in funzione della tipologia costruttiva adottata, come nel caso dei solai con lamiera grecata.

Tipologie di solaio in acciaio

Esistono due principali famiglie di solai in acciaio:

  • i solai misti acciaio-calcestruzzo;
  • i solai interamente a secco.

Solai misti acciaio-calcestruzzo

I solai composti in acciaio e calcestruzzo sono formati da una lamiera grecata in acciaio, su cui viene colato il calcestruzzo normale o alleggerito. Durante la fase di costruzione, la lamiera funge da cassero e, una volta che il calcestruzzo si è indurito, diventa un elemento collaborante assieme all’eventuale armatura longitudinale inserita nella soletta in calcestruzzo. Poiché la semplice adesione chimica tra la lamiera e il calcestruzzo non è sufficiente, si utilizzano lavorazioni superficiali o sagome particolari per garantire una buona aderenza tra i due materiali. La progettazione dei solai misti acciaio-calcestruzzo deve seguire le NTC 2018, che richiedono verifiche allo stato limite ultimo (flessione, scorrimento, taglio e punzonamento) e agli stati limite di esercizio (fessurazione del calcestruzzo e deformabilità).

Le principali caratteristiche dei solai così composti includono:

  • leggerezza e riduzione degli ingombri;
  • velocità di realizzazione;
  • facilità di taglio e bassa suscettibilità a problemi di tolleranze;
  • semplicità nella creazione di aperture per il passaggio degli impianti.

Gli spessori della lamiera variano tra 0,7 e 1,5 mm, mentre le altezze vanno da 40 a 80 mm.

Solaio in acciaio a secco

L’edilizia a secco si distingue per l’assenza di acqua, malta, calcestruzzo e altri leganti che richiedono tempi di asciugatura. Questa tecnica si basa sull’assemblaggio di elementi prefabbricati tramite giunzioni meccaniche, incastri o viti, riducendo significativamente i tempi di costruzione. L’acciaio è tra i materiali più apprezzati per la costruzione di solai a secco grazie alla sua resistenza, leggerezza e duttilità, rendendolo particolarmente adatto in zone sismiche. La versatilità dell’acciaio, combinata con i vantaggi dei sistemi a secco, lo rende una scelta eccellente per una vasta gamma di applicazioni, dalle opere industriali alle civili, dalle nuove costruzioni agli ampliamenti e recuperi di edifici esistenti.

I solai a secco sono realizzati esclusivamente con fogli di lamiera grecata. L’ampiezza delle luci coperte dipende dallo spessore del foglio, dalla profondità delle nervature e dalla distanza tra esse. Gli impalcati cellulari, che combinano fogli di lamiera grecate con fogli di lamiera piana, sono sufficientemente rigidi da sostenere i carichi senza necessità di getti integrativi di calcestruzzo.

I solai a secco supportano i piani intermedi o le coperture degli edifici utilizzando lamiere grecate che poggiano su una sottostruttura di legno, acciaio o travi in calcestruzzo, integrata con isolanti in lana di vetro, lana di roccia o poliuretano. Questa tecnica è ampiamente adottata per le sue elevate prestazioni pratiche ed energetiche, risultando adatta sia per nuove costruzioni che per ristrutturazioni. Per la progettazione e la verifica dei solai interamente a secco bisogna seguire le NTC 2018, gli Eurocodici UNI EN 1990:2006 e UNI EN 1993-1-3.

Vantaggi dei solai a secco

I solai a secco offrono numerosi vantaggi rispetto ai sistemi tradizionali:

  • tempi di costruzione ridotti: l’uso di sistemi a secco elimina l’attesa per l’asciugatura delle componenti, accelerando il processo costruttivo;
  • risparmio economico: si riducono i costi delle componenti e della manodopera grazie alla semplicità del montaggio e dell’assemblaggio;
  • praticità: le operazioni richieste si limitano al montaggio delle strutture prefabbricate;
  • ridotto impatto ambientale: minore impatto durante la costruzione e alta riciclabilità delle componenti;
  • leggerezza e stabilità: strutture leggere che non compromettono la stabilità e la resistenza;
  • personalizzazione: i solai a secco possono essere modulati per soddisfare esigenze acustiche e termiche specifiche.

Solaio in acciaio con voltine, con tavelloni e in lamiera grecata

A seconda dell’elemento posto tra le ali inferiori o superiori dei profilati metallici, possiamo distinguere 3 tipologie di solai:

  • solaio in acciaio con voltine;
  • solaio in acciaio con tavelloni;
  • solaio in lamiera grecata.

Solaio in acciaio con voltine

I solai in acciaio con voltine hanno origini antiche: venivano utilizzati già nell’800 e si possono ammirare ancora oggi in molti edifici storici. L’orditura principale del solaio è formata da profilati metallici e da laterizi o mattoni posizionati tra le ali per realizzare l’orizzontamento. Le voltine possono essere ad intradosso curvo o piano. I profili in acciaio, solitamente a forma di “I” o a doppia “T”, sono posizionati in parallelo e fungono da supporto principale. Tra questi profili vengono inserite le voltine, elementi prefabbricati in laterizio di forma curva o piana. Queste voltine servono a sostenere il getto di calcestruzzo che viene successivamente applicato, creando una superficie solida e uniforme. Questa combinazione di materiali permette di ottenere una struttura robusta e duratura, con buone caratteristiche di isolamento termico e acustico.

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Solaio con voltine

Solai in acciaio con tavelloni

I solai in acciaio con tavelloni utilizzano una combinazione di profili metallici e tavelloni in laterizio per creare una struttura portante. I profili in acciaio sono disposti in modo regolare e tra di essi vengono posizionati i tavelloni, che sono elementi in laterizio di forma rettangolare o trapezoidale. Questi tavelloni fungono da cassaforma permanente per il getto di calcestruzzo che viene applicato sopra di essi. Una volta indurito, il calcestruzzo forma una superficie solida che integra i tavelloni e i profili in acciaio, creando un solaio stabile e resistente. Questo tipo di solaio è apprezzato per la sua rapidità di montaggio e per le buone proprietà isolanti dei tavelloni in laterizio.

Solai in lamiera grecata

I solai in lamiera grecata sono costituiti da lamiere profilate in acciaio, sulle quali viene eseguito un getto di calcestruzzo. La lamiera grecata ha una duplice funzione: durante la fase di costruzione agisce come cassaforma, supportando il calcestruzzo fresco e, una volta che il calcestruzzo si è indurito, diventa parte integrante dell’armatura del solaio. La particolare conformazione della lamiera, con le sue piegature e nervature, garantisce un’ottima aderenza tra l’acciaio e il calcestruzzo, migliorando la resistenza strutturale. Questo tipo di solaio offre diversi vantaggi, tra i quali la leggerezza, la riduzione degli ingombri, la velocità di realizzazione e la facilità di integrazione con impianti tecnici. Gli spessori delle lamiere utilizzate variano tra 0,7 e 1,5 mm, mentre le altezze variano tra 40 e 80 mm.

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Solaio in acciaio con lamiera grecata

Calcolo del solaio in acciaio

Ai solai, oltre a garantire la resistenza ai carichi verticali, è richiesta anche rigidezza nel proprio piano per distribuire correttamente le azioni orizzontali tra le strutture verticali. Il progettista deve verificare che le caratteristiche dei materiali, delle sezioni resistenti nonché i rapporti dimensionali tra le varie parti siano coerenti con tali aspettative.

A tale scopo deve verificare che:

  • le deformazioni risultino compatibili con le condizioni di esercizio del solaio e degli elementi costruttivi ed impiantistici ad esso collegati;
  • vi sia, in base alle resistenze meccaniche dei materiali, un rapporto adeguato tra la sezione delle armature di acciaio, la larghezza delle nervature in calcestruzzo, il loro interasse e lo spessore della soletta di completamento in modo che sia assicurata la rigidezza nel piano e che sia evitato il pericolo di effetti secondari indesiderati.

Puoi utilizzare il software calcolo strutturale per la progettazione e il calcolo delle strutture in acciaio: si tratta di uno strumento completo e intuitivo che semplifica notevolmente la progettazione dei solai in acciaio, garantendo al contempo precisione e conformità alle normative.

I limiti dimensionali del solaio secondo le NTC

Le varie parti del solaio devono rispettare i seguenti limiti dimensionali:

  • la larghezza delle nervature deve essere non minore di 1/8 del loro interasse e comunque non inferiore a 80 mm. Nel caso di produzione di serie in stabilimento di pannelli solaio completi, il limite può scendere a 50 mm;
  • l’interasse delle nervature deve essere non maggiore di 15 volte lo spessore della soletta;
  • la dimensione massima del blocco di laterizio non deve essere maggiore di 520 mm.

 

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