L’analisi dei carichi di solai e tamponature è il passo iniziale per la progettazione e il calcolo strutturale di un edificio. In quest’articolo ti mostro come calcolare il carico permanente strutturale e non strutturale degli elementi orizzontali (solai di impalcato e di copertura) e degli elementi verticali (pareti di tamponamento, parapetti, elementi divisori interni).
L’analisi dei carichi è una delle fasi preliminari più importanti dell’intero processo di analisi strutturale degli edifici. Lo scopo è calcolare il carico per unità di superficie, lunghezza o volume considerando tutti i carichi agenti sulla struttura (carichi permanenti strutturali, carichi permanenti non strutturali, carichi accidentali).
Alla fine dell’articolo potrai scaricare gratuitamente una risorsa utility che ti permetterà di eseguire l’analisi dei carichi dei solai in latero cemento e delle tamponature. Dovrai solo compilare i campi editabili e il calcolo avverrà in automatico. Potrai scaricare la risorsa tra pochi minuti. Nel frattempo continua a leggere l’articolo.
Analisi dei carichi dei solai: 4 passaggi fondamentali
L’analisi dei carichi consente di calcolare i carichi permanenti strutturali e non strutturali. Tali carichi rappresenteranno i carichi statici e le masse sismiche da considerare nel calcolo dei modi di vibrare dell’edificio e nella valutazione dell’azione sismica.
Commettere errori in fase di analisi dei carichi vuol dire compromettere la validità dell’intero calcolo strutturale. Tale operazione va pertanto eseguita con attenzione.
Per eseguire al meglio l’analisi dei carichi senza commettere errori ti elenco quattro passaggi fondamentali. Inoltre grazie alla risorsa utility scaricabile alla fine dell’articolo, l’analisi dei carichi diventerà un’operazione semplice e veloce.
1. Analisi dei carichi: larghezza del modulo in funzione dell’orditura
Per eseguire l’analisi dei carichi dei solai in maniera corretta, a prescindere dalla tecnologia costruttiva (legno, acciaio, calcestruzzo armato), la prima operazione da compiere è individuare la larghezza del modulo che si ripete nella direzione ortogonale alla direzione di orditura del solaio. Per modulo si intende la porzione di solaio, di lunghezza pari all’interasse delle travi o dei travetti, che si ripete uguale a se stessa.
Solai a singola orditura
Se il solaio è a singola orditura, cioè con travi portanti o travetti orditi in una sola direzione, è sufficiente individuare il modulo che si ripete nella direzione ortogonale alla direzione dell’orditura. Nella direzione dell’orditura verrà considerata una fascia di lunghezza unitaria.
Nell’immagine seguente puoi vedere il caso di un solaio latero-cementizio e due possibili moduli che includono uno o due travetti.
E’ una scelta del progettista quale modulo considerare. Solitamente si considera un modulo che includa due travetti quando l’interasse dei travetti è di 50 cm. In tal caso il modulo avrà lunghezza pari a un metro.
Solai a doppia orditura
Se il solaio è a doppia orditura, realizzato per esempio con travi principali in una direzione e travi secondarie nella direzione ortogonale, il modulo avrà larghezza pari all’interasse delle travi principali e lunghezza pari all’interasse della travi secondarie.
2. Analisi dei carichi: spessori e pesi unitari
Una volta individuato il modulo del solaio oggetto dell’analisi dei carichi, il passo successivo è calcolare il peso totale del singolo modulo tenendo conto della sezione del solaio e dei pesi per unità di volume dei materiali.
Il peso del solaio si otterrà moltiplicando a seconda dei casi:
- il peso dell’unità di volume di ciascun materiale per il corrispondente volume incluso nel modulo considerato (esempio: soletta, travetti, pignatte etc.);
- il peso dell’unità di superficie degli strati presenti per la superficie del modulo (esempio: pavimento, isolante, manto di tegole etc.).
Carico permanente strutturale e non strutturale
E’ bene distinguere il peso del solaio in due aliquote:
- carico permanente strutturale (G1k): comprende il peso degli elementi strutturali. Per un solaio latero-cementizio sarà composto da soletta, travetti e pignatte o elementi di alleggerimento;
- carico permanente non strutturale (G2k): comprende il peso degli elementi portati. Per esempio: intonaco all’intradosso del solaio, massetto e pavimento all’estradosso del solaio, isolante e manto di tegole per un solaio di copertura etc.
Distinguere le due aliquote di carichi permanenti strutturali e non strutturali sarà utile per applicare nel modo corretto i coefficienti parziali γG1 e γG2 prescritti dalle NTC2018. Te li riporto nell’immagine seguente:
NOTA: per i carichi permanenti non strutturali le NTC2018 prescrivono di utilizzare un coefficiente γG2 = 1.5. Se però i carichi permanenti non strutturali sono ben definiti in fase di progetto, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per carichi permanenti strutturali, ovvero si potrà utilizzare γG2 = 1.3 in sostituzione di γG2 = 1.5.
Unità di misura di dimensioni e pesi
Nell’analisi dei carichi bisogna porre attenzione alle unità di misura per evitare di commettere errori. Probabilmente alcuni pesi unitari saranno estrapolati dalle schede tecniche dei prodotti ed espressi in kg/mq, altri saranno estrapolati dalla tabella dei materiali della Normativa tecnica e saranno espressi in kN/mq.
Bisognerà convertire i pesi unitari nell’unità di misura scelta per il peso finale, solitamente kN/mq. Stesso discorso vale per gli spessori e le dimensioni degli elementi che potranno essere espressi in centimetri, millimetri o metri e andranno convertiti nell’unità di misura scelta, solitamente metri.
3. Analisi dei carichi: peso del solaio per unità di superficie
Una volta noto il peso totale del modulo di solaio analizzato, bisognerà calcolare il peso per unità di superficie dividendo il peso calcolato per la superficie del modulo.
Può accadere che la superficie del modulo abbia valore unitario (1 mq) come nel caso in cui i travetti siano ad interasse di 50 cm e venga considerato un modulo di larghezza pari a due campi di travetti e lunghezza pari a 1 metro. In tal caso il peso del modulo rappresenterà già il peso per unità di superficie.
Diversamente si potrebbe avere il caso in cui gli interassi delle travi o dei travetti siano maggiori o minori di 50 cm. In tal caso la superficie del modulo non sarà pari ad un metro quadro e bisognerà dividere il peso del modulo per la superficie per ottenere il valore corretto.
Ti riporto degli esempi:
- solaio a singola orditura con interasse dei travetti pari a 0.60 m: il modulo composto da due campi di travetti sarà largo 1.20 m e lungo 1 m. La superficie del modulo sarà 1.20 x 1 = 1.20 mq;
- solaio a doppia orditura con interasse delle travi principali pari a 1.2 m e interasse delle travi secondarie pari a 0.6 m. Il modulo avrà larghezza pari a 1.20 m e lunghezza pari a 0.60 m. La superficie del modulo sarà 1.20 x 0.60 = 0.72 mq.
Dividendo il peso della porzione di solaio considerata per la superficie del modulo, si otterrà il peso per unità di superficie da utilizzare per il calcolo strutturale.
4. Analisi dei carichi: peso degli elementi divisori interni (tramezzi)
Il carico permanente non strutturale del solaio dovrà essere comprensivo del peso degli elementi divisori interni ovvero dei tramezzi. Il peso dei tramezzi potrà essere assunto pari ad un carico equivalente per unità di superficie, uniformemente distribuito, a condizione che il solaio abbia capacità di ripartire trasversalmente i carichi. Tale ipotesi può ritenersi soddisfatta per solai latero-cementizi dotati di soletta con rete elettrosaldata di ripartizione .
Le NTC2018 prescrivono di utilizzare un valore del carico uniformemente distribuito g2 trasmesso dai tramezzi da scegliere in funzione del peso proprio per unità di lunghezza G2 delle partizioni dalla seguente tabella:
Per individuare il valore di g2 da utilizzare bisogna quindi eseguire l’analisi dei carichi dei tramezzi, considerando la stratigrafia dei materiali di cui sono costituiti. All’interno della risorsa utility che potrai scaricare a breve, potrai eseguire l’analisi dei carichi dei tramezzi e in automatico sarà calcolata l’incidenza tramezzi g2 corrispondente.
Nel caso di tramezzi interni con peso maggiore di 5 kN/m, bisognerà considerare la loro effettiva posizione in pianta sul solaio, applicando il peso effettivo a metro lineare.
Pesi dei materiali e carichi accidentali: le tabelle delle NTC2018
La Normativa tecnica fornisce delle indicazioni di massima sui pesi dei materiali da utilizzare in fase di analisi dei carichi e sui carichi accidentali. Ti riporto la tabella 3.1.I delle NTC2018 nell’immagine seguente.
Scarica la risorsa utility per l’analisi dei carichi di solai e tamponature
Come promesso, ti allego di seguito la risorsa utility che ti permetterà di eseguire l’analisi dei carichi dei solai, dei tramezzi e delle tamponature in maniera molto agevole. Puoi vedere le schermate della risorsa nelle immagini seguenti.
Guarda le schermate della risorsa
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Potrai creare fino a dieci differenti solai e dieci differenti tamponature, assegnando un nome personalizzato e definendo le stratigrafie di tutti gli elementi. Tale risorsa è molto utile per analizzare tutte le tipologie di solai e tamponature del tuo progetto strutturale:
- solai di impalcato;
- solai di copertura;
- solai degli sbalzi;
- solette delle scale e dei pianerottoli;
- tamponature;
- parapetti.
Puoi scaricare gratuitamente la risorsa utility compilando i campi qui sotto. Riceverai all’istante una email contenente il link per eseguire il download.
Un caso particolare: il carico da neve per i solai di copertura
Nel caso di orizzontamenti inclinati, per esempio i solai di copertura, bisogna considerare la differenza fra la superficie del solaio inclinato e la sua superficie in proiezione ai fini dell’applicazione del carico da neve.
La Normativa Tecnica NTC2018 fornisce il carico da neve per unità di superficie orizzontale (neve al suolo). Se la copertura è inclinata, il carico da neve da applicare allo schema statico del solaio andrà distribuito sulla superficie inclinata ed avrà quindi un valore più basso rispetto al carico per unità di superficie orizzontale.
Ti riporto di seguito la formula per il calcolo del carico da neve su coperture inclinate:
q’s = qs ⋅ cos(α)
- qs = carico da neve per unità di superficie in proiezione fornito dalle NTC2018;
- α = angolo di inclinazione della copertura;
- q’s = carico da neve da applicare allo schema statico del solaio.
Esempio: solaio di copertura con inclinazione pari a 30°. Il carico da neve fornito dalla Normativa Tecnica andrà ridotto per un coefficiente pari al cos(30°) = 0.87, pari ad una riduzione del 13%. Se non adottassimo tale riduzione, applicando al solaio inclinato il valore del carico da neve fornito dalla Normativa Tecnica, il carico da neve sarebbe sovrastimato del 15%.
Conclusioni
L’analisi dei carichi di solai e tamponature è un passaggio fondamentale per l’analisi di edifici nuovi o esistenti. Spero che quest’articolo e la risorsa allegata per l’esecuzione dell’analisi dei carichi siano stati utili.
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Al prossimo articolo.
Marco
Ultimo aggiornamento: 21/2/2021. Pubblicato il 9/11/2015.