RESISTENZA AL FUOCO DI SOLAI IN LATERIZIO: IL SOLAIO uniSOL®

Gianfranco Righetti

 

Nella vita professionale di un ingegnere strutturista è inevitabile che, prima o dopo, si presenti la necessità di dover stimare la resistenza o la deformabilità di una struttura o di un componente strutturale. Nonostante sia ormai relativamente facile accedere ad un numero sempre più elevato di informazioni e quindi “tutto” sembri noto e conosciuto, la stima delle caratteristiche strutturali di un sistema costruttivo rappresenta, per il progettista, una sfida ad alto contenuto adrenalinico (da non far dormire la notte!). Di fronte ad un problema di questo tipo sembra che tutto quello che si è imparato in anni di studio e di lavoro non serva più a niente e che non esista collega o consulente che possa darci una mano (tutti gli ingegneri strutturisti soffrono, prima o poi, di sindrome da solitudine ingegneristica).

La questione diventa più rilassante e piacevole quando invece si ha l’opportunità di studiare e sperimentare un nuovo sistema costruttivo. In questo caso la stima delle caratteristiche strutturali diventa “un gioco intellettuale a rischio nullo” tanto poi sarà il laboratorio a dare il verdetto definitivo.

In situazioni di questo tipo si arriva perfino a scommettere tra colleghi sui risultati delle prove di laboratorio.

Da questo punto di vista, la prova al fuoco sul solaio uniSOL®, rappresenta una scommessa che due bravi ingegneri (o che si ritenevano tali) hanno miseramente perso!

Uno dei due era ovviamente il sottoscritto, mentre l’altro è un noto e conosciuto esperto di solai.

L’essenza della sfida riguardava la stima della resistenza al fuoco del solaio uniSOL®.

Confortato da una prova che avevo potuto seguire in passato su di un solaio per certi versi simile all’uniSOL® (il mio asso nella manica) il sottoscritto si era sbilanciato stimando “a sentimento” un valore pari a 120 minuti, mentre l’amico e collega (a seguito di alcune analisi numeriche effettuate) aveva preferito assestarsi su un valore più prudenziale pari a 90 min. Venne fissata un’altra regola: in ogni caso la scommessa era da considerare persa se il valore di REI misurato in laboratorio si scostava di più di 30 minuti dai valori dichiarati.

La prova al fuoco ha fornito una valore di REI pari a 180 minuti!

Nessuno dei due ha pagato il caffè! Eravamo semplicemente curiosi di capire il perché di questo valore. Analizzando i dati emersi nel corso della prova si sono tratte le considerazioni riportate in questo articolo.

 

Il solaio uniSOL®

 

Il campione predisposto per l’esecuzione della prova era costituito da un solaio che presentava le seguenti caratteristiche fisiche e geometriche [fig. 1 e fig. 2]:

 

a)      larghezza nominale totale = 2310 mm;

b)      lunghezza nominale totale = 4500 mm;

c)       spessore nominale totale = 270 mm;

d)      peso = 330 kg/m2;

e)      spessore del copriferro delle armature = 60 mm circa;

f)        n. 7 travetti prefabbricati denominati “KS”, affiancati longitudinalmente e costituiti ciascuno da un fondello in laterizio a doppia cartella, larghezza 330 mm ed altezza 70 mm, provvisto superiormente di n. 3 scanalature riempite con conglomerato cementizio Rck ³ 300 daN/cm2; in ciascuna scanalatura laterale è alloggiata una barra in acciaio Fe B44 K, diametro 6 mm, mentre nella scanalatura centrale sono inseriti una barra in acciaio Fe B44 K, diametro 16 mm, ed un traliccio in acciaio Fe B44 K elettrosaldato, altezza 125 mm, costituito da n. 2 barre inferiori, diametro 5 mm, e da una barra superiore, diametro 7 mm, unite tramite staffe, diametro 5 mm, poste ad interasse di 200 mm;

g)      n. 5 nervature longitudinali intermedie, larghezza 70 mm, realizzate con getto integrativo in calcestruzzo Rck ³ 300 daN/cm2 ed armate ciascuna con uno dei tralicci sopra descritti;

h)      n. 2 nervature longitudinali laterali, larghezza 200 mm, realizzate con getto integrativo in calcestruzzo Rck ³ 300 daN/cm2 ed armate ciascuna con:

- uno dei tralicci sopra descritti;

- n. 4 barre in acciaio Fe B44 K, diametro 10 mm ciascuna, unite da staffe in acciaio Fe B44 K, diametro 8 mm, poste ad interasse di 250 mm;

i)        elementi di alleggerimento realizzati con blocchi in polistirolo, larghezza 260 mm ed altezza 130 mm ciascuno, posti tra le nervature longitudinali sopra descritte;

j)        soletta superiore, spessore 50 mm, realizzata con getto integrativo in calcestruzzo Rck ³ 300 daN/cm2 ed armata con una rete elettrosaldata in acciaio Fe B44 K, diametro dei fili 5 mm e maglia 200 x 200 mm, posta a 30 mm dalla superficie d’estradosso della soletta superiore stessa;

k)       cordoli di testata, sezione 300 x 180 mm ciascuno, realizzati con getto integrativo in calcestruzzo Rck ³ 300 daN/cm2 ed armati ciascuno con n. 4 barre in acciaio Fe B44 K, diametro 14 mm ciascuna, unite da staffe in acciaio Fe B44 K, diametro 8 mm, poste ad interasse di 250 mm;

l)        cordolo rompitratta, sezione 200 x 180 mm, realizzato con getto integrativo in calcestruzzo Rck ³ 300 daN/cm2 ed armato con n. 4 barre in acciaio Fe B44 K, diametro 10 mm ciascuna, unite da staffe in acciaio Fe B44 K, diametro 8 mm, poste ad interasse di 300 mm;

m)    barra in acciaio Fe B44 K piegata a forma di “¬”, diametro 10 mm, posta superiormente in corrispondenza degli appoggi di ciascuna nervatura longitudinale;

n)      strato di intonaco tradizionale, spessore totale 20 mm e densità 1950 kg/m3, applicato alla superficie d’intradosso del campione e realizzato con: strato di rinzaffo in sabbia e cemento, strato di malta bastarda, strato fine di sabbia e calce.

 

Fig. 1 - Caratteristiche del provino.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La prova è stata ovviamente condotta secondo le prescrizioni indicate all’interno della Circolare n. 91 del Ministero dell’Interno. Durante la prova sono stati rilevati i fenomeni descritti in tab. 1.

 

Tab. 1 - Fenomeni significativi osservati durante l’esecuzione della prova.

 

Minuto

di prova

Osservazione

Commento

10

Inizio uscite di vapore acqueo sulla superficie all’estradosso con formazione di condensa in alcune zone di bordo del campione

Normale (evaporazione dell’acqua contenuta nel provino)

15

Piccole esplosioni nell’intonaco con distacco di porzioni di intonaco dell’intradosso

Normale (rottura dell’intonaco)

45

Inizio della deformazione del campione (inflessione verso la parte interna del forno)

Normale

182

Interruzione della prova

Molto interessante

 

 

Fig. 2 - Caratteristiche del provino: particolari.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In fig. 3 e fig. 4 sono riportate le foto del campione rispettivamente prima e dopo la prova. Dall’esame del provino a fine prova [fig. 4] si rileva quanto segue:

 

a)      durante la prova l’intonaco si è completamente staccato dall’intradosso del solaio lasciando (dopo circa 60 minuti) il travetto in laterizio a diretto contatto con il fuoco;

b)      l’intradosso del solaio risulta perfettamente integro. Il fondello in laterizio non risulta né localmente fessurato né tanto meno rotto.

 

Fig. 3 - Vista del provino prima dell’esecuzione della prova al fuoco.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 4 - Vista del provino dopo l’esecuzione della prova al fuoco.

Bastano queste considerazioni per affermare che il sistema si è comportato correttamente. Esso ha quindi messo il gioco tutte le proprie qualità in termini di resistenza al fuoco. Ne consegue che il sistema è stato pensato e dimensionato correttamente.

L’elevato valore di REI ottenuto è stato determinato dalle seguenti caratteristiche:

 

a)      elevato grado di isolamento termico fornito dal fondello nei confronti delle barre di armatura a momento positivo. La distanza tra l’asse delle barre e la superficie esposta al fuoco varia tra 6.5 e 4.5 cm a seconda della presenza o meno dell’intonaco [fig. 5];

b)      miglior comportamento statico dovuto alla presenza di barre di diametro ridotto “uniformemente distribuite” all’interno della sezione e non solo concentrate nella nervatura in calcestruzzo [fig. 6]. La maggior duttilità del solaio era stata riscontrata anche durante le prove statiche a rottura eseguite presso l’Università di Ancona.

 

Fig. 5 - Confronto tra il travetto “bausta” ed il travetto KS®.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 6 - Particolare delle armature laterali del fondello.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Conclusioni

 

Ripensando alla scommessa persa mi viene in mente quanto sosteneva il Dott. Bernardino Martelli (un grande maestro che ricordo sempre con molto affetto) relativamente alla “intelligenza dei materiali”. Da veneziano orgoglioso delle proprie origini egli era solito decantare le lodi e la supremazia intellettuale di questo popolo citando la barzelletta del tedesco che, in visita a Venezia, continuava ad esternare la propria ammirazione sia nei confronti della bellezza dei palazzi che nei confronti dell’intelligenza di chi li aveva costruiti. Di fronte a questo stupore il gondoliere che lo stava portando a spasso rispose “Caro sior a Venesia anca e piere iè inteigenti!”. In altre parole egli sosteneva che i materiali, se ben utilizzati, “aggiungevano anche la loro intelligenza a quella del progettista che li aveva scelti”.

La prova al fuoco ed il valore di REI ottenuto dal solaio uniSOL® dimostrano che questo sistema costruttivo si presenta come ben progettato, di facile impiego ed in grado di fornire in opera prestazioni più affidabili e comunque decisamente superiori a quelle fornite dai normali solai a travetti tralicciati. Nei riguardi della resistenza a fuoco tali prestazioni risultano superiori anche a quelle offerte dalle lastre predalles sia in termini di resistenza che di minor danneggiabilità.

 

Link correlati:

www.assounisol.it

 

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