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Università degli studi di Cagliari
Dipartimento di Ingegneria Strutturale
Corso di aggiornamento
Unità 4 PIASTRE IN C.A. E INSTABILITÀ
RELATORE: Ing. Igino MURA
25-26 Giugno 2010
- Tipologie di piastre in C.A.
PIASTRE IN CA tipologie
_______________________________
SIMBOLOGIA
• Campata unica (= single span).
• Campata di estremità (= end span).
• Campata interna (= internal span o multi span).
PIASTRE DI SPESSORE UNIFORME
Le piastre di spessore uniforme rappresentano uno dei più comuni sistemi di realizzazione di solai per edifici. Queste piastre sono
prevalentemente (anche se non esclusivamente) utilizzate con maglie
quadrate dei pilastri interni.
Il vantaggio principale risiede nella disponibilità di una superficie di
intradosso piana, che richiede casseforme semplici, economiche e facili da
realizzare. La dislocazione di servizi ed impianti (sospesi all’intradosso)
può essere effettuata con grande semplicità e flessibilità.
Le luci economicamente convenienti per le piastre di spessore uniforme
in calcestruzzo armato ordinario sono nell’ordine di 6 – 8 metri; in
quelle precompresse nell’ordine di 8 – 12 metri.
Per una piastra in C.A. ordinario di spessore uniforme la luce L della
campata è approssimativamente pari a:
• in condizione di semplice appoggio, Dx28;
• per una campata di estremità di un sistema a più campate è Dx30;
• per una campata all’interno di un sistema continuo è apri Dx32.
Nel caso della precompressione le precedenti luci L possono essere
estese rispettivamente ai valori Dx30, Dx37 e Dx40.
VANTAGGI DEL SISTEMA
- Casseforme semplici ed economiche, intradosso piano;
- Assenza di travi all’intradosso e massima semplificazione nella
predisposizione degli impianti;
- Minimo spessore strutturale e ridotta altezza utile netta di interpiano.
SVANTAGGI DEL SISTEMA
- Luci medie;
- Limitata capacità del sistema di resistenza alle azioni laterali (vento,
sisma);
- Problemi di punzonamento;
- Problemi di deformabilità a causa delle deformazioni differite (frecce
a lungo termine);
- Il sistema può non risultare affidabile per sopportare tramezzi in
materiale fragile,
- Il sistema può non risultare affidabile per sopportare forti carichi di
esercizio.
DIAGRAMMA
• Il diagramma è valido solo per il predimensionamento iniziale.
• La maglia interna dei pilastri è supposta quadrata.
• Le intensità dei carichi di servizio considerate sono:
2.0 kPa – tipica di locali residenziali (abitazioni civili);
3.0 kPa – tipica di locali per uffici o edifici scolastici;
5.0 kPa – tipica di locali aperti al pubblico con posti a sedere
non fissi.
• I carichi permanenti considerati (unitamente a quelli di servizio
precedenti) sono i seguenti:
0.5 kPA - nel caso di carichi utili pari a 2.0 kPa;
1.5 kPa - nel caso di carichi utili pari a 3.0 kPa o 5.0 kPa.
• Gli spostamenti massimi sono supposti inferiori a dimensione
campata/250 e comunque inferiori a 35 mm.
• Il livello di resistenza al fuoco assunto è di 120 min.
A) Piastra a campata unica
B) Piastra a campate multiple
PIASTRE CON PANNELLI DI
INGROSSAMENTO DELLO SPESSORE ( drop panels)
Si tratta di sistemi di piastre uni o bi-direzionali, con pannelli di
ingrossamento dello spessore della piastra nel collegamento di sommità
con i pilastri (drop panels).
I pannelli agiscono in prossimità dei pilastri come travi a T, e pertanto
incrementano la resistenza a taglio del solaio sotto i carichi verticali,
aumentando il campo economico della luce di utilizzazione.
Queste piastre possono richiedere sensibili contro curvature per
controllare le frecce.
Le dimensioni dei pannelli di irrigidimento in pianta sono al minimo pari
ad un terzo della campata cui si riferiscono, con arrotondamento ai 10 cm.
Lo spessore complessivo dei pannelli è usualmente pari a 1.75–2.0 volte
lo spessore della piastra.
Nel caso di una piastra in C.A. ordinario con pannelli di rinforzo la luce
L della campata è:
• in condizione di semplice appoggio, approssimativamente Dx28;
• per una campata di estremità di un sistema a più campate Dx32;
• per una campata all’interno di un sistema continuo Dx36.
•
Nel caso in cui si adotti la precompressione le precedenti luci L
possono essere estese rispettivamente ai valori Dx35, Dx40 e Dx45.
Nelle precedenti D è lo spessore della piastra, con esclusione dello
spessore del pannello di irrigidimento.
VANTAGGI DEL SISTEMA
- Casseforme semplici;
- Assenza di travi all’intradosso e semplificazione nella predisposizione
degli impianti;
- Minimo spessore strutturale;
- Normalmente non richiede particolari armature per contrastare
l’azione tagliante
SVANTAGGI DEL SISTEMA
- Luci medie;
- Il sistema può non risultare affidabile per sopportare tramezzi in
materiale fragile;
- I drop panels possono interferire con condutture degli impianti di
grosso diametro;
- Le forature verticali devono effettuarsi a distanza dai pilastri;
- Nel caso di piastre in C.A. ordinario le frecce nella striscia mediana
possono risultare critiche.
DIAGRAMMA
• Il diagramma è valido solo per il predimensionamento iniziale.
• La maglia interna dei pilastri è supposta quadrata.
• Le intensità dei carichi di servizio considerate sono:
2.0 kPa – tipica di locali residenziali (abitazioni civili);
3.0 kPa – tipica di locali per uffici o edifici scolastici;
5.0 kPa – tipica di locali aperti al pubblico con posti a sedere
non fissi.
• I carichi permanenti considerati (unitamente a quelli di servizio
precedenti) sono i seguenti:
0.5 kPA - nel caso di carichi utili pari a 2.0 kPa;
1.5 kPa - nel caso di carichi utili pari a 3.0 kPa o 5.0 kPa.
• Gli spostamenti massimi sono supposti inferiori a campata/250 e
comunque inferiori a 35 mm.
• Il livello di resistenza al fuoco assunto è di 120 min.
Piastra a campate multiple
PIASTRE APPOGGIATE SU TRAVI ALTE
E’ il sistema più tradizionale.
E’ costituito da un telaio di travi ordito sui pilastri; sopra il telaio è gettata
la piastra di spessore uniforme.
L’altezza delle travi consente un solaio rigido, con luci notevoli delle
campate e grande resistenza alle azioni orizzontali. Tuttavia la complicazione della realizzazione delle casseforme, le
difficoltà di coordinamento degli impianti e il notevole spessore
complessivo del solaio (trave + soletta) hanno comportato una riduzione di
competitività per questo tipo di solaio.
La luce L di un solaio a piastra su travi in C.A. ordinario, è
approssimativamente pari per la campata singola a Dx15; per un solaio a
più campate è pari a Dx20; in ambedue i casi D è lo spessore della
soletta + travi. In fase di predimensionamento è possibile utilizzare, per lo
spessore della soletta, quello che può derivarsi dalle piastre de spessore
uniforme.
Normalmente la precompressione non è usata in questo sistema.
VANTAGGI - soluzione tradizionale ben sperimentata;
- campate notevoli.
SVANTAGGI - Attraversamento delle travi, con canalizzazioni molto grosse, difficile
da ottenere;
- Alto spessore complessivo del solaio;
- Elevata altezza utile netta.
PIASTRE NERVATE O A CASSETTONI
Si tratta di tipologie a limitata diffusione a causa delle difficoltà di
realizzazione delle casseforme e della modesta resistenza al fuoco. Per
raggiungere una resistenza al fuoco di due ore è richiesto uno spessore
della soletta di minimo 120 mm ed uno spessore delle nervature di minimo
125 mm. D’altra parte per posizionale sia l’armature tesa sia quella a taglio
lo spessore delle nervature è richiesto superiore a 125 mm.
Le piastre con nervature sono adatte per carichi da medi a elevati
ed inoltre possono consentire luci notevoli. Le nervature dei solai irrigiditi possono essere sia monodirezionali
(piastre con nervature, ribbed slabs ) sia bidirezionali (piastre a cassettoni
o waffle slabs ).
L’uso degli irrigidimenti riduce il peso proprio dei solai e quindi la
quantità di calcestruzzo e acciaio occorrenti. Tuttavia il risparmio di
materiali può risultare vanificato dal maggior costo della casseforme e
dalle difficoltà di posizionamento delle armature.
Il costo e la difficoltà delle casseforme può essere minimizzato
dall’uso di casseforme modulari riutilizzabili, usualmente fabbricate in
polipropilene o fibra di vetro e con facce laterali rastremate per facilitare il
disarmo.
VANTAGGI
• Peso proprio ridotto e risparmio di materiale;
• Campate di luce elevata;
• Intradosso gradevole se mantenuto in vista;
• Economico se si dispone di un sistema di casseforme riutilizzabile;
• Facilità di foratura verticale fra le nervature per il passaggio di
impianti.
SVANTAGGI
• Lo spessore della soletta fra le nervature può decidere della
resistenza al fuoco;
• Richiede specifiche casseforme;
• Notevole altezza libera di interpiano;
• Grandi aperture verticali (es. per il passaggio di una scale) risultano
più difficili da gestire.
A) Solaio a nervature unidirezionali (ribbed slabs)
Le solette irrigidite monodirezionali determinano un sistema di
“travi a T” con portanza nella direzione degli irrigidimenti.
Nei solai con nervature unidirezionali standard distanziate di 1200
mm la luce economica L del solaio risulta pari Dx15 con campata
singola, pari Dx22 con campate continue, essendo D lo spessore
complessivo del solaio.
Diagramma per solaio nervato unidirezionale (ribbed slabs)
Nel caso di solai in C.A. ordinario arrivano sino a 9 metri, anche
oltre nel caso di solai post-tesi.
B) Solaio a nervature incrociate ( waffle slabs)
Lo spessore della soletta varia da 75 a 120 mm, mentre quello delle
nervature varia da 125 a 200 mm. Lo spessore totale del solaio varia fra i
30 ed i 60 cm.
Risultano molto rigidi e indicati nei casi in cui sia richiesto un
intradosso gradevole.
E’ necessario prevedere in prossimità delle colonne e delle pareti di
sostegno un pannello pieno, di altezza pari allo spessore complessivo del
solaio, per resistere al taglio ed alle azioni flettenti.
Il costo e la difficoltà delle casseforme può essere minimizzato
dall’uso di casseforme modulari riutilizzabili, usualmente fabbricate in
polipropilene o fibra di vetro e con facce laterali rastremate per facilitare il
disarmo.
Diagrammi per solai a nervature incrociate (waffle slabs)
PIASTRE E TRAVI A NASTRO (RIBASSATE)
Il sistema è costituito da una serie di travi parallele, larghe e
ribassate (note come “travi a nastro” o nastro di irrigidimento di piastre).
La piastra del solaio è gettata ortogonalmente alle travi.
Il solaio è progettato come una piastra continua, con le travi a nastro
che sopportano tutti i carichi trasmessi dalla piastra.
Le travi a nastro sono comunemente usate nelle strutture di maggiore
luce, spesso con le travi a nastro post-compresse e la piastra in C.A.
ordinario.
Talvolta per le piastre si adotta un sistema misto, con rinforzo del
calcestruzzo mediante lastre di acciaio (quando la luce delle piastre non è
molto grande).
Le travi a nastro hanno una sezione relativamente larga e ribassata,
che riduce lo spessore totale della soletta, e in tal modo consente campate
più ampie, simili a quelle che si ottengono con le travi tradizionali.
La sezione del calcestruzzo semplifica la realizzazione delle
casseforme e la realizzazione degli impianti.
In una data campata del solaio la spaziature fra le travi a nastro può
coincidere con quella dei pilastri di supporto, oppure le travi possono avere
una spaziatura più ridotta per diminuire lo spessore della soletta gettata fra
le travi medesime.
Per una singola campata di solaio in C.A. ordinario la luce
economica L della trave a nastro varia da Dx20 a Dx22, a seconda della
larghezza e distanziamento della trave a nastro, dove D è lo spessore
complessivo, della soletta + trave a nastro.
Precomprimendo le travi a nastro si ottengono luci più economiche
per le travi a nastro, dell’ordine Dx24 sino a Dx28.
In un solaio a più campate la distanza fra le travi a nastro è dettata
dalla dimensione trasversale della maglia dei pilastri di supporto.
Per un dimensionamento iniziale della piastra si possono utilizzare i
rapporti Luce/spessore indicati nella sezione relativa al solaio di spessore
uniforme. Per le campate interne lo spessore è relativo alla luce netta fra le
travi a nastro, mentre per le campate di estremità è relativo alla distanza fra
il bordo della trave a nastro e la linea dei pilastri della trave a nastro di
bordo.
Con campate multiple in C.A. ordinario la luce economica L
quando si utilizzano travi a nastro è approssimativamente data da Dx22
per travi larghe 1200 mm, Dx26 per travi larghe 2400 mm e distanza
fra gli assi delle travi di 8.400 mm.
La precompressione aumenta le luci precedenti che salgono
rispettivamente a Dx24 e Dx28. In ambedue i casi D rappresenta lo
spessore complessivo soletta + trave.
Lo spessore della trave a nastro varia tipicamente da 1.5 a 2.0
volte lo spessore della piastra. La luce economica minima per una trave a
nastro è di circa 7-8 metri.
La luce massima per le travi a nastro non deve in alcun caso
superare i 12 metri. Con luci maggiori occorre precomprimere le travi.
La larghezza delle travi a nastro deve variare fra: distanza-delle-
travi / 3 e distanza-delle-travi / 4 e, dove possibile, deve essere utilizzato
un modulo di 2.4 x 1.2 metri. Se possibile è bene adottare bordi verticali per semplificare le
casseforme. Bordi rastremati sono talvolta utilizzati quando l’intradosso è
in vista o quando occorre ridurre la luce netta del solaio.
PIASTRE E TRAVI A NASTRO PRECOMPRESSE
