Il solaio a putrelle del collegio C.: aumento di carico e capacità residua
Il collegio C., edificio del 1884 oggi sede di una scuola secondaria, ha solai di piano in putrelle IPN 160 collaborate con tavelline, interasse 80 cm, luce 5,40 m, appoggi su muratura in mattoni. Nell'intradosso di due aule al piano primo si osservano fessurazioni a 45° in corrispondenza degli appoggi, macchie di ruggine con distacco del rivestimento e una freccia misurata di 17 mm (circa L/318). Le aule sono riscaldate e l'umidità relativa interna invernale supera il 65%; nella muratura perimetrale è presente risalita capillare. Il committente vuole trasferire al piano primo la biblioteca, portando il sovraccarico d'uso da 2,0 a 5,5 kN/m². Non esiste documentazione di progetto dei solai; l'edificio è tutelato come bene culturale. Il tempo disponibile prima del bando di gara è di tre mesi.
1. Definisci la campagna diagnostica minima e giustifica ogni prova rispetto agli obiettivi decisionali.
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Obiettivi
Ridurre l'incertezza su geometria e vincoli reali, stato dell'acciaio, stato della muratura d'appoggio, comportamento in esercizio.
Prove e motivazione
- Rilievo geometrico e mappatura dei difetti: quote, interasse, luce, appoggi, tramezzi; restituzione grafica di fessure e ruggine. Serve a costruire il modello di calcolo e a confrontare lo stato attuale con il monitoraggio.
- Monitoraggio di freccia e fessure con comparatori per 3-4 mesi, con letture termiche e igrometriche: distingue un deficit stabilizzato da un aggravamento in corso, che cambierebbe le priorità.
- Termografia: individua putrelle, tavelline rotte, vuoti e zone umide senza demolire.
- Saggi diretti, almeno tre per tipologia di appoggio: apertura del rivestimento, ispezione, misura della sezione residua di anima e ali con calibro e ultrasuoni, verifica della connessione putrella-tavelline. È l'unico modo per quantificare la corrosione, che è la causa prima del danno.
- Caratterizzazione della muratura d'appoggio (marinetti, endoscopie): il cinematismo di fessurazione a 45° può nascere dall'appoggio, non dalla putrella.
- Prova di carico: da escludere. Con fessure a 45° già manifeste e freccia L/318, la prova non aggiunge nulla e introduce un rischio in una scuola affollata.
Nota
La diagnostica serve a dimensionare l'intervento, non a decidere se il problema esiste: il quadro fessurativo lo ha già dimostrato.
2. Come stimi la capacità residua del solaio e con quale livello di conoscenza? Mostra il ragionamento, non solo il risultato.
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Livello di conoscenza (NTC 2018, cap. 8)
- Con geometria solo in parte nota e materiali ignoti, un LC2 richiede saggi e prove: sezione e tensione di snervamento dell'acciaio (prova di trazione su campione), peso e resistenza delle tavelline, caratteristiche della muratura. FC = 1,20 (LC2) o 1,00 (LC3).
Verifica speditiva, ordine di grandezza
- Schema: trave appoggiata, interasse 0,8 m, luce 5,4 m. Carichi permanenti stimati (pavimento, massetto, tavelline, controsoffitto) intorno a 2,5-3,0 kN/m²; accidentale 5,5 kN/m² per biblioteca; totale q ≈ 8,5 kN/m².
- Ipotesi IPN 160: W ≈ 117 cm³, f_y 235 MPa. M_Ed ≈ q·i·L²/8 ≈ 8,5 × 0,8 × 29,2/8 ≈ 24,8 kNm, contro un M_Rd dell'ordine di 27 kNm teorici, che scendono a 18-20 con FC e con la riduzione di sezione da corrosione.
- Con la destinazione attuale (2,0 kN/m²) il margine esiste ma è ridotto; con 5,5 kN/m² la verifica non è soddisfatta in modo affidabile, e lo confermano freccia e fessure.
Perché non basta il numero
- La freccia L/318 è al limite di esercizio; le fessure a 45° agli appoggi indicano possibile schiacciamento locale o rotazione dell'appoggio; la corrosione riduce la duttilità. Un calcolo elastico lineare non cattura questi effetti.
- Va quindi verificata anche la muratura d'appoggio a compressione localizzata e la connessione putrella-tavelline, che governa la ripartizione dei carichi.
Conclusione
Il solaio non è idoneo al nuovo carico già con un calcolo speditivo; la stima va confermata dai saggi, ma la direzione è definita e non si può rinviare la decisione al monitoraggio.
3. Decidi tra rinforzo, sostituzione e monitoraggio, e proponi una soluzione compatibile con il vincolo e con i tempi.
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Il monitoraggio non è una decisione
Serve ad accompagnare progettazione ed esercizio, non a giustificare l'aumento di carico: nessun monitoraggio rende un solaio idoneo a una biblioteca.
Opzioni a confronto
- Rinforzo delle putrelle esistenti: piatti saldati o raddoppio, travi secondarie in acciaio, irrigidimento degli appoggi. Vantaggi: conserva il solaio storico, riduce i volumi di demolizione. Limiti: saldature in opera su acciaio corroso, difficoltà di controllo qualità.
- Nuova struttura indipendente dalle murature storiche, con solaio collaborante alleggerito. Vantaggi: non carica le pareti, prestazioni note. Limiti: consuma altezza, crea un doppio sistema.
- Sostituzione del solaio: da escludere per il valore documentario e per i tempi.
Proposta
- Alleggerire i permanenti (rimozione del massetto, pavimento leggero), rinforzare le putrelle con piatti o profili collaboranti, consolidare gli appoggi e la muratura, verificare a taglio e a flessione con FC.
- Se il calcolo non torna con 5,5 kN/m²: disporre gli scaffali in adiacenza degli appoggi, riducendo il momento, oppure ridurre la destinazione a sala lettura con carico inferiore.
- Prescrizioni: eliminare l'umidità di risalita e garantire ventilazione, perché la corrosione è la causa del danno; piano di manutenzione e monitoraggio con soglie di freccia e apertura delle fessure.
Comunicazione
Il vincolo culturale non impedisce di intervenire, impone scelte compatibili. I tre mesi vanno usati per il progetto e i saggi, non per una gara frettolosa su un progetto non verificato.