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Il legno è un materiale “antico”, di origine biologica, il cui impiego diffuso e diversificato copre l’intero
ciclo edilizio con soluzioni tradizionali ed innovative. Da sempre è presente in molte componenti
dell’edificio con i suoi requisiti di resistenza meccanica soprattutto a trazione, oltre che a compressione,
e quindi a flessione, di leggerezza, di resistenza termica ed acustica e di resistenza al fuoco.
Wood is an ‘ancient’ material the mechanical properties of which mean it can be used throughout the
building process, providing a wide range of traditional and innovative solutions.
A cura di Roberta Tongini Folli, architetto
L’etimologia del termine “solaio”, dal latino solarium che significa un luogo esposto al sole, non indica direttamente la componente costruttiva dell’edificio così come oggi viene intesa, cioè l’orizzontamento. Il termine solaro o anche solari con il significato “moderno” di solaio è attestato nel trattato del Palladio, sebbene già i termini contignatio utilizzato da Vitruvio, e contabulatio utilizzato da Casare, rimandassero rispettivamente ad un ordito di travi lignee e ad un insieme di tavole. Presente fin dalla preistoria, il solaio è la testimonianza dell’architettura e dell’edilizia tradizionale e locale; in passato era spesso utilizzato in alternativa alle volte per i piani alti di un edificio dove la leggerezza costituiva un importante requisito strutturale. Nel corso dei secoli, ha avuto differenti diffusione ed impiego con tipologie e materiali diversi in relazione sia alla reperibilità e ai costi della materia prima, che all’esperienza delle maestranze.
Il solaio ligneo: caratteri costruttivi e requisiti
Il solaio quale elemento architettonico, è la struttura piana orizzontale portante dello spazio abitabile di un piano con i relativi carichi gravanti, “idealmente” delimitato dalle finiture e cioè dal soffitto del piano stesso e dalla pavimentazione
del piano soprastante; tale orizzontamento assolve ad una funzione “stabilizzante” nei confronti dei muri d’ambito cui deve essere ben ammorsato per distribuire adeguatamente i carichi agenti. Da un punto di vista strutturale, il solaio ha
infatti la funzione di sostegno dei carichi verticali quali il peso proprio e i carichi di esercizio (accidentali), di ripartizione dei carichi e delle azioni agenti tra le murature proporzionalmente alle rigidezze, di “irrigidimento” (deve essere rigido nel proprio piano), di collegamento ed incatenamento nei muri d’ambito, per garantire un comportamento scatolare in grado di resistere alle sollecitazioni esterne quali ad esempio il vento e gli eventi sismici. Dal punto di vista del confort ambientale e della sicurezza, il solaio deve assicurare una coibenza acustica soprattutto nel caso di solai di interpiano,
ed una coibenza termica soprattutto nei solai di copertura; deve inoltre possedere un’adeguata resistenza al fuoco in caso di incendio. Il solaio è costituito da elementi portanti (travi, travetti) e da elementi portati (assito, sottofondo,
pavimentazione). Gli elementi portanti sono di norma le travi in legno, elementi di sezione rettangolare, quadrata,
circolare o di forme a queste assimilabili, resistenti prevalentemente a flessione ed aventi la lunghezza maggiore delle altre due dimensioni.
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Solaio di una residenza storica con trave, travetti posizionati sopra e in direzione ortogonale alla trave, e assito. Sezione trasversale-longitudinale di un fusto di albero.
Entresol in an old residence has joists with beams placed crosswise to them, and floor boards. Lengthways cross-section of a tree trunk.
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Solaio ligneo prima dell’intervento di conservazione
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I legni da costruzione
In edilizia si distinguono due categorie di legno che sono definite sulla base delle caratteristiche meccaniche e del comportamento strutturale. Legno dolce: è a fibra tenera, più o meno allungata, di facile lavorabilità e messa in opera; non essendo caratterizzato da elevate resistenza meccanica e tenacia, non è impiegato per funzioni strutturali importanti, ma è utilizzato per tavole, elementi di ponteggio e piccole armature, piccole centine, serramenti.
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Tra le essenze si ricordano: il pino, l’abete, il pioppo, ecc. Legno forte: è a fibra densa e compatta, è duro e tenace e quindi di difficile lavorabilità; presenta valori elevati di resistenza meccanica, risultando adatto per assolvere compiti strutturali. Tra le essenze si ricordano: la quercia-rovere, il cerro, l’ischio, il leccio, il larice, il castagno selvatico, il noce, l’olivo domestico, ecc. |
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Used ever since prehistory, wooden entresols bear witness to traditional and local architecture. In the past they were often used as an alternative to vaults for the higher floors of a building where lightweightness was an important structural necessity. Over the centuries, they have been used for different purposes and with different materials depending on the availability and cost of the raw material, and on the experience of workers. As an architectural element, the entresol is a load-bearing structure for the inhabitable space of a floor that is conceptually delimited by the ceiling of the floor itself and by the flooring used for the entresol above. This ceiling has a stabilizing role for the walls, and it has to be properly c
lamped in order to provide adequate distribution of loads. From a structural point of view, the entresol has to support vertical loads, distribute these loads, act as a stabilizer, and connect the walls to each other in order to create a box that can withstand external strain such as that caused by wind or earthquakes. From the point of view of environmental comfort and safety, the entresol needs to provide sound and heat insulation, especially where roofs are concerned. They also need to have adequate fire resistance. The entresol is made of load-bearing elements (joists and beams) and supported elements (floor boards, paving, and foundation).
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Rappresentazione di alcuni assortimenti legnosi. A seconda della forma e delle dimensioni è possibile distinguere, in funzione dell’impiego, tra legname tondo, travi, travetti, travicelli, correntini e tavole.
– Legname tondo deriva da tronchi di albero scortecciati ed ha sezione pressoché circolare. Un esempio sono i pali di fondazione.
– Travi, travetti, travicelli, correntini sono elementi squadrati ed hanno sezione quadrata o rettangolare con o senza smussi. Sono utilizzati per esempio nei solai e nelle coperture.
– Tavole sono ottenute per segagione ed hanno sezione rettangolare con dimensione prevalente sull’altra. Sono variamente utilizzate.
An assortment of wood. Based on shape and size, one can distinguish according to usage between round timber, joists, beams, battens, and planks.
– Round timber comes from barked tree trunks and has a round cross section. For example, foundation posts.
– Beams, small beams, and battens all have a square or rectangular section with or without bevel. They are commonly used in roofs.
– Planks are obtained by sawing. They have a rectangular section and are used for a variety of purposes.
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Assortimento dei segati
CARBONARA G., Trattato di restauro architettonico, vol. 1, Utet, Torino 1996.
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Le orditure dei solai
Le travi possono essere disposte con differenti orditure portanti: parallela o ortogonale. In relazione a questa, si distinguono solai ad orditura semplice e solai ad orditura composta; l’orditura semplice comporta che solo le due murature di appoggio delle travi portanti debbano essere portanti, mentre l’orditura composta comporta che tutte le murature di appoggio delle travi portanti debbano avere funzione portante. Il solaio ad orditura semplice adatto per coprire luci di dimensioni contenute, è costituito da travi tra loro parallele, poste ad interasse regolare, su cui è disposto l’ “assito” di tavole lignee; queste possono essere lasciate grezze e semplicemente accostate, oppure rifinite a incastro. L’assito può esso stesso costituire il piano di calpestio oppure fungere da piano di appoggio per la pavimentazione da realizzare con un altro tavolato più sottile e differentemente orientato (45° o 90°) rispetto a quello sottostante, oppure con piastrelle ceramiche o in cotto poste in opera sopra uno strato di sottofondo avente la funzione di regolarizzazione del piano di calpestio. Nell’edilizia storica, spesso sopra l’orditura secondaria dei travetti, era posto uno “scempiato” (termine usato dalle maestranze toscane), cioè uno strato di mattoni o pianelle in cotto che fungeva da appoggio, tramite il sottofondo, alla pavimentazione anch’essa in cotto. La deformabilità del legno, se eccessiva (o meglio se i carichi agenti determinano sforzi flessionali non sopportabili dagli elementi lignei soprattutto nel caso di sezioni sottili), può non essere compatibile con i materiali spesso fragili della pavimentazione, ragione per cui i solai devono possedere un’adeguata rigidezza e la pavimentazione non deve essere troppo pesante, rigida e fragile. Un’altra tipologia di solaio prevede la realizzazione di un’orditura principale di travi di dimensioni consistenti, poste ad interassi regolari e parallelamente tra loro, sopra cui è disposta l’orditura secondaria con travetti posizionati in direzione ortogonale a quella delle sottostanti travi su cui poggiano; i travetti di dimensioni minori delle travi, sono posti in opera parallelamente tra loro e ad interassi regolari. Il solaio ad orditura composta permette di coprire ambienti di dimensioni maggiori rispetto al solaio ad orditura semplice, con luci notevoli (5-7 m), mediante la posa di una doppia orditura di travi portanti di cui le principali sostengono le secondarie disposte in direzione ortogonale alle principali. I collegamenti tra gli elementi possono essere realizzati mediante incassi ed intagli negli elementi stessi o mediante chiodatura ed elementi metallici.
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Le travi devono essere poste in opera preferibilmente di coltello per utilizzare al massimo le capacità portanti, e in direzione della “luce” minore cioè della distanza minore tra i punti di appoggio o incastro nei muri portanti. La luce deve essere contenuta entro un determinato intervallo compatibile con la resistenza flessionale del materiale, in caso contrario si creerebbero sforzi difficilmente sopportabili dal materiale stesso. Le travi possono essere appoggiate nelle murature su riseghe o in appostiti alloggiamenti praticati nelle murature stesse, sopra elementi quali mensole in pietra o in laterizio, tavole e travi di legno duro e resistente (anche all’umidità) dette “dormienti”, oppure possono essere incastrate nelle murature. Importante è vincolare le travi alle murature per garantire un buon collegamento ed un comportamento d’insieme delle componenti strutturali e costruttive, soprattutto in zona sismica dove il sisma schematizzabile con un’azione orizzontale, può determinare lo
sfilamento delle travi dagli alloggiamenti con conseguente collasso del solaio.
Load-bearing elements are normally wooden beams that can have a rectangular, square or circular section. They
withstand bending and have a length that is greater than the other two dimensions. Beams have to placed on edge in order to use their load-bearing capacity to a maximum, and also in the direction of least span, i.e. the smallest distance between the points where the beams rest on the load-bearing walls. The span has to be contained within a set interval that is compatible with the bend resistance of the material, otherwise forces would be created that the material would find difficult to withstand.
The beams are laid down on rests or placed in recesses made within the walls themselves, above elements such as stone or brick shelves or hardwood planks, known as sleepers, that also withstand humidity, otherwise they are jointed to the walls. It is important to bind the beams to the walls in order to ensure that the structural and building components behave as a single unit. This is especially true for seismic regions, where earthquakes that produce a horizontal motion can cause beams to become undone from their supports, thus leading to the collapse of the entresol. The use of planks to keep the wood of beams from touching notoriously porous walls is necessary if one wishes to prevent the decay of the end of the beam. Given that wood is a natural material, it is continually interacting with
its environment, which determines its behaviour and its state of preservation. With wood humidity higher than 17-18%, beams are more likely to be attacked by insects
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Lesioni in corrispondenza dell’appoggio o incastro della trave nella muratura a); posizionamento di
elementi ripartitori del carico: mattoni b) e tavoloni di legno c) CARBONARA G., Trattato di restauro architettonico, vol. 2, Utet, Torino 1996.
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Appoggio delle travi sulle murature mediante trave lignea oppure mediante mensole di pietra o
laterizio (immagine tratte da Rondelet)
CARBONARA G., Trattato di restauro architettonico, vol. 2, Utet, Torino 1996.
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Solaio ad orditura composta
KOENIG G.K., FURIOZZI B., BRUNETTI F., Tecnologia delle costruzioni 2, Le Monnier, Firenze 1990.
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Nelle foto: differenti modalità di appoggio delle travi lignee sulla muratura. Gli appoggi sono particolarmente degradabili in relazione all’interazione con l’ambiente (temperatura, umidità) e possono costituire dei punti di debolezza da un punto di vista strutturale, in quanto realizzano i vincoli.
Sezione trasversale delle travi di un solaio, in corrispondenza di diverse modalità di appoggio e/o incastro nella muratura. Sotto, alcuni esempi di orditure dei solai.
Different methods for supporting wooden beams on walls. Environmental conditions determine to what extent the supports will be subject to decay; they can also have structural weak points given that they are used to create the bonds.
Cross section of the beams of an entresol showing the different methods for supporting these or joining them to the walls. Some examples of entresol frames.
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Orditure dei solai: tipo a) parallela, tipo b) ortogonale
KOENIG G.K., FURIOZZI B., BRUNETTI F., Tecnologia delle costruzioni 2, Le Monnier, Firenze 1990,.
Orditura principale e orditura secondaria
KOENIG G.K., FURIOZZI B., BRUNETTI F.,
Tecnologia delle costruzioni 2, Le Monnier, Firenze 1990.
Solaio ad orditura semplice: tipo a) con travi scortecciate e tavole dell’assito accostate, tipo b) con travi squadrate e tavole dell’assito ad incastro KOENIG G.K., FURIOZZI B., BRUNETTI F., Tecnologia delle costruzioni 2, Le Monnier, Firenze 1990.
Solaio ad orditura semplice: tipo a) con doppio tavolato, tipo b) con sottofondo e pavimentazione in cotto
KOENIG G.K., FURIOZZI B., BRUNETTI F., Tecnologia delle costruzioni 2, Le Monnier, Firenze 1990. |
In corrispondenza dei punti di appoggio delle travi sulle murature portanti spesso si determinano degli sforzi concentrati di compressione con rischio di lesionamento, ragione per cui nell’edilizia storica solitamente si utilizzavano degli elementi discontinui, quali le mensole, che fungevano da elementi ripartitori di sforzo, in grado di realizzare superfici di appoggio più ampie con conseguente diminuzione degli sforzi agenti; in alternativa si utilizzavano elementi continui disposti lungo i muri come i dormienti. L’accorgimento di isolare mediante mensole il contatto tra il legno delle travi dalla muratura,
notoriamente un materiale poroso, è necessario anche per impedire la diffusione del degrado nelle teste delle travi. Il legno quale materiale naturale, è infatti soggetto ad un’interazione continua con l’ambiente dalle cui condizioni
dipendono il comportamento e lo stato di conservazione. In condizioni di umidità percentuale del legno superiore al 17-18%, le travi sono maggiormente esposte a fenomeni di attacco biotico da parte di insetti e funghi, soprattutto
in corrispondenza delle teste dove l’assenza di aerazione ed il contatto con una muratura spesso umida sono causa di marcescenza; tale degrado, se diffuso, può compromettere anche l’efficienza strutturale dell’appoggio o incastro.
Il sapere costruttivo
Nell’edilizia storica, spesso è possibile osservare nello stesso edificio, allo stesso livello, la posa in opera di solai con orditure differenti (semplici e composte) oppure con orditure semplici diversamente orientate; questa tecnica costruttiva dimostra una conoscenza ed un’esperienza delle maestranze del passato che non devono essere dimenticate, in quanto il differente orientamento delle travi portanti consente di creare degli irrigidimenti in diverse direzioni, irrigidimenti particolarmente efficaci da un punto di vista strutturale soprattutto nel caso di azioni orizzontali quali vento e terremoto. Inoltre il solaio ligneo, proprio in virtù delle caratteristiche di “elasticità” del materiale costituente, ha un buona resistenza in zona sismica. La ricchezza decorativa è conferita al solaio oltre che dall’essenza del legno e dalla lavorazione degli elementi, dalla realizzazione e posa in opera delle finiture, elementi “funzionali” disposti a coprire interstizi e giunti; tra questi si ricordano: regoli e controregoli, cornici, fasce, bussole, bastoni, mensole.
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Recupero ed interventi manutentivi per la conservazione dei solai lignei
Le caratteristiche e lo stato di conservazione del legno insieme alle condizioni strutturali dei solai, possono essere rilevati, indagati, verificati ed interpretati mediante un’opportuna e specifica metodologia di analisi diagnostica e strutturale, preventiva all’intervento.Il recupero dei solai lignei prevede un duplice intervento: il primo finalizzato al risanamento degli ambienti con controllo delle condizioni termo-igrometriche e di aerazione, ed il secondo finalizzato al consolidamento degli elementi costruttivi ed alla conservazione del materiale. Per quanto concerne gli elementi costruttivi lignei, si devono eseguire alcune operazioni fondamentali e necessarie da valutare ed attuare in relazione
alla diffusione, profondità e gravità del degrado, con differenti livelli e gradi di intensità ed eventualmente in più cicli. Secondo un iter ormai consolidato, le fasi di intervento da valutare specificatamente caso per caso sono: la pulitura;
il trattamento di disinfestazione con prodotti antiparassitari, ignifughi ed antimuffa; il consolidamento; la protezione con prodotti a base di cere. Se gli elementi lignei presentano un degrado tale da comprometterne la staticità (ad esempio
in corrispondenza delle teste delle travi) ed in occasione di nuove destinazioni d’uso che comportano un incremento dei carichi gravanti, è necessario prevedere minime e locali sostituzioni delle parti ammalorate e/o nuovi elementi in
ausilio a quelli esistenti quali delle travi metalliche in aderenza a quelle lignee o “rompitratta” degli impalcati, in grado di compensare ed impedire le deformazioni flessionali degli elementi. In ogni caso, l’intervento non deve compromettere
il “naturale” comportamento del legno, in particolare non è corretto agire sulle fenditure del legno che sono dovute alle variazioni dimensionali (ritiro e rigonfiamento) subite dal legno in relazione alla variazione delle condizioni termoigrometriche. La compatibilità con il materiale ed il rispetto dell’esistente devono essere assunti quali principi guida fondamentali e requisiti necessari dell’intervento.
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