EMMAFLOOR: SOLAIO ALLEGGERITO IN FIBRA DI VETRO

EMMAFLOOR
Emmafloor è certamente una grande novità e un importante traguardo raggiunto nel campo delle nuove tecnologie applicate all’edilizia.
Progettato sulle esigenze di ogni singolo caso, rappresenta la soluzione ideale per la sostituzione di vecchi solai o l’integrazione in strutture esistenti.
Uno dei componenti principali del solaio Emmafloor è infatti rappresentato dai profili pultrusi strutturali in fibra di vetro (G.F.R.P.) elementi del tutto simili nelle forme ai classici profili in acciaio, ma dal peso 8 volte inferiore, e dalle prestazioni strutturali paragonabili all’acciaio stesso.
L’importanza di questa novità è rappresentata anche dalla possibilità di avere a disposizione una scelta alternativa rispetto alle soluzioni di tipo tradizionale, un fattore che può risultare estremamente vantaggioso in un’edilizia che tende sempre di più verso il recupero e la riqualificazione del patrimonio immobiliare esistente.

Come nasce Emmafloor
Operando da anni nel campo del recupero e restauro strutturale, l’azienda E.C.T. ha recepito l’esigenza di avere a disposizione un elemento solaio che unisse una leggerezza propria alla durabilità dei singoli componenti, e soprattutto consentisse la facilità e agilità di messa in opera, addirittura personalizzabile ad hoc in base alle esigenze del singolo caso.
Emmafloor è dunque la sintesi di diversi percorsi sperimentali che hanno portato l’azienda a testare svariate soluzioni integrate, sia nella componentistica che nell’assemblaggio, raggiungendo alla fine di lunghi test quel risultato che ci consente di offrire oggi al progettista e all’impresa una soluzione non solo alternativa, ma a volte indispensabile.

Come è fatto
I principali elementi che costituiscono il solaio Emmafloor sono:
? Travi in FRP pultruse e non
? Elemento di alleggerimento in polistirolo, polistirene estruso o schiuma
? Barre in FRP
? Rete di ripartizione in FRP
? Tessuti in FRP e resine per la loro impregnazione
? Connettori metallici auto foranti
? Getto di completamento in cls

Componentistica avanzata
La filosofia costruttiva è stata quella di sfruttare le caratteristiche di alcuni materiali già presenti in commercio e caratterizzati da una forte componente innovativa, i quali, saggiamente assemblati in sinergia, hanno consentito di raggiungere l’obbiettivo prefissato.
Caratteristiche innovative possedute principalmente dai materiali compositi fibrorinforzati, che costituiscono la struttura portante dello stesso solaio, integrati nel getto finale di calcestruzzo, il tutto per la creazione di un elemento portante estremamente leggero, dotato di eccellenti performance strutturali, e che vanta velocità ed agilità di assemblaggio e posa in opera in cantiere, caratteristiche “personalizzabili” in base alle esigenze strutturali di ogni singolo caso.
Le travi in FRP, in base alle luci sulle quali intervenire, possono essere a loro volta irrigidite in fase di preassemblaggio tramite l’incollaggio di nastri in fibra di carbonio ad alto o altissimo modulo, andando così a colmare eventuali problematiche legate alla freccia.
Altro componente costruttivo è rappresentato dagli elementi di alleggerimento prefabbricati, che sono realizzati invece in polistirene estruso o polistirolo con all’interno eventualmente un rinforzo e sagomati in modo tale da creare il cassero per il getto del travetto in c.a..
Anche la rete in fibra di vetro costituisce una novità molto importante, ed unisce, oltre ad una evidente riduzione dei pesi e facilitazioni nella logistica, anche una garanzia certa in termini di durabilità futura.

I vantaggi reali
Le immagini a corredo del testo sono molto eloquenti: la leggerezza, la manovrabilità, la durabilità di ogni singolo elemento costituente il solaio emmafloor, sono apprezzabili sin dalla fase del progetto, e nella fase esecutiva consentono di intervenire anche in situazione di difficile accessibilità dei luoghi, dove sarebbe impensabile o economicamente svantaggioso introdurre solai costituiti da materiali di tipo tradizionale.
E’ importante sottolineare come l’adozione di questa tipologia di solaio alleggerito apporti una consistente riduzione dei pesi che vanno comunque a gravare sull’organismo strutturale, riduzione dei pesi quantificabile dal 30 al 50% rispetto ad una tipologia di intervento di tipo tradizionale.

Economie nei costi
Spesso parlare dei costi in termini strettamente numerici non rende l’idea dei reali vantaggi ottenibili dall’adozione di questa tipologia di soluzione.
In aggiunta, sotto il profilo dei costi, le economie ottenibili spaziano dai tempi ridotti di esecuzione alla facilità di gestione e movimentazione dei materiali, oltre che alle migliori condizioni di sicurezza per gli operatori che direttamente maneggiano ogni singolo componente del solaio stesso.
Il solaio emmafloor è dunque una soluzione specifica ad ogni singolo problema, per cui i costi variano a secondo delle esigenze strutturali del sito ove esso va inserito.
Ecco perché il “sistema” E.C.T. è un servizio di tipo integrato, è comprende:
? Studio preliminare di fattibilità
? Progetto di massima ed esecutivo
? Produzione su misura dei singoli elementi costituenti il solaio
? Posa in opera eseguita da personale specializzato
? Certificazioni del caso

Cosa dice la normativa
I tragici eventi sismici degli ultimi anni, hanno spinto il legislatore a valorizzare tutti quegli interventi di miglioramento o adeguamento sismico che non vadano a gravare il manufatto di ulteriori ed onerosi carichi.
In questa ottica l’inserimento di un solaio alleggerito che, integrandosi con l’organismo esistente, conferisca ad esso una nuova migliorata identità strutturale, è perfettamente in sintonia con le mutate esigenze progettuali e normative che andranno in vigore in modo definitivo.
In ogni caso, questo innovativo elemento strutturale, sin dalla fase della sperimentazione, è stato ideato nel pieno rispetto delle attuali normative in materia di costruzioni in zone sismiche, ed inoltre nel rispetto dei documenti tecnici redatti a livello di riferimento normativo, come ad esempio il C.N.R. D.T. 205 del 2007, dove vengono espressamente trattati sia gli eventuali usi di materiali innovativi come i profili pultrusi strutturali che la loro eventuale integrazione in strutture esistenti.

APPROFONDIMENTO TECNICO

Introduzione al Solaio
E’ un solaio alleggerito realizzato con materiali innovativi e altamente performanti: nasce sia per sostituire vecchi solai esistenti, sia per nuove costruzioni.
Il solaio è un elemento strutturale resistente ma al contempo più leggero e più duraturo rispetto a un solaio tradizionale.
Il peso di ogni singolo elemento che compone il solaio infatti, in alcuni casi non giustifica nemmeno l’utilizzo di mezzi di movimentazione meccanici.
Gli elementi facenti parte del solaio sono tutti del tipo commerciale in modo da poter essere facilmente reperibili sul mercato anche singolarmente. Il progetto infatti più che inventare un nuovo materiale inventa una nuova teoria di applicazione di materiali già conosciuti in ambito edilizio.
I principali elementi che costituiscono il solaio sono:
? Travi in FRP pultruse e non
? Elemento di alleggerimento in polistirolo o polistirene estruso
? Barre in FRP
? Rete di ripartizione in FRP
? Tessuti in FRP e resine per la loro impregniazione
? Connettori metallici autoforanti
? Getto di completamento in cls alleggerito
La struttura principale del nuovo solaio somiglia, almeno concettualmente, ai tradizionali solai con putrelle in acciaio, tavelle in laterizio e soletta armata in cls; anche in questo caso infatti ci troviamo di fronte ad un solaio che è formato da materiali distinti, solo che il peso proprio e le caratteristiche meccaniche sono estremamente performanti.
Le tavelle in laterizio vengono sostituite da pannellature in polistirolo o schiuma, che all’occorrenza possono contenere all’interno un’anima in acciaio o materiale plastico che gli conferisce rigidezza secondo la direttrice di posa.
Le tradizionali putrelle in acciaio vengono sostituite da quelle in fibra di vetro che a parità di dimensioni hanno un peso ridotto a circa 1/8.
Prima del getto di completamento viene posta una rete di ripartizione dei carichi in FRP al posto della tradizionale rete elettrosaldata in acciaio; la rete in FRP viene ammorsata alle travi con delle viti autoforanti in acciaio inox che servono anche come pioli per la migliore aderenza della soletta in cls alle travi realizzate in materiale composito.
Se necessario, in base anche al calcolo effettuato, taluni di questi materiali potranno essere lavorati in stabilimento prima della loro posa, al fine di migliorarne le loro caratteristiche, sia meccaniche che di comportamento al fuoco.
Le principali lavorazioni da eseguire preventivamente in stabilimento sono le seguenti:
? applicazione di tessuti in frp con sistema vacuum bag, sia all’attacco alla anima che in zona intradossale sulle travi del tipo IPE e HEA
? irrigidimento del polistirolo con l’inserimento di armatura
? irrigidimento del polistirolo con la laminazione di fibre di carbonio, vetro, aramide in zona intradossale
? foratura delle travi per il passaggio dell’armatura in composito
? carteggiatura delle travi FRP

Funzionamento statico del Solaio
Il solaio è del tipo a nervatura incrociata. La nervatura è composta sia dalle travi in FRP che da travetti gettati in opera con armatura fatta da lamine o tondini in FRP.
Il solaio potrà essere affogato in un cordolo in c.a perimetrale (con zoccolo in modo da evitare schiacciamenti della muratura sottostante) e dal quale partirà una monconatura in acciaio di tipo tradizionale. Il carico portato agente sul solaio viene quindi scaricato, in maniera definibile eguale, sia sui travetti in c.a. gettati in opera sia sulle travi in FRP, non dimenticando però che la vera anima del solaio sono le stesse travi in FRP.

Preparazione dei materiali e montaggio
La preparazione e la posa in opera dei materiali si divide in due fasi ben distinte da eseguirsi anche in luoghi differenti. Una parte dalla preparazione avverrà in stabilimento, l’altra, che dovrà avvenire necessariamente in sito, si riferisce ovviamente alla posa in opera vera e propria del solaio.

Preparazione in stabilimento
In stabilimento verranno preparate innanzitutto le travi in pultruso, i casseri in polistirolo o schiuma e le lamine in carbonio se previste. Le travi saranno tagliate a misura così come da disegno esecutivo e su esse si applicherà, all’intradosso, con il sistema vacuum bag, il tessuto in fibra di carbonio con dimensioni e numero di strati derivanti dal calcolo. Sempre sulle putrelle verranno inseriti i pioli metallici in numero ed al passo derivante dal calcolo (questa fase può anche essere fatta in situ) e si procederà alla foratura dell’anima utile al passaggio dell’armatura secondaria (lamine o tondini pultrusi) dei travetti gettati in opera. Sempre in stabilimento è ovviamente previsto il taglio e l’imballaggio dei casseri.
Esempio di posa in opera in caso di sostituzione di solai esistenti in strutture in muratura Il primo intervento da realizzare (in caso di solai in sostituzione di vecchi esistenti) consiste nella fresatura della muratura esistente al fine di creare l’alloggio per lo zoccolo del cordolo in c.a.. La fresatura dovrà avere una profondità di 20 cm e dovrà essere eseguita per tratti non più lunghi di 5,00 ml al fine di non alterare l’equilibrio statico della muratura.
Una volta alloggiate le armature previste si può procedere con il getto. Questa operazione dovrà andare avanti per tutto il perimetro del solaio.
Successivamente si procederà alla fresatura della parte superiore per la formazione del cordolo vero e proprio e al posizionamento di tutti gli elementi a cominciare dalle putrelle che devono essere incastrate all’interno del cordolo.
Fatto ciò si cominciano a montare i casseri in polistirolo che devono essere inseriti tra le due ali del profilo pultruso, facendo attenzione alla corrispondenza con i fori per il passaggio delle lamine e o tondini sull’anima del profilo.
Di seguito si alloggiano le lamine e/o i tondini nei casseri e le si fanno passare all’interno dei fori. Conclusa questa operazione si stende la rete in fibra di vetro nella parte superiore agganciandola ai pioli. L’ultima parte di questa fase consiste nel sistemare la monconatura per i momenti negativi. Terminata questa fase si potrà procedere con il getto del cls, fatto preferibilmente con SCC (anche se buoni risultati si ottengono anche con CLS alleggerito a granulometria fine) le cui caratteristiche meccaniche garantiscono che il getto non richieda azioni di compattazione e di sistemazione (vibratura) facilitandone la posa in opera.

Individuazione del modello di calcolo
Il solaio è stato pensato in modo tale da avere un comportamento riconducibile più a quello di un solaio a piastra (e quindi con doppia orditura) che a quello di uno normale con orditura unica nella direzione di inflessione. La doppia orditura in questo caso è garantita sia dalle putrelle in GFRP rinforzate intradossalmente con il carbonio, sia dai travetti gettati in opera e armati con le lamine in carbonio che corrono in direzione ortogonale all’interno dei pannelli in polistirolo. Questo tipo di solaio, adatto anche per grandi luci, ben si adatta infatti a tutte quelle ristrutturazioni in edifici in muratura portante in cui è possibile scaricare su tutti i lati della struttura. La soletta collaborante serve a rendere solidali le due direttrici di scarico, ed essendo armata con una fitta rete in fibra di vetro, essa ripartirà in maniera eccellente tutti i carichi sugli elementi strutturali principali.
L’eventuale eccessiva inflessione tipica delle strutture in fibra di vetro sarà del tutto annullata utilizzando il rinforzo con tessuto in carbonio in zona intradossale, mentre l’instabilità torsionale delle putrelle stesse è ottimamente contrastata dalla resistenza a compressione del cls che di fatto penetra tra le due ali dell’elemento pultruso.
Una nota particolare interessa il cordolo perimetrale; esso deve essere gettato in opera insieme alla soletta e la sua armatura deve essere del tipo tradizionale. Il cordolo non dovrà essere in spessore di solaio, ma dovrà avere uno zoccolo di almeno 15,00 cm per evitare lo schiacciamento dei mattoni sottostanti e per ripartire meglio il carico in direzione pressoché verticale sulla muratura stessa.
Usando un accorgimento di questo tipo si varia anche lo schema statico, in quanto si dà un maggiore effetto di incastro e quindi di fatto si riduce anche il momento in mezzeria.
Sempre ancorati all’interno del cordolo, dovranno essere collocati i ferri monchi utili ad assorbire eventuali momenti negativi derivanti dal semincastro del solaio.
Il modello di calcolo adottato è simile a quello utilizzato per i normali solai fatti con putrelle in acciaio, pioli, e soletta collaborante.