Diagnostica solai: metodi e strumenti per rilevare vulnerabilità non strutturali e certificare l’idoneità statica

La diagnostica è una pratica attraverso la quale è possibile valutare la sicurezza dei solai e rilevarne eventuali vulnerabilità che possono innescare danni, causare inagibilità o situazioni di pericolo. Questo articolo propone una panoramica delle metodologie di analisi da adottare e delle strumentazioni che possono supportare l’attività diagnostica al fine di permettere una corretta valutazione del grado di sicurezza di un solaio. 


Sicurezza dei solai: un aspetto da non sottovalutare

Negli ultimi anni sta aumentando la sensibilità alle problematiche legate alla sicurezza dei solai, anche in relazione ai circa 100 casi di cronaca che si registrano ogni anno in diverse tipologie edilizie, riportando episodi di crollo o di cedimento.

A partire dal 2015 il MIUR ha intrapreso un percorso di prevenzione stanziando 80 milioni di euro per promuovere attività diagnostiche tese a verificare i livello di sicurezza dei solai negli edifici scolastici. Con questi finanziamenti, il Ministero ha dato un forte impulso alla diagnostica, incentivando gli enti pubblici che gestiscono edifici scolastici ad incaricare professionisti e società private al fine di eseguire indagini preventive sui solai.

Le indagini permettono infatti di rilevare eventuali problemi strutturali e non strutturali prevenendo così crolli totali o distacchi. 

 

Diagnostica solai: metodi e strumenti per rilevare vulnerabilità non strutturali

 

Quali aspetti del solaio vanno valutati con la diagnostica?

Per valutare la sicurezza è opportuno analizzare il solaio dal punto di vista strutturale e non strutturale. Strutturalmente è necessario verificare che l’impalcato abbia ancora l’idoneità statica e che quindi dimostri una risposta adeguata alle sollecitazioni di esercizio; dal punto di vista non strutturale è necessario verificare se il solaio manifesta il rischio sfondellamento o di distacco del rivestimento del plafone.

Le criticità strutturali del solaio

Il solaio è progettato per sostenere, oltre al peso proprio, carichi; tuttavia nel corso del tempo può essere soggetto alla variazione degli stessi carichi e/o ad una diminuzione della capacità portante. Carichi non previsti, sollecitazioni concentrate, cambi di destinazione d’uso, mancanza di manutenzione, o anche semplicemente il naturale degrado dei materiali, sono alcuni aspetti che possono modificare il comportamento statico del solaio fino a determinare rischi per la stabilità della struttura. 

Le criticità non strutturali del solaio

Il fenomeno dello sfondellamento è la criticità più diffusa che interessa l’intradosso dei solai e consiste nel distacco e successiva caduta degli elementi di alleggerimento. Coinvolgendo quindi anche l’intonaco utilizzato per la finitura estetica, le pignatte. Lo sfondellamento non compromette la stabilità del solaio, ma comporta un rischio elevato per l’utenza.

 

Rilevare il rischio prima che si verifichi un cedimento

Le conseguenze dei problemi strutturali e non strutturali che interessano i solai possono essere molto impattanti. Nel caso di carenze strutturali si passa dall’inagibilità dell’ambiente al crollo dell’intero impalcato (caso comunque raro). Nel caso di sfondellamento invece gli episodi di crollo sono piuttosto frequenti (si registra un caso ogni 4 giorni) e creano nell’immediato situazioni di pericolo: il distacco di 1 solo mq di intradosso determina il crollo di una massa che può superare i 50 kg.

Di fronte alla frequenza dei casi e all’entità delle conseguenze, diventa fondamentale prevedere attività diagnostiche atte a individuare eventuali criticità e prevenire potenziali crolli. 

 

La diagnostica sui solai: strumenti e metodi a disposizione

Competenze consolidate sul rilievo delle patologie e dei degradi legati ai solai, uniti a metodi e procedure validate e attrezzature sempre più efficaci, hanno permesso alla diagnostica di consolidare il proprio ruolo di attività indispensabile per la valutazione del grado di sicurezza dei solai e al rilievo di criticità, sia in termini strutturali che non strutturali. 

La diagnostica si basa su competenze tecniche, metodi e strumentazioni in modo congiunto, in quanto ognuno di questi aspetti è indispensabile agli altri per ottenere una valutazione corretta. 

  • Le attrezzature disponibili sul mercato permettono di condurre prove e analisi con elevata accuratezza al fine di meglio rilevare le caratteristiche costruttive di ogni solaio, di studiarne i materiali attraverso metodi diretti o indiretti.  
  • I metodi diagnostici devono seguire un protocollo di indagine che sia validato e stabilisca quali analisi sono necessarie e con che sequenzialità, in conformità alle normative tecniche; questo permette di non trascurare alcun aspetto dei fenomeni e di contestualizzare i dati rilevati per ogni tipologia di solaio.
  • La competenza di chi esegue le indagini è il differenziale per ottenere una diagnosi corretta: saper utilizzare correttamente la strumentazione non è sufficiente: è infatti fondamentale una buona esperienza per interpretare le misurazioni raccolte, valutarle nell’insieme delle informazioni acquisite, contestualizzarle in base alla tipologia del solaio, può completare una diagnosi che sia di comprovata validità. Il personale che esegue le prove deve essere certificato secondo la UNI/Pdr 56:2019. 

La diagnostica sui solai: strumenti e metodi a disposizione


Per la valutazione della sicurezza dei solai è richiesto un approccio diagnostico specifico a seconda che si tratti di una valutazione strutturale o non strutturale.

 

Diagnostica per certificare l'idoneità statica dei solai

La verifica della conformità statica dei solai prevede la valutazione della loro capacità portante: questa può avvenire mediante esecuzione di prove dirette, prove di carico statiche, o tramite verifica analitica. Le prime permettono di determinare la risposta dei solai sottoponendoli all’azione diretta di un sovraccarico definito a partire dal carico di esercizio stabilito da normativa. La verifica analitica consente invece la determinazione di un coefficiente di sicurezza prescindendo unicamente dal rilievo costruttivo della sezione resistente dell’elemento orizzontale. 

La prova di carico

La prova di carico statica ha come finalità quella di permettere lo studio del comportamento di un elemento orizzontale, quale il solaio, sottoposto all’azione di un carico applicato e successivamente rimosso con incrementi e decrementi progressivi e noti.

Secondo NTC2018 §9.2, al fine di poter considerare idoneo il comportamento dell’elemento sottoposto alla prova, si dovrà osservare che:

  • le deformazioni accrescono all’incirca proporzionalmente ai carichi
  • nel corso della prova non si siano prodotte fratture, fessurazioni, deformazioni o dissesti che compromettono la sicurezza o la conservazione dell’opera
  • la deformazione residua dopo la prima applicazione del carico massimo non superi una quota parte di quella totale commisurata ai prevedibili assestamenti iniziali di tipo anelastico della struttura oggetto della prova
  • la deformazione elastica non risulti maggiore di quella calcolata

 Diagnostica per certificare l'idoneità statica dei solai

 

La validità dei risultati ottenuti è strettamente collegata alle scelte di impostazione della prova: come, dove e quando caricare il solaio? 

  • Impronta di carico. Per stabilire se procedere con un carico concentrato o un carico distribuito è importante valutare l’obiettivo della prova: certificare l’idoneità statica del solaio o l’eventuale applicazione di carichi permanenti in punti precisi? 
  • Definizione del carico.  Il valore del carico da sollecitare viene definito dalla Normativa in base alla destinazione d’uso. L’impostazione dei cicli di carico e scarico, invece, devono essere progettati in fase preliminare in base alle aspettative del comportamento del solaio. 

Una più corretta progettazione della prova può prevedere la valutazione preliminare del solaio, il rilievo delle sue caratteristiche costruttive e l’individuazione dell’eventuale presenza di lesioni o degradi. Conoscere più aspetto del solaio, infatti, consente di meglio stimare la sua risposta all’applicazione diretta di un sovraccarico. Tecnici certificati, con validata esperienza, permettono altresì di ridurre il margine di errore della misurazione e successiva elaborazione dei dati raccolti.

Strumentazioni:

  • Serbatoi flessibili che meglio si adattano a grandi superfici, e serbatoi rigidi modulabili, per carichi elevati e/o concentrati.  

Serbatoi flessibili per la prova di carico del solaio

 

  • I trasduttori lineari di spostamento rappresentano uno strumento efficace per la misurazione delle deformazioni. 

trasduttori lineari di spostamento rappresentano uno strumento efficace per la misurazione delle deformazioni

La verifica analitica 

Le NTC2018 sostengono l’importanza di procedere alla verifica delle costruzioni con un approccio graduale, per preservare la costruzione e limitare l’investimento di risorse. 

Il piano delle indagini, ad esempio, può essere efficacemente indirizzato, in relazione sia alla tipologia delle prove, sia alla loro localizzazione, da un’analisi basta su dati preliminari relativi alle caratteristiche geometriche, costruttive e dei materiali. […] e quindi razionalizzare il piano delle indagini sperimentali, anche in considerazione della loro onerosità ed invasività”. Cap. 8.5

La prova di carico, sebbene considerata non-distruttiva, è una prova diretta, che può determinare il danneggiamento del solaio e che richiede una certa onerosità. 

La verifica analitica si basa sul rilievo completo della sezione trasversale del solaio, sia per quanto riguarda la porzione strutturale che per quanto concerne gli strati che costituiscono la parte superiore e non ammettono capacità portante: ciò consente di determinare il carico permanente per unità di superficie dell’elemento orizzontale.

A questo vengono poi sommati la quota parte riferita ai tramezzi, valutandone l’incidenza, ed il carico di esercizio in relazione alla categoria d’uso. Il valore così ottenuto permette di determinare l’entità delle sollecitazioni o tensioni agenti allo stato limite ultimo, calcolate in relazione al grado di vincolo presente in corrispondenza della connessione tra l’orditura portante del solaio e la corrispettiva struttura di supporto. In parallelo alle verifiche allo stato limite ultimo vengono condotte le verifiche allo stato limite di esercizio che constano in un confronto con valori di deformabilità limite.

[...] l'articolo continua con la trattazione della diagnostica per rilevare lo sfondellamento dei solai.

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