Peso del tetto al m²: calcolo del carico permanente

Come funziona il calcolo

Peso del tetto: come calcolare il carico permanente della copertura

Il peso della copertura è un'azione permanente che agisce in modo continuo sulla struttura dell'edificio. Nella progettazione strutturale questa grandezza si chiama carico permanente (G_k) e si esprime in kN/m², secondo gli Eurocodici. Conoscerla con precisione è necessario per dimensionare arcarecci, travetti, muri portanti e fondazioni, e per verificare se una struttura esistente può sostenere un cambio di copertura, per esempio la sostituzione di tegole in laterizio con pannelli sandwich o il contrario.

Il calcolatore non sostituisce il progetto strutturale. Serve a sommare i pesi dei componenti, a moltiplicare il risultato per la superficie e a convertire le unità. La qualità del risultato dipende interamente dai valori inseriti, per questo conviene raccogliere i dati prima di iniziare il calcolo.

Dati da raccogliere prima del calcolo

Per usare il calcolatore in modo corretto servono cinque informazioni: la superficie inclinata della falda, ricavata dal progetto o dal rilievo; la scheda tecnica del materiale di copertura; lo spessore dell'isolamento previsto; la distinta del legname, con sezione e interasse dei travetti e della listellatura; e la presenza o meno di una sottotegola. Se la copertura ha più falde con pendenze diverse, ogni falda va calcolata separatamente e i risultati si sommano.

Componenti del peso della copertura

Il peso per metro quadrato di copertura è la somma di quattro gruppi di elementi.

1. Tegole o materiale di copertura

Le tegole in laterizio, come la marsigliese, la tegola portoghese e il coppo, sono in genere il componente più pesante della copertura. Anche le tegole in calcestruzzo hanno un peso dello stesso ordine di grandezza. I pannelli sandwich e le lamiere metalliche ondulate sono nettamente più leggeri. La differenza tra questi materiali è spesso il fattore che decide se una struttura esistente regge un cambio di copertura, quindi il valore da inserire deve corrispondere al prodotto effettivamente posato.

Il peso di ciascun prodotto si ricava dalla scheda tecnica del produttore, che indica il peso del sistema di copertura per m². Quando il prodotto non è ancora noto, nelle prime fasi si possono usare i pesi per unità di volume dei materiali riportati nell'allegato A della UNI EN 1991-1-1, che fornisce anche i pesi propri dei materiali da costruzione. In entrambi i casi il valore scelto deve essere documentato nel progetto.

2. Struttura in legno

La struttura di supporto comprende la listellatura, cioè i listelli orizzontali su cui appoggiano le tegole, e i travetti, cioè gli elementi inclinati che trasferiscono i carichi ad arcarecci e muri. Il suo peso non si ricava da un valore unico. Dipende dalla sezione dei travetti, dal loro interasse, dalla presenza di arcarecci intermedi, dalla specie legnosa e dalla massa volumica del legno.

Il calcolatore propone un valore predefinito di 26 kg/m². Questo valore non deriva da una geometria precisa e non va usato come dato di calcolo senza verifica. Un esempio di controllo aiuta a capire il motivo. Con travetti di 5 × 7 cm posti a interasse di 0,40 m, per ogni metro quadrato di copertura si hanno 2,5 m lineari di travetto. Ogni metro lineare ha un volume di 0,0035 m³, quindi il volume è di circa 0,009 m³ per m². Con una massa volumica ipotizzata di 500 kg/m³ per il legno di pino, i travetti pesano circa 4 a 5 kg/m². Con una listellatura di 3 × 4 cm posta a interasse ipotizzato di 0,30 m, si aggiungono circa 2 kg/m². Il totale è quindi dell'ordine di 6 a 8 kg/m², senza contare arcarecci, collegamenti e sovrapposizioni, e resta ben al di sotto del valore predefinito.

La conclusione è che il campo va compilato con il peso ricavato dalla distinta reale del legname, cioè dal volume effettivo moltiplicato per la massa volumica e diviso per la superficie della falda. Il valore predefinito serve solo come punto di partenza. Per legni trattati o di specie più dense la massa volumica cambia, e va usata quella dichiarata per la specie effettivamente impiegata.

3. Isolamento termico

L'isolamento posto tra o sotto i travetti contribuisce con un peso ridotto, che diventa rilevante solo con spessori maggiori. Il calcolatore prevede lana di roccia e XPS, con spessori di 50 e 100 mm. Il peso dipende dalla massa volumica del materiale e dallo spessore, quindi il valore esatto va preso dalla scheda tecnica del prodotto. Le differenze tra questi materiali sono in genere piccole rispetto a quelle delle tegole, ma vanno considerate in un calcolo accurato.

4. Sottotegola

La sottotegola, cioè la membrana traspirante posta sotto le tegole, ha un peso basso rispetto agli altri componenti, ma non va trascurata in un'analisi accurata. Migliora la tenuta all'acqua e la gestione dell'umidità sotto il manto, ed è frequente nelle nuove coperture e nelle ristrutturazioni. Il peso va preso dalla scheda tecnica del prodotto scelto.

Formula e unità

Il calcolo segue tre passaggi. Prima si sommano i pesi dei quattro componenti per ottenere G_k in kg/m². Poi si moltiplica G_k per la superficie inclinata A per ottenere il peso totale P_totale in kg. Infine si divide G_k per 101,97 per ottenere il carico in kN/m², perché 1 kN equivale a circa 101,97 kgf.

Esempio con valori ipotetici, scelti solo per illustrare il calcolo: tegola di 40 kg/m², struttura di 20 kg/m², isolamento di 2 kg/m² e sottotegola di 3 kg/m². Il carico permanente è 40 + 20 + 2 + 3 = 65 kg/m². Su 100 m² di superficie inclinata il peso totale è 65 × 100 = 6.500 kg, mentre il carico in kN/m² è 65 / 101,97 ≈ 0,64 kN/m².

La stessa copertura senza isolamento e senza sottotegola pesa 60 kg/m², cioè circa 0,59 kN/m². Il confronto mostra quanto incidano i componenti secondari sul totale, e quanto il valore della struttura in legno controlli il risultato finale.

Norme di riferimento e combinazioni di carico

Nel progetto delle strutture il peso dei materiali di copertura va trattato come azione permanente caratteristica G_k. La norma europea di riferimento per le azioni sulle strutture è la UNI EN 1991-1-1 (Eurocodice 1, parte 1-1), che riporta pesi per unità di volume e pesi propri dei materiali da costruzione. In Italia il quadro di riferimento è costituito dalle NTC 2018, emanate con il decreto ministeriale 17 gennaio 2018, che definiscono anche i carichi da neve e da vento per le diverse zone del territorio.

Il carico permanente va poi combinato con i carichi variabili, come neve, vento e sovraccarichi d'uso, secondo le combinazioni previste dalle NTC 2018 e dalla norma europea UNI EN 1990. I coefficienti parziali di sicurezza sono fissati dalla normativa vigente e vanno applicati dal progettista strutturale, perché la combinazione finale dipende dal caso specifico. Il calcolatore fornisce il valore caratteristico G_k e non sostituisce la verifica strutturale.

Sostituzione della copertura: verificare la struttura esistente

Un uso frequente di questo calcolo è la verifica di una struttura esistente prima di cambiare il tipo di copertura. Passare da tegole in laterizio a pannelli sandwich alleggerisce in modo significativo la struttura. Il percorso opposto, da lamiera a tegola in laterizio, richiede una verifica accurata di travetti, arcarecci e muri di sostegno.

Negli edifici esistenti, in particolare quelli costruiti prima delle norme tecniche attuali, la verifica va affidata a un ingegnere o architetto abilitato. Le NTC 2018 dedicano un capitolo specifico alle costruzioni esistenti. Gli interventi che modificano la struttura possono richiedere un titolo edilizio e, in zona sismica, il deposito del progetto presso gli uffici competenti, come previsto dal Testo Unico dell'edilizia (DPR 380/2001).

Quando usare e quando non usare il calcolatore

Il calcolatore serve per stimare il carico permanente della copertura in una fase preliminare. Non dimensiona i singoli travetti o arcarecci e non calcola i carichi variabili come neve e vento, che dipendono dalla zona e dall'altitudine. Restano fuori anche le azioni sismiche, l'azione del vento sulle falde, compreso il sollevamento, e i carichi aggiuntivi di impianti, pannelli fotovoltaici, zavorre o strati non elencati. Questi elementi vanno sommati a parte nel progetto.

Come leggere il risultato

Il calcolatore mostra tre valori. Il carico permanente in kg/m² è la somma dei componenti per metro quadrato e serve come controllo rapido delle scelte fatte. Il peso totale in kg è il prodotto di quella somma per la superficie inclinata e indica il peso da trasferire alla struttura. Il carico in kN/m² è la conversione in unità del calcolo strutturale ed è il valore che il progettista riprende nelle combinazioni di carico. Un risultato plausibile in kg/m² non garantisce una verifica positiva, perché la struttura va verificata con tutte le combinazioni.

Errori frequenti

• Usare la proiezione in pianta invece della superficie inclinata: il peso totale risulta sottostimato.
• Confondere il peso per m² del sistema di copertura con il peso di una singola tegola o con il numero di pezzi per m²: queste informazioni vanno convertite prima.
• Dimenticare la sottotegola quando è prevista.
• Lasciare il valore predefinito della struttura in legno anche quando la struttura è diversa: per una struttura metallica o in calcestruzzo il campo va sostituito con il peso reale della struttura di supporto.
• Confondere kg/m² con kN/m²: 1 kN/m² corrisponde a circa 102 kg/m².
• Usare il risultato come carico definitivo senza verificare la scheda tecnica del prodotto installato.