Sistemi costruttivi prefabbricati di cemento armato: vantaggi e componenti

Pro e contro delle strutture prefabbricate in cemento armato

Le strutture prefabbricate di cemento armato sono usate soprattutto per l'esecuzione di capannoni, centri commerciali e palazzine per uffici, ma sono molto vantaggiose anche per la costruzione di edifici residenziali, soprattutto multipiano.

Infatti, le strutture in cemento armato, oltre a ridurre drasticamente la velocità di costruzione, con conseguente diminuzione dei costi della manodopera, garantiscono un ottimo controllo qualitativo e dimensionale degli elementi strutturali.

Edificio completamente prefabbricato con elementi di cemento armato, by Ferramati

In alcuni casi, la prefabbricazione consente anche di integrare nei pezzi prefabbricati vari componenti come porte, finestre, impianti e canalizzazioni.

Tuttavia, la costruzione di un edificio prefabbricato richiede una progettazione esecutiva e una direzione dei lavori particolarmente precisa e accurata: le tolleranze costruttive sono particolarmente piccole, perché non si possono correggere eventuali imprecisioni in corso d'opera.

Trasporto di travi prefabbricate di cemento armato, by Ferramati

Si devono inoltre valutare preliminarmente le difficoltà di trasporto e accesso al cantiere, che condizionano pesantemente le caratteristiche e dimensioni massime degli elementi prefabbricati utilizzabili. La prefabbricazione comporta infine un deciso aumento dei costi di trasporto.

Classificazione delle strutture prefabbricate in cemento armato

Esistono numerosi sistemi di prefabbricazione per il cemento armato, che si differenziano soprattutto per le membrature strutturali utilizzate.

Una prima e fondamentale classificazione riguarda il tipo di sistema costruttivo, basato rispettivamente sull'uso di pareti portanti (formate a loro volta da lastre o pannelli variabili per forma, dimensioni, caratteristiche e grado di finitura) o di strutture a telaio.

Pannelli prefabbricati per pareti in cemento armato di Ferramati

Queste ultime sono più simili agli edifici di calcestruzzo armato costruiti in opera e prevedono l'assemblaggio in cantiere di travi, pilastri e porzioni di solai.

Una seconda classificazione è invece relativa al grado di prefabbricazione, che può essere totale o parziale.

Nel primo caso gli elementi strutturali vengono assemblati a secco, cioè senza la necessità di alcun getto integrativo in opera.

Nel secondo caso le varie parti della struttura presentano invece soltanto l'armatura metallica, il lato inferiore e talvolta anche gli altri lati esterni, che fungono da cassaforma a perdere: la struttura viene quindi completata in cantiere gettando il calcestruzzo mancante, con un risultato più simile agli edifici tradizionali.

Costruzione di pareti prefabbricate di calcestruzzo, by Ferramati

Anche la prefabbricazione parziale delle strutture in calcestruzzo presenta numerosi vantaggi, perché la presenza di un'armatura prefinita riduce sensibilmente (o in certi casi evita del tutto) le opere di carpenteria metallica, spesso lunghe, complesse e costose.

Strutture in cemento armato precompresso

Un ultima distinzione tra i sistemi costruttivi prefabbricati va fatta tra le strutture di cemento armato precompresso e quelle per così dire semplici, cioè senza alcuna sollecitazione imposta prima della messa in esercizio dell'elemento.

A causa del sistema di produzione, le membrature di cemento armato precompresso normalmente sono disponibili soltanto prefabbricate.

Costruzione di un edificio prefabbricato di cemento armato, by Progress

In questo sistema costruttivo, l'armatura dell'elemento (normalmente costituita da cavi di acciaio) viene infatti tesa con una sollecitazione predeterminata prima di gettare il calcestruzzo.

Dopo l'indurimento del calcestruzzo, il carico di trazione viene rimosso: in questo modo il calcestruzzo risulta sottoposto a una compressione indotta artificialmente, che la rende più resistente rispetto al cemento armato tradizionale.

Strutture preassemblate con pannelli di cemento armato

Con i pannelli prefabbricati di cemento armato si possono costruire interi edifici in pochissimo tempo.

Lastra tralicciata per pareti prefabbricate di c.a. di Ferramati

Inoltre, anche in questo caso la prefabbricazione può essere totale o parziale.

Al riguardo, l'azienda Ferramati propone un pannello conforme alla Norma UNI EN 14992 formato da due lastre esterne a finitura liscia con spessore di 5-6 cm, che fungono anche da cassaforma per il getto di completamento.

L'armatura consiste invece di tralicci elettrosaldati laminati in acciaio di classe B450C o B450A, dimensionati in base allo spessore finito della parete e delle relative sollecitazioni meccaniche.

Pannelli coibentati per pareti prefabbricate HPWalls di Ferramati

Tuttavia, una prefabbricazione edilizia di questo tipo, se applicata agli edifici residenziali, richiede una particolare cura nella progettazione ed esecuzione delle connessioni.

Questo perché le connessioni sono particolarmente predisposte alla formazione di ponti termici con conseguenti dispersioni. Inoltre, anche lo stesso calcestruzzo non ha prestazioni termiche ottimali e perciò va rivestito opportuni strati di coibentazione.

Anche in questo caso, grazie alla prefabbricazione, si può risolvere questo inconveniente.



Ferramati propone infatti i pannelli HPWalls (High PerformanceWall System), una versione dei pannelli tralicciati ad alte prestazioni termoigrometriche, in quanto munito di un rivestimento in EPS solidarizzato con ciascuna lastra esterna in calcestruzzo.

Anche la parete Green Code Thermowand Plus^® di PROGRESS si basa sugli stessi presupposti.

Pannelli coibentati per pareti in c.a. Green Code Thermowand Plus di Progress

É un sistema specificamente progettato per l'esecuzione di facciate prive di ponti termici, composto da pannelli tralicciati da completare con un getto integrativo, già muniti di coibentazione e finitura esterna, ad esempio costituita da una superficie spazzolata, bocciardata o levigata.

Travi e pilastri prefabbricati di cemento armato

Naturalmente, sul mercato è disponibile anche una vasta gamma di travi, pilastri e solai prefabbricati di cemento armato.

Pilastro prefabbricato in cemento armato di Progress

L'azienda Progress propone ad esempio un pilastro prefabbricato a sezione rettangolare, con tre lati lisci e il quarto staggiato a mano, munito di ganci per il sollevamento e montaggio, armatura prefinita in tondini di cemento armato e sistema di fissaggio nell'estremo inferiore.

Sempre l'azienda Progress propone inoltre un modello di trave reticolare autoportante. È formata da un fondello di cemento armato che funge da appoggio per gli elementi del solaio e da cassaforma per il getto integrativo.

L'armatura consiste invece di una struttura tralicciata con correnti inferiori e superiori saldati ad essa.

Trave reticolare autoportante prefabbricata di cemento armato, by Progress

Una volta messa nella posizione voluta, la trave va completata con un'armatura integrativa in corrispondenza degli appoggi e con il getto di completamento: il risultato è un'unica struttura, staticamente monolitica.

Per grandi luci, tipiche ad esempio dei capannoni industriali, è disponibile anche una trave autoportante di calcestruzzo precompresso.

Sistemi per solai prefabbricati in calcestruzzo

Anche le soluzioni per solai prefabbricati di cemento armato sono numerose.

Solaio prefabbricato in cemento armato di Ferramati

Oltre ai comuni travetti con armatura triangolare a traliccio, Ferramati propone ad esempio ampie lastre con spessore compreso fra 4 e 8 cm, munite di tralicci elettrosaldati (con funzione di travetti) affogati nella soletta in calcestruzzo, ed eventualmente distanziati da blocchi di polistirolo espanso, in sostituzione delle comuni pignatte in laterizio.

Una volta posto in opera, il solaio viene completato con l'armatura superiore dei travetti e un getto integrativo in calcestruzzo.

Il sistema Green Code Klimadecke di Progress è invece più complesso.
Si tratta infatti di elementi per solai prefabbricati già muniti dei circuiti per l'installazione di un sistema di riscaldamento a pavimento.

Solaio prefabbricato in c.a. Green Code Klimadecke by Progress

Nello specifico, ciascun pannello consiste di una lastra di calcestruzzo spessa 6-7 cm, con tubicini per l'impianto di riscaldamento/raffrescamento con diametro di 16-20 mm, disposti secondo la classica serpentina e protetti da uno strato di cls con spessore di 14 mm.

È ovviamente prevista anche l'armatura dei singoli travetti e un'eventuale armatura supplementare a punzonamento. Durante il montaggio vengono infine posti anche appositi elementi fonoassorbenti.

Elementi complementari per strutture prefabbricate

Oltre a quelli sopra descritti, esistono anche scale prefabbricate in cemento armato.

Scala prefabbricata di cemento armato by Progress

Le scale prefabbricate sono una soluzione che semplifica notevolmente la gestione del cantiere, perché l'esecuzione delle casseforme inclinate e dell'armatura richiesta dalle scale gettate in opera risulta decisamente laboriosa.

Il modello studiato da Progress ha una superficie liscia che può essere lasciata a vista e si monta su appoggi appositamente predisposti in precedenza.
La stessa azienda ha ideato inoltre un balcone prefabbricato in cemento armato: si tratta di una lastra di calcestruzzo già munita dell'armatura dei singoli travetti, di tipo a traliccio con sezione triangolare, sponde di cls che fungono da cassaforma del getto di completamento, gocciolatoio integrato e collegamenti con elementi a taglio termico.