Risposta diretta: cosa devi sapere sugli edifici prefabbricati in cemento
Gli edifici prefabbricati in cemento sono strutture assemblate da componenti in calcestruzzo gettati e stagionati in fabbrica, quindi trasportati in cantiere per la costruzione. Rispetto alla costruzione gettata in opera, i metodi prefabbricati in genere riducono i tempi di costruzione di Dal 30 al 50%. perché il telaio strutturale, i pannelli delle pareti, i solai e le travi polimerizzano in condizioni controllate mentre il livellamento del sito e il lavoro di fondazione avvengono in parallelo. La variabile più importante che determina se un progetto di prefabbricazione rispetta i tempi e il budget è il sistema di sollevamento per calcestruzzo prefabbricato selezionati per ciascun elemento: gli ancoraggi, gli inserti, gli innesti e l'hardware di rigging che consentono di prelevare, ruotare e posizionare un pannello o una trave senza rompersi, sovraccaricare o far cadere il pezzo. Se si sbaglia questa decisione, ogni altra efficienza offerta dal metodo di prefabbricazione verrà cancellata da rilavorazioni, ritardi e unità danneggiate.
Questa guida copre il quadro completo in modo approfondito: cosa sono effettivamente gli edifici prefabbricati in cemento e come si confrontano con la costruzione tradizionale, tutti i principali tipi di componenti utilizzati in un telaio prefabbricato, come i sistemi di sollevamento sono progettati e selezionati ancoraggio per ancoraggio, il processo di produzione dalla cassaforma al piazzale di stoccaggio, considerazioni sulla progettazione strutturale specifiche per la movimentazione dei carichi, metodi di connessione tra gli elementi, logistica di trasporto, difetti comuni e come una corretta pratica di sollevamento li previene, fattori di costo, impatto sulla sostenibilità, un glossario dettagliato e una sezione FAQ alla fine.
Cosa sono gli edifici prefabbricati in cemento
Un edificio prefabbricato in cemento, a volte chiamato edificio prefabbricato in cemento, è qualsiasi struttura in cui gli elementi portanti primari, colonne, travi, pannelli a parete, lastre alveolari, scale, vengono prodotti fuori sede in uno stabilimento, quindi spediti e assemblati sulla fondazione finale. Questo differisce dal tradizionale calcestruzzo gettato in opera, dove le forme sono costruite sul posto e il calcestruzzo viene versato direttamente sul posto, indurendo dove rimarrà in modo permanente.
L’ambiente dell’impianto offre ai produttori un controllo più stretto sulla progettazione della miscela del calcestruzzo, sulla temperatura di stagionatura, sull’umidità e sulla tolleranza della cassaforma. Questo controllo si traduce in una resistenza alla compressione più uniforme, finiture superficiali più lisce e un minor numero di difetti rispetto a quelli normalmente ottenibili in un cantiere aperto esposto alle intemperie. Significa anche che ogni elemento che lascia l'impianto necessita di un sistema integrato per essere prelevato, spostato, capovolto e posizionato, che è esattamente il ruolo che un sistema di sollevamento per calcestruzzo prefabbricato svolge durante tutta la vita del prodotto, dal momento in cui viene estratto dallo stampo fino al giorno in cui viene posizionato nella sua posizione finale sulla struttura.
Il calcestruzzo prefabbricato come metodo di costruzione è stato utilizzato per oltre un secolo, ma la moderna industria dei prefabbricati così come esiste oggi è nata dagli sforzi di ricostruzione del dopoguerra, quando la domanda di costruzioni veloci e ripetibili ha superato ciò che le casseforme costruite in loco potevano offrire. Le prime piante producevano travi semplici e assi alveolari; gli impianti moderni ora realizzano complessi pannelli sandwich isolanti per pareti, unità di facciata architettoniche con finiture integrate e elementi del tetto a doppia T a lunga campata in un unico ciclo di produzione continuo.
Gli edifici prefabbricati in cemento vengono utilizzati in un'ampia gamma di tipologie costruttive: magazzini e centri logistici, strutture di parcheggio, edifici agricoli, celle frigorifere, blocchi residenziali di bassa e media altezza, scuole e impianti industriali. Il filo conduttore che li accomuna tutti è un telaio strutturale o un involucro costruito con componenti ripetibili, fusi in fabbrica, anziché con calcestruzzo colato in loco.
Calcestruzzo prefabbricato e getto in opera: un confronto pratico
I due metodi non sono tanto concorrenti quanto strumenti adatti a diversi profili di progetto. La fusione in opera rimane comune per fondazioni, geometrie complesse difficili da standardizzare in stampi ripetibili e progetti in cui il trasporto di elementi di grandi dimensioni sul sito non è pratico. Il calcestruzzo prefabbricato tende a vincere su progetti con campate strutturali ripetibili, tempi ristretti o dove la qualità costante della fabbrica è una priorità rispetto alla flessibilità della formatura in loco.
| Fattore | Calcestruzzo prefabbricato | Gettato sul posto |
|---|---|---|
| Programma | Lavori in parallelo tra impianti e cantieri | Sequenziale, dipendente dal tempo |
| Coerenza della qualità | Ambiente elevato e controllato | Variabile, esposto alle condizioni del sito |
| Flessibilità di progettazione | Meglio con alloggiamenti ripetibili | Ideale per la geometria irregolare |
| Esigenze di manodopera del sito | Squadre inferiori, principalmente di montaggio | Superiore, cassaforma e finitura |
| Requisito di trasporto | Obbligatorio, può limitare la dimensione dell'elemento | Nessuna, calcestruzzo gettato in opera |
Vantaggi principali della costruzione prefabbricata in calcestruzzo
Il fascino delle costruzioni prefabbricate in cemento si riduce a numerosi vantaggi pratici che si riscontrano in quasi tutti i progetti, indipendentemente dal tipo di edificio o dalla regione.
Pianificazioni generali più veloci
Il lavoro in cantiere e il casting fuori sede vengono eseguiti in parallelo anziché in sequenza, il che rappresenta il maggiore risparmio di tempo nella maggior parte dei progetti. Mentre gli scavi, i getti delle fondazioni e i lavori di messa in opera dei servizi avvengono in loco, l'impianto getta contemporaneamente colonne, travi, pannelli e lastre secondo un ciclo di produzione fisso. Nel momento in cui le fondazioni raggiungono la forza necessaria per ricevere le connessioni strutturali, un camion pieno di componenti pronti per il montaggio può già essere in attesa nel cantiere.
Qualità costante e ripetibile
Il dosaggio controllato, le vibrazioni meccaniche e la polimerizzazione monitorata riducono la variabilità che le condizioni meteorologiche e del sito introducono nel lavoro di gettata in opera. Un pannello gettato in un impianto a clima controllato in inverno raggiungerà sostanzialmente la stessa resistenza e qualità di finitura di uno gettato in estate, il che raramente è vero per il calcestruzzo gettato all'aperto in un cantiere aperto.
Riduzione della manodopera in loco e della sovrapposizione commerciale
Le squadre di montaggio assemblano i componenti finiti anziché costruire casseforme e posizionare il calcestruzzo sul posto, riducendo il numero di operazioni necessarie in qualsiasi momento e riducendo le spese generali di coordinamento derivanti dalla gestione di più squadre sovrapposte in un'area ristretta del sito.
Riduzione degli sprechi di materiale
Gli stampi riutilizzabili in acciaio o fibra di vetro e il dosaggio preciso riducono gli sprechi di casseforme e le fuoriuscite di calcestruzzo rispetto alle forme costruite in loco, che sono spesso costruite con legname e compensato che vengono scartati o degradati dopo una manciata di utilizzi.
Flessibilità di progettazione maggiore del previsto
I moderni stampi prefabbricati possono produrre finiture architettoniche, aggregati a vista, texture a forma di mattoni e geometrie complesse che richiederebbero molto lavoro da realizzare in loco, pur mantenendo il processo di produzione sottostante sufficientemente standardizzato da rimanere veloce ed economico.
Nessuno di questi vantaggi si realizza automaticamente. Dipendono dal fatto che i componenti arrivino in cantiere intatti e vengano montati in modo sicuro ed efficiente, ed è qui che l'ingegneria dietro il sistema di sollevamento per calcestruzzo prefabbricato diventa il tessuto connettivo tra la fabbrica e l'edificio finito.
Tipi comuni di componenti prefabbricati per l'edilizia in calcestruzzo
La maggior parte degli edifici prefabbricati sono assemblati da un piccolo insieme di famiglie di componenti ripetibili, ciascuna con le proprie esigenze di sollevamento e movimentazione.
Pilastri e travi strutturali
Colonne e travi costituiscono lo scheletro primario di un telaio prefabbricato. Solitamente sono i singoli elementi più pesanti di un lavoro e richiedono attrezzature di sollevamento con un ampio margine di sicurezza, poiché una singola colonna può pesare diverse tonnellate e deve essere inclinata dalla posizione di getto orizzontale alla posizione eretta verticale durante il montaggio.
Pannelli a parete solidi
I pannelli prefabbricati per pareti massicce, strutturali o non strutturali, vengono gettati in piano e inclinati in posizione verticale in cantiere. Poiché sono sottili rispetto alla loro lunghezza e altezza, i pannelli sono particolarmente soggetti a fessurarsi durante la fase di ribaltamento se i punti di sollevamento non sono posizionati secondo un piano di sollevamento progettato.
Pannelli sandwich coibentati
I pannelli sandwich sono costituiti da due lastre di cemento separate da uno strato di isolamento rigido, legati insieme tramite connettori a taglio. Questi pannelli sono più pesanti e più complessi da sollevare rispetto ai pannelli pieni perché l'analisi del sollevamento deve tenere conto anche del comportamento composito tra i due strati di calcestruzzo ed evitare di sollecitare eccessivamente i connettori durante la presa.
Pannelli architettonici per facciate
I pannelli architettonici spesso presentano una faccia finita, un aggregato a vista, un rivestimento in mattoni o una struttura di rivestimento, che deve essere protetta dal contatto con le manovre e dalle macchie durante la movimentazione. I punti di sollevamento su questi pannelli sono spesso posizionati solo sulla faccia posteriore e vengono utilizzate attrezzature imbottite per evitare di segnare la superficie finita.
Lastre alveolari
Le lastre alveolari sono estruse con vuoti continui che percorrono la lunghezza dell'unità per ridurre il peso pur mantenendo la resistenza delle campate del pavimento e del tetto. Vengono sollevati in piano, utilizzando anelli di sollevamento dei trefoli o ancoraggi di sollevamento incorporati posizionati per mantenere le sollecitazioni di flessione entro i limiti di progettazione durante la presa.
Lastre a doppio T
Gli elementi a T doppio vengono utilizzati per pavimenti e tetti con campate lunghe, in particolare nelle strutture di parcheggio. La loro caratteristica forma a nervatura fa sì che i punti di sollevamento debbano essere posizionati direttamente sopra le nervature, dove la sezione ha una profondità sufficiente per resistere allo stress concentrato del piccone.
Scale e Vari Prefabbricati
Scale, pianerottoli, fioriere e volte di servizio completano la maggior parte dei pacchetti di edifici prefabbricati. Questi pezzi più piccoli e dalla forma strana spesso necessitano di configurazioni di sollevamento personalizzate anziché dei layout di ancoraggio standard utilizzati per pannelli e lastre.
Elementi di fondazione prefabbricati
Alcuni progetti utilizzano anche fondazioni prefabbricate, travi di livello o muri di fondazione per comprimere ulteriormente la pianificazione del sito. Questi elementi sono generalmente più pesanti per unità di volume rispetto ai componenti di qualità superiore e richiedono attrezzature di sollevamento particolarmente robuste data la loro geometria spessa e compatta.
Sistema di sollevamento per calcestruzzo prefabbricato: come funziona
Un sistema di sollevamento per calcestruzzo prefabbricato è la catena completa di ferramenta e progettazione che porta un elemento colato dallo stampo al luogo di riposo finale senza danni. Non è un singolo prodotto, è un sistema composto da diverse parti collegate che devono tutte essere adattate al peso, alla forma e alla sequenza di movimentazione del componente specifico da spostare.
Ancoraggi e inserti di sollevamento incorporati
Gli ancoraggi di sollevamento vengono gettati direttamente nel calcestruzzo prima che si indurisca. Gli stili di ancoraggio comuni includono ancoraggi a piastra piatta, ancoraggi a testa sferica, ancoraggi ad anello e inserti filettati. Ogni tipo di ancoraggio è prodotto con una classificazione limite di carico di lavoro , e il tipo corretto dipende dalla geometria dell'elemento, se l'ancoraggio verrà caricato verso l'alto o ad angolo e se il pezzo verrà inclinato da piano a verticale durante la presa.
Frizioni e accoppiatori di sollevamento
Una frizione di sollevamento è il pezzo riutilizzabile dell'hardware di rigging che collega la catena o il cavo della gru all'ancora incorporata. Le frizioni sono progettate per adattarsi a un profilo di ancoraggio specifico, quindi un ancoraggio a testa sferica e un ancoraggio a piastra piatta richiedono ciascuno un design della frizione diverso. L'utilizzo di una combinazione di ancoraggio e ancoraggio non corrispondente è una delle cause più comuni e più prevenibili della caduta di elementi prefabbricati.
Travi di distribuzione e telai di sollevamento
Per elementi lunghi e sottili come travi o pannelli a parete, una trave di distribuzione distribuisce il carico del gancio singolo della gru su più punti di presa, mantenendo gli angoli dei cavi prossimi alla verticale e riducendo il carico laterale su ciascun ancoraggio. I telai di sollevamento hanno uno scopo simile per forme irregolari in cui la geometria di sollevamento standard non funziona.
Hardware di inclinazione
I pannelli murali gettati orizzontalmente devono ruotare di circa 90 gradi per raggiungere la loro posizione verticale finale. L'hardware di inclinazione, compresi gli ancoraggi di montaggio posizionati nella parte superiore del pannello e i punti di cerniera alla base, gestisce questa rotazione in modo che le sollecitazioni rimangano entro la capacità di progettazione del pannello durante tutta l'oscillazione, non solo nel momento in cui la gru prende per la prima volta il carico.
Geometria del rigging e angoli dell'imbracatura
L'angolo tra la gamba del sartiame e il piano orizzontale dell'elemento ha un effetto diretto sul carico sottoposto a ciascun ancoraggio. Man mano che l'angolo rispetto all'orizzontale diminuisce, il che significa che le manovre diventano più basse o allargate, la tensione in ciascuna gamba aumenta notevolmente anche se il peso totale da sollevare non è cambiato. Questo è il motivo per cui i piani di sollevamento specificano un angolo minimo dell'imbracatura, comunemente mantenuto al di sopra di 45 gradi rispetto all'orizzontale, per evitare di sovraccaricare inaspettatamente gli ancoraggi che sono stati progettati solo per un picco più ripido e verticale.
Fattori dinamici e di impatto
Il peso statico di un elemento è solo il punto di partenza per dimensionare un sistema di sollevamento. Le gru accelerano e decelerano durante la presa e anche un sollevamento apparentemente regolare introduce un breve picco di carico superiore al peso statico. Le analisi di sollevamento applicano comunemente un fattore di amplificazione dinamica per tenere conto di ciò, insieme a un'ulteriore tolleranza per l'impatto se il pezzo entra in contatto con la cassaforma, gli elementi adiacenti o il terreno durante il disarmo o l'impostazione.
Margine di sicurezza, in parole povere: L'attrezzatura di sollevamento prefabbricata viene convenzionalmente selezionata con un limite di carico di lavoro impostato ben al di sotto della resistenza alla rottura ultima dell'ancora, comunemente con un rapporto compreso tra 4:1 o 5:1. Questo divario esiste specificamente per assorbire il carico d'urto, gli angoli di presa irregolari e i piccoli disallineamenti che si verificano regolarmente durante la movimentazione nel mondo reale, non solo il peso statico del pezzo fermo.
Confronto dei comuni hardware di sollevamento prefabbricati
La scelta dell'hardware giusto per un dato elemento di solito si riduce ad abbinare lo stile di ancoraggio alla forma e all'orientamento del pezzo, come riepilogato di seguito.
| Tipo di hardware | Uso tipico | Scegli Orientamento | Riutilizzabile |
|---|---|---|---|
| Ancoraggio a piastra piatta | Pannelli murali, sezioni sottili | Verticalee o inclinato verso l'alto | No (incorporato) |
| Ancoraggio a testa sferica | Travi, colonne | Angolato o verticale | No (incorporato) |
| Inserto filettato | Lastre, scale | Vertical | No (incorporato) |
| Anello di sollevamento del filo | Lastre alveolari | Orizzontale | No (incorporato) |
| Frizione di sollevamento | Collega il sartiame all'ancora | Corrisponde all'ancora | Sì |
| Fascio di diffusione | Travi lunghe, pannelli larghi | Orizzontale | Sì |
| Cerniera inclinabile | Rotazione base pannello parete | Da piatto a verticale | Sì |
Come vengono prodotti i componenti prefabbricati in calcestruzzo
La produzione di prefabbricati segue una sequenza ripetibile progettata per proteggere sia la qualità del calcestruzzo che l'attrezzatura di sollevamento incorporata all'interno di ciascun pezzo.
- Gli stampi in acciaio o fibra di vetro vengono puliti, oliati con distaccante e assemblati nelle dimensioni richieste.
- L'acciaio di rinforzo, la rete e gli eventuali ancoraggi di sollevamento incorporati vengono posizionati e fissati in posizione secondo il disegno esecutivo.
- Il calcestruzzo viene dosato, testato per la deformabilità e il contenuto d'aria e posizionato nello stampo con vibrazioni meccaniche per eliminare i vuoti.
- L'elemento polimerizza a temperatura controllata, a volte accelerata con vapore o letti riscaldati, fino a raggiungere una resistenza sufficiente per la rimozione.
- Lo stampo viene sformato e il pezzo viene sollevato dal piano di colata tramite gli ancoraggi incorporati, il primo vero test delle prestazioni del sistema di sollevamento.
- Gli elementi vengono spostati in un piazzale di stoccaggio dove polimerizzano ulteriormente fino a raggiungere la piena resistenza prevista prima di essere caricati per la spedizione.
Si noti che il passaggio cinque, il sollevamento iniziale dallo stampo, avviene mentre il calcestruzzo è spesso ancora al di sotto della sua resistenza prevista di 28 giorni. Questo è il motivo per cui il posizionamento dell'ancoraggio di sollevamento viene calcolato rispetto alla resistenza iniziale del calcestruzzo al momento della rimozione, non solo alla sua resistenza finale, e perché affrettare questo passaggio è una fonte comune di fessurazioni nei cantieri prefabbricati.
Tipi di stampi e cicli di riutilizzo
Gli stampi in acciaio sono la scelta più comune per forme ripetibili ad alto volume come lastre alveolari e travi standard, poiché mantengono tolleranze strette per migliaia di cicli di riutilizzo. Gli stampi rivestiti in fibra di vetro e legno sono più comuni per forme architettoniche o pezzi unici, dove il costo iniziale di lavorazione inferiore supera una durata utile più breve. Il numero di riutilizzi dello stampo è uno dei maggiori fattori di costo unitario nella produzione di prefabbricati, poiché l'investimento in attrezzature è distribuito su ogni pezzo colato in quello stampo.
Progettazione della miscela di calcestruzzo per prefabbricati
Le miscele prefabbricate sono spesso progettate per un aumento di resistenza iniziale più elevato rispetto alle tipiche miscele gettate in opera, poiché il programma di produzione dipende dallo smontaggio degli stampi e dal loro riutilizzo il più rapidamente possibile. Ciò spesso significa un rapporto acqua/cemento inferiore, l’uso di additivi acceleranti e talvolta materiali cementizi supplementari che migliorano sia la resistenza iniziale che la durabilità a lungo termine.
Metodi di polimerizzazione
La polimerizzazione ambientale in un clima interno controllato è comune per gli elementi standard, mentre la polimerizzazione a vapore o letti riscaldati radianti vengono utilizzati per accelerare ulteriormente l'aumento di resistenza, in particolare nei climi più freddi o dove i programmi di produzione richiedono la sverniciatura in giornata. La temperatura e la durata della polimerizzazione vengono monitorate attentamente, poiché sia la scarsa polimerizzazione che l'accumulo di calore eccessivamente rapido possono influire sulla resistenza e sulla durabilità a lungo termine del calcestruzzo.
Movimentazione del piazzale di stoccaggio
Una volta spogliati, gli elementi vengono generalmente immagazzinati su paglioli, supporti in legno o acciaio posizionati in punti calcolati lungo la lunghezza dell'elemento, per evitare di introdurre nuove sollecitazioni di flessione mentre il pezzo continua a polimerizzare fino alla sua massima resistenza. I pannelli vengono spesso immagazzinati in scaffalature con telaio ad A che li mantengono quasi verticali, riducendo così l'ingombro nel piazzale e minimizzando la movimentazione aggiuntiva prima della spedizione.
Considerazioni sulla progettazione strutturale per elementi prefabbricati
Gli ingegneri che progettano elementi prefabbricati devono tenere conto delle condizioni di carico che non si verificano mai una volta terminato l'edificio, ma che sono inevitabili durante la movimentazione. Un pannello di parete nella sua posizione finale sopporta solo la gravità e i carichi laterali, ma durante il sollevamento verso l'alto sopporta anche lo stress di flessione derivante dal supporto solo in pochi punti distinti anziché lungo tutta la sua lunghezza.
Per questo motivo la posizione di ogni ancoraggio di sollevamento viene solitamente determinata tramite un apposito analisi del sollevamento , separato dalla progettazione strutturale finale in servizio. Questa analisi tiene conto della resistenza del calcestruzzo all'età specifica in cui verrà sollevato, della distribuzione del peso dell'elemento, dell'angolo delle manovre e degli effetti dinamici derivanti dall'accelerazione della gru e dal carico d'urto minore durante la presa.
Sollecitazioni di gestione comuni contro cui progettare
- Sollecitazione di flessione da campate non supportate durante sollevamenti piani di elementi lunghi e sottili.
- Stress torsionale quando un pezzo viene raccolto leggermente fuori centro o con lunghezze delle gambe di sartiame irregolari.
- Carico d'urto se un operatore della gru solleva troppo velocemente o il pezzo entra in contatto con la cassaforma durante il disarmo.
- Sollecitazione rotazionale durante la sequenza di inclinazione verso l'alto, in cui la distribuzione della forza interna cambia continuamente mentre il pannello ruota da piano a verticale.
Posizionamento simmetrico dell'ancora
Ove possibile, gli ancoraggi di sollevamento sono posizionati simmetricamente rispetto al baricentro dell'elemento, in modo che il pezzo rimanga in piano durante la presa anziché inclinarsi su un lato. Gli elementi asimmetrici, come i pannelli con grandi aperture di finestre o contorni irregolari, richiedono che l'analisi del sollevamento sposti le posizioni di ancoraggio lontano da una semplice griglia simmetrica per mantenere il pezzo in equilibrio nonostante la distribuzione non uniforme della massa del calcestruzzo.
Aperture e loro effetto sui punti di sollevamento
Le aperture di porte e finestre rimuovono la massa di cemento e interrompono il percorso continuo del carico attraverso un pannello. I punti di sollevamento vicino alle grandi aperture devono essere posizionati per evitare di concentrare lo stress di flessione sulla sezione ridotta creata dall'apertura, motivo per cui i pannelli con grandi aperture spesso necessitano di ancoraggi aggiuntivi oltre al numero standard utilizzato per un pannello solido della stessa dimensione complessiva.
Coordinamento della progettazione del sollevamento con la progettazione strutturale finale
Le posizioni degli ancoraggi di sollevamento non vengono scelte indipendentemente dalla struttura finita. Le posizioni degli ancoraggi devono evitare conflitti con il posizionamento dell'acciaio di rinforzo, il condotto incorporato, l'hardware di connessione e qualsiasi rivelazione o finitura architettonica, il che significa che l'ingegnere di sollevamento e il progettista strutturale in genere coordinano la disposizione degli ancoraggi nelle prime fasi del processo di progettazione esecutiva anziché aggiungere punti di sollevamento in un secondo momento.
Metodi di connessione tra elementi prefabbricati
Una volta posizionato, un elemento prefabbricato necessita di un collegamento permanente alla struttura circostante. Il metodo di connessione scelto influisce sia sulla sequenza di costruzione che sulla quantità di rinforzo temporaneo necessario mentre le connessioni si induriscono o vengono finalizzate.
Collegamenti con manicotto cementato
Le connessioni con manicotto cementato utilizzano un manicotto in acciaio fuso in un elemento che riceve una barra di rinforzo sporgente dal pezzo adiacente, con malta ad alta resistenza che riempie lo spazio anulare una volta che i pezzi sono allineati. Questo metodo è comune per le connessioni colonna-fondazione e colonna-colonna dove è richiesta la completa continuità strutturale.
Connessioni a piastre bullonate
Le connessioni bullonate utilizzano piastre in acciaio incastonate su ciascun elemento, unite in cantiere con bulloni o angolari in acciaio saldati. Queste connessioni raggiungono immediatamente la piena resistenza, il che consente di rimuovere i rinforzi temporanei prima rispetto alle connessioni che dipendono dal tempo di maturazione della malta.
Connessioni a piastre saldate
Simili alle piastre imbullonate, le connessioni saldate uniscono le piastre in acciaio incassate direttamente con la saldatura sul campo. Questo metodo è rapido e fornisce resistenza immediata, ma richiede un'attenzione particolare alla qualità della saldatura e alla protezione antincendio della connessione una volta chiusa la struttura.
Connessioni con tasselli e sedi per chiavetta
Le connessioni con tasselli utilizzano barre d'acciaio sporgenti inserite in una sede per chiavetta o in una tasca e successivamente riempite con malta o cemento. Questo metodo è comune tra solai e travi di supporto, dove aiuta anche a trasferire le forze di taglio orizzontali attraverso il diaframma formato dal pavimento completato.
Controlli di qualità prima di ogni sollevamento
Poiché un sollevamento fallito può danneggiare un intero elemento prefabbricato o mettere a rischio i lavoratori, la maggior parte dei cantieri di prefabbricati e delle squadre di montaggio eseguono una serie breve ma coerente di controlli prima di ogni singolo prelievo, non solo il primo della giornata.
Prima del sollevamento
Gli equipaggi confermano che il calcestruzzo ha raggiunto la resistenza minima richiesta per quello specifico sollevamento, ispezionano gli ancoraggi incorporati per eventuali danni o disallineamento e verificano che venga utilizzata la frizione corrispondente corretta per il tipo di ancoraggio installato in quel particolare elemento.
Durante il sollevamento
Inizialmente l'elemento viene sollevato lentamente per confermare l'equilibrio e l'angolo di sollevamento prima che proceda la raccolta completa e l'operatore della gru osserva eventuali movimenti, torsioni o suoni insoliti che potrebbero indicare un problema hardware.
Dopo l'impostazione
Una volta che un pezzo è posizionato nella sua posizione finale, gli equipaggi controllano la messa a piombo, l'allineamento e il rilevamento prima di rilasciare il sartiame e ispezionano il pezzo per eventuali crepe che potrebbero essersi verificate durante la scelta.
Ispezione hardware continua
L'attrezzatura di sollevamento, le frizioni, le traverse e le catene riutilizzabili vengono ispezionate secondo un programma ricorrente separato dai controlli dei singoli ascensori, poiché l'usura dell'attrezzatura portante si accumula gradualmente attraverso centinaia di ascensori e potrebbe non essere evidente da un singolo controllo visivo prima di una presa specifica.
Difetti comuni dei prefabbricati e come un sollevamento corretto li previene
Molti dei difetti riscontrati negli elementi prefabbricati dopo la movimentazione sono riconducibili a problemi dell'ascensore stesso piuttosto che al posizionamento originale del calcestruzzo.
Gestione delle crepe
Le sottili crepe che compaiono vicino ai punti di sollevamento o al centro di un pannello dopo la rimozione sono solitamente causate dal sollevamento prima che il calcestruzzo raggiunga un'adeguata resistenza iniziale o da posizioni di ancoraggio che non corrispondono all'effettiva distribuzione del peso del pezzo finito.
Scheggiatura degli angoli e danni ai bordi
I danni agli angoli spesso derivano dal contatto con la cassaforma, gli elementi adiacenti o il pagliolo di stoccaggio durante la sequenza di prelievo e deposito, piuttosto che dall'attrezzatura di sollevamento stessa, motivo per cui le manovre imbottite e un'attenta procedura di deposito sono importanti tanto quanto la scelta dell'ancoraggio.
Fori di insetti e vuoti superficiali
Piccoli vuoti superficiali, comunemente chiamati buchi d'insetto, generalmente sono dovuti a vibrazioni inadeguate durante il posizionamento piuttosto che al processo di sollevamento, ma spesso vengono notati per la prima volta durante l'ispezione che segue il sollevamento iniziale dallo stampo.
Estraibile per l'ancora
I cedimenti da estrazione, in cui un ancorante incorporato si separa dal calcestruzzo circostante sotto carico, sono quasi sempre legati a una resistenza insufficiente del calcestruzzo al momento del sollevamento, a una profondità di ancoraggio inadeguata o ad ancoraggi posizionati troppo vicino a un bordo libero senza il rinforzo necessario per resistere alla conseguente rottura del calcestruzzo.
Sequenza di montaggio in loco
L'assemblaggio di un edificio prefabbricato in cemento sul posto generalmente segue la stessa sequenza generale indipendentemente dalle dimensioni dell'edificio, sebbene il ritmo e le dimensioni del personale siano proporzionali alla complessità del progetto.
- Fondazioni, fondazioni e collegamenti alla base delle colonne vengono completati e rilevati prima dell'arrivo di qualsiasi consegna di prefabbricati.
- Le colonne vengono prima sollevate, fissate alle connessioni di base, piombate e temporaneamente rinforzate.
- Le travi vengono sollevate e collegate tra le colonne per formare il telaio principale.
- I pannelli a parete vengono inclinati verso l'alto e collegati al telaio, seguendo il piano di sollevamento e rinforzo progettato per ciascun pannello.
- Le lastre del pavimento e del tetto vengono posizionate sul telaio completato e stuccate in corrispondenza dei giunti.
- Il rinforzo temporaneo viene rimosso una volta che le connessioni permanenti raggiungono una resistenza adeguata e la struttura viene consegnata per operazioni successive.
Rinforzo temporaneo
Le colonne e i pannelli a parete raramente sono stabili da soli nel momento in cui vengono rilasciate le manovre. I rinforzi regolabili in acciaio ancorati alla fondazione mantengono ogni elemento a piombo e stabile finché non viene collegata una parte sufficiente della struttura circostante per fornire un supporto laterale permanente. La disposizione dei controventi è pianificata in anticipo come parte della stessa ingegneria di montaggio che governa la sequenza di sollevamento.
Sequenza per ridurre al minimo il riposizionamento della gru
I piani di montaggio in genere raggruppano le scelte in base alla posizione della gru piuttosto che strettamente secondo la logica strutturale, impostando ogni elemento raggiungibile da una posizione della gru prima del riposizionamento, poiché il riposizionamento di una grande gru cingolata o a torre richiede molto più tempo delle singole scelte stesse.
Trasporto e logistica per elementi prefabbricati
Portare un elemento prefabbricato dallo stabilimento al cantiere in modo sicuro è una vera e propria sfida logistica e gli stessi ancoraggi di sollevamento utilizzati in cantiere vengono spesso riutilizzati per caricare e scaricare il pezzo dal rimorchio di consegna.
Selezione del rimorchio
I rimorchi a pianale gestiscono travi standard e pannelli corti, mentre i rimorchi specializzati con telaio ad A trasportano pannelli a parete in posizione quasi verticale per ridurre lo stress di flessione durante il trasporto. I rimorchi estensibili o sterzanti vengono utilizzati per elementi insolitamente lunghi come travi a campata lunga o elementi a doppio T.
Pianificazione del percorso per carichi eccezionali
Gli elementi che superano i limiti standard di larghezza, altezza o peso richiedono rilevamenti del percorso per confermare le distanze dai ponti, il raggio di sterzata agli incroci e qualsiasi restrizione di carico lungo il percorso di consegna e spesso richiedono veicoli di scorta per lo spostamento.
Sequenza di caricamento e ordine di consegna
Gli elementi prefabbricati vengono generalmente caricati sui rimorchi nell'ordine inverso rispetto a quando verranno montati, in modo che il pezzo necessario esca per primo dal rimorchio, riducendo al minimo la quantità di spostamenti in cantiere e riducendo il tempo in cui la gru rimane inattiva in attesa che il pezzo giusto diventi accessibile.
Protezione degli elementi durante il trasporto
Le cinghie di ancoraggio e i blocchi sono posizionati per impedire lo spostamento senza introdurre nuove sollecitazioni di flessione nell'elemento, lavorando sulla stessa comprensione dei punti di supporto e dei percorsi di carico utilizzati nell'analisi di sollevamento originale, poiché le vibrazioni durante il trasporto e le frenate improvvise possono applicare carichi a cui il pezzo non è mai stato progettato per resistere se si sposta contro un punto di supporto non pianificato.
Condizioni meteorologiche e del sito durante la costruzione
Il vento è il fattore meteorologico più significativo che influenza la costruzione dei prefabbricati, poiché i grandi pannelli piatti si comportano come vele una volta sollevati dal rimorchio o inclinati in posizione verticale. I piani di montaggio in genere stabiliscono una velocità massima del vento al di sopra della quale le operazioni di sollevamento si interrompono e gli equipaggi monitorano continuamente le condizioni anziché fare affidamento su un singolo controllo all'inizio della giornata.
Il freddo influenza indirettamente i tempi di sollevamento, rallentando la velocità con cui il calcestruzzo acquisisce resistenza. Un sollevamento programmato per un'età specifica dopo il getto potrebbe dover essere ritardato in condizioni di freddo fino a quando il calcestruzzo non raggiunge effettivamente la resistenza richiesta, il che è confermato attraverso provini stagionati sul campo piuttosto che presupposto da un programma standard.
Fattori di costo nei progetti prefabbricati in calcestruzzo
I costi di costruzione prefabbricati in calcestruzzo sono determinati da un diverso mix di fattori rispetto al lavoro gettato in opera. La distanza di trasporto dallo stabilimento al cantiere è più importante, poiché gli elementi prefabbricati pesanti sono costosi da trasportare per lunghe distanze e possono richiedere permessi di percorso per carichi sovradimensionati. Anche la complessità dello stampo e il numero di riutilizzi contano: un semplice stampo per pannelli ripetibile distribuisce il suo costo su molte colate identiche, mentre un pezzo architettonico altamente personalizzato comporta un costo unitario dello stampo molto più elevato.
Anche il tempo della gru e il noleggio dell'attrezzatura di sollevamento rappresentano una quota maggiore del costo totale nei progetti di prefabbricazione rispetto ai lavori di gettata in opera, poiché quasi ogni elemento strutturale richiede un prelievo dalla gru, il che dà un vantaggio alla scelta del giusto sistema di sollevamento per il calcestruzzo prefabbricato la prima volta, poiché rimontare un ascensore mal pianificato fa sprecare tempo costoso alla gru e può ritardare l'intero programma di montaggio della giornata.
Ammortamento dello stampo
Uno stampo in acciaio utilizzato per centinaia di getti identici ammortizza i costi di attrezzatura fino a una piccola frazione del prezzo totale di ciascuna unità, mentre uno stampo costruito per un pezzo architettonico unico potrebbe dover recuperare l'intero costo da un singolo ciclo di fusione, motivo per cui layout di edifici altamente ripetibili tendono a produrre il prezzo prefabbricato per unità più basso.
Spostamenti del costo del lavoro
La costruzione prefabbricata sposta le ore di manodopera lontano dal sito e nello stabilimento, il che generalmente riduce l’esposizione ai premi della tariffa di manodopera del sito, agli straordinari determinati dai ritardi meteorologici e ai costi di sicurezza derivanti dal coordinamento simultaneo di più attività in un sito congestionato.
Efficienza dei materiali e sostenibilità
La costruzione prefabbricata in calcestruzzo tende a produrre meno rifiuti in cantiere rispetto ai metodi gettati in opera, poiché le casseforme vengono riutilizzate centinaia di volte in un impianto anziché costruite e scartate in ogni progetto. Il dosaggio preciso in un impianto riduce anche le fuoriuscite di calcestruzzo e i ritagli di acciaio per cemento armato vengono raccolti e riciclati più facilmente in un impianto di produzione fisso piuttosto che sparsi in un cantiere.
Anche l'hardware di sollevamento riutilizzabile, le travi di sollevamento, le frizioni e le catene di sollevamento contribuiscono a questa efficienza, poiché lo stesso set di strumenti gestisce migliaia di sollevamenti durante la vita dell'attrezzatura anziché essere monouso, a differenza degli stessi ancoraggi incorporati che rimangono permanentemente nel cemento.
I pannelli sandwich isolanti contribuiscono anche alle prestazioni energetiche operative dell'edificio finito, poiché lo strato isolante è integrato nella parete stessa anziché aggiunto come strato separato installato in loco, riducendo i ponti termici rispetto ad alcune pareti realizzate in loco.
Glossario dei termini di prefabbricazione e sollevamento
- Limite del carico di lavoro: Il carico massimo che un componente dell'attrezzatura di sollevamento è in grado di sostenere in condizioni di utilizzo normale.
- Angolo dell'imbracatura: L'angolo tra una gamba del sartiame e il piano orizzontale dell'elemento da sollevare.
- Fattore di amplificazione dinamica: Un margine aggiuntivo applicato a un carico statico per tenere conto dell'accelerazione e degli urti minori durante la presa della gru.
- Inclinazione verso l'alto: Il processo di rotazione di un pannello gettato orizzontalmente nella sua posizione verticale finale in cantiere.
- Pagliolo: Supporti in legno o acciaio posizionati sotto gli elementi prefabbricati immagazzinati in punti calcolati per evitare sollecitazioni di flessione indesiderate.
- Manicotto stuccato: Un metodo di connessione in cui un manicotto di acciaio fuso in un elemento riceve una barra da un pezzo adiacente, riempito con malta ad alta resistenza.
- Fascio di diffusione: Una trave rigida utilizzata per distribuire il carico del gancio di una gru su più punti di presa su un elemento.
- Buco dell'insetto: Un piccolo vuoto superficiale nel calcestruzzo stagionato, generalmente causato dall'aria intrappolata durante il posizionamento.
Domande frequenti
Da cosa è composto un sistema di sollevamento per calcestruzzo prefabbricato?
In genere include ancoraggi incorporati gettati nel cemento, frizioni di sollevamento abbinate che si collegano alle manovre della gru e in molti casi una trave di distribuzione o un telaio di sollevamento che distribuisce il carico su più punti di raccolta.
Perché non è possibile utilizzare nessun gancio per gru per sollevare i pannelli prefabbricati?
Un gancio generico non può agganciare l'ancoraggio incorporato in modo sicuro o uniforme. Una frizione abbinata è progettata per bloccarsi sulla geometria specifica dell'ancoraggio, distribuendo correttamente il carico e prevenendo lo slittamento durante la presa.
Quanto tempo dopo il getto è possibile sollevare un elemento prefabbricato?
Ciò dipende dalla miscela di calcestruzzo e dal metodo di stagionatura, ma gli elementi vengono generalmente sollevati dallo stampo una volta raggiunta una specifica resistenza iniziale definita nell'analisi di sollevamento, che è ben al di sotto della resistenza di progetto a 28 giorni.
Cosa provoca la fessurazione durante il sollevamento del prefabbricato?
Le cause più comuni sono il sollevamento prima che il calcestruzzo abbia raggiunto la resistenza adeguata, l'utilizzo di ancoraggi posizionati in modo errato rispetto alla forma dell'elemento o l'applicazione di angoli di sollevamento irregolari che concentrano lo stress in un punto invece di distribuirlo uniformemente.
Gli ancoraggi di sollevamento prefabbricati sono riutilizzabili?
No, gli ancoraggi incorporati rimangono permanentemente fissati nel calcestruzzo. La parte riutilizzabile del sistema è l'hardware esterno, le frizioni, le travi distanziatrici e le catene di sollevamento, che vengono utilizzate ripetutamente su molti ascensori diversi.
Qual è la differenza tra un ancoraggio di sollevamento e un inserto di sollevamento?
I termini sono spesso usati in modo intercambiabile, ma generalmente un ancoraggio si riferisce ad un elemento sagomato in acciaio con una testa sagomata, mentre un inserto si riferisce più spesso ad una presa filettata in cui viene avvitato in cantiere un golfare di sollevamento separato del tipo a bullone.
Tutti gli elementi prefabbricati necessitano di una trave distanziatrice?
No, le travi distanziatrici vengono utilizzate principalmente per elementi lunghi o larghi in cui una presa a punto singolo creerebbe eccessivi angoli dei cavi o una distribuzione non uniforme del carico. I pezzi più corti o più compatti vengono spesso sollevati con una semplice catena a più bracci.
Come viene decisa la posizione degli ancoraggi di sollevamento?
Le posizioni di ancoraggio derivano da un'analisi di sollevamento che tiene conto del peso, della forma, della resistenza del calcestruzzo dell'elemento al momento del sollevamento e della specifica sequenza di movimentazione che subirà, dallo sformatura all'erezione finale.
Perché gli angoli dell'imbracatura sono così importanti durante un sollevamento?
Quando l'angolo dell'imbracatura diventa più basso, la tensione trasportata da ciascun braccio del sartiame aumenta notevolmente anche se il peso totale non è cambiato, il che può sovraccaricare un'ancora che è stata progettata solo per un angolo di presa più ripido.
Gli elementi prefabbricati possono essere sollevati in condizioni di vento?
I pannelli piani di grandi dimensioni sono particolarmente sensibili al vento, quindi i piani di costruzione generalmente stabiliscono una soglia massima di velocità del vento al di sopra della quale le operazioni di sollevamento vengono sospese fino a quando le condizioni non migliorano.
Cosa succede se un ancoraggio di sollevamento viene posizionato troppo vicino al bordo di un pannello?
Un ancoraggio posizionato troppo vicino a un bordo libero senza un rinforzo circostante sufficiente può causare la rottura del calcestruzzo attorno ad esso sotto carico, motivo per cui le distanze minime dal bordo sono una parte standard di ogni analisi di sollevamento.
Il freddo influisce sul sollevamento di un elemento prefabbricato?
Sì, le temperature fredde rallentano l'aumento della resistenza del calcestruzzo, quindi potrebbe essere necessario ritardare il sollevamento fino a quando i campioni di prova polimerizzati sul campo confermano che il calcestruzzo ha effettivamente raggiunto la resistenza richiesta per quella specifica scelta.
