ARMATUBO, dalle fondazioni l’inizio di una ricerca

Attacco fondazione pilastro un po' di storia

Le fondazioni a bicchiere, tradizionali nell’edilizia, sono note per la loro semplicità e capacità di supporto, ma presentano problemi di cedimenti differenziali e alti costi. La ricerca di soluzioni più efficienti ha portato all’adozione del sistema Armatubo, un esempio di DFMA (Design for Manufacture and Assembly). Questo sistema, che combina prefabbricazione e installazione rapida, migliora resistenza, durabilità e sostenibilità, riducendo tempi e costi di costruzione. Armatubo rappresenta un’innovazione cruciale per edifici più sicuri ed economici.

Le radici dell’architettura prefabbricata affondano nella necessita di costruire in siti non attrezzati, difficilmente accessibili e privi di predisposizione alla costruzione, mediante l’utilizzo di elementi pronti, realizzati precedentemente in luoghi diversi dalla sede definitiva. La prefabbricazione comporta quindi la scomposizione delle parti componenti l’edificio già durante la fase di progettazione; esse vengono poi realizzate separatamente, ognuna nella sede più idonea ed assemblate successivamente in cantiere. Questa particolare esigenza ha spinto lo sviluppo della prefabbricazione nel mondo delle costruzioni, offrendo la possibilità di incrementare la qualità della progettazione della produzione.

Le fondazioni, per loro natura, rappresentano l’elemento primo e imprescindibile per la costruzione di un edificio. Sono infatti sia la base concreta – ossia la struttura sulla quale l’edificio poggia – sia progettuale per procedere allo sviluppo dell’intero involucro edile.

In termini di definizioni, si parla di fondazione come di quell’elemento strutturale il cui compito è ricevere i carichi provenienti dalla sovrastruttura per poi diffonderli al suolo. Alla radice della corretta progettazione delle fondazioni di un edificio vi sarà dunque, tra l’altro, un’analisi accurata della tipologia di terreno su cui questo andrà a poggiare, così da definire al meglio la corretta distribuzione dei carichi.

Il primo sviluppo di una fondazione prefabbricata è stato quello del plinto a bicchiere, parente molto stretto del plinto gettato in opera ma con un foro per l’alloggiamento del pilastro prefabbricata al centro. Per completarlo è necessario un getto d’inghisamento con calcestruzzo a ritiro compensato che crea la solidarizzazione fra il plinto e il pilastro andando a creare un vincolo di incastro per la struttura.

Questo tipo di fondazione è progettato per distribuire i carichi della sovrastruttura in modo uniforme al suolo, garantendo stabilità e resistenza.

Le fondazioni a bicchiere prefabbricate nascono dall’integrazione di due processi principali:

• la produzione industriale off-site
• la costruzione in-site in cantiere.

In breve, la produzione off-site consiste nella realizzazione degli elementi strutturali, come i bicchieri di fondazione, in un ambiente controllato come uno stabilimento industriale. Questo permette una maggiore precisione, controllo di qualità e velocità di produzione, oltre a ridurre gli sprechi di materiali.

Una volta prodotti, questi elementi vengono trasportati al sito di costruzione, dove avviene la fase on-site. Qui, i bicchieri prefabbricati vengono posizionati e integrati con altri componenti strutturali, come pilastri o travi, completando così la fondazione dell’edificio.

L’approccio combinato di produzione off-site e costruzione on-site porta a una maggiore efficienza, riduzione dei tempi di costruzione e miglioramento della sicurezza in cantiere. Inoltre, consente una maggiore flessibilità progettuale e una migliore gestione delle risorse.

Inconvenienti fondazione a bicchiere-non è come gettare in opera

Malgrado i vantaggi in termini di tempistica e di sicurezza, questa soluzione presentano alcune problematiche che possono sorgere in cantiere durante la realizzazione di fondazioni a bicchiere:

1. Questi plinti prefabbricati a bicchiere richiedono una lunghezza considerevole di infissione del pilastro all’interno del bicchiere, che in genere risulta essere almeno una volta e mezzo la dimensione del pilastro stesso più la fondazione vera e propria.
2. Monoliticità del Plinto: È necessario garantire che il plinto si comporti come un elemento monolitico, verificando meccanismi locali tirante-puntone per evitare problemi strutturali.
3. Coesione tra Materiali: Il contatto tra il cemento del plinto e l’acciaio dei pilastri o delle armature può presentare problemi di coesione, influenzando la durabilità e l’integrità strutturale.
4. Gestione del Cantiere: problemi comuni in cantiere includono la mancanza di lavoratori qualificati, problemi di sicurezza, errori di costruzione e mancanze nell’organizzazione e gestione documentale.
   In genere, vengono affrontare queste problematiche con una pianificazione accurata e un controllo qualità rigoroso. Ma questo non è sempre sufficiente. La sfida è stata quella di assumere queste problematiche e vincoli come uno stimolo, un’opportunità per trovare una soluzione, e l’occasione di ripensare il cantiere.

Ricerca per trovare una soluzione

Con l’arrivo di normative antisismiche molto stringenti, sia in termini di resistenza ma ancora di più in termini di deformabilità, è sorto il bisogno di far diventare monolitico ed iperstatico anche il sistema prefabbricato del pilastro e sulla fondazione a bicchiere. Nasce l’esigenza di trovare un metodo di fissaggio semplice, rapido e flessibile.

Viene abbandonato la fondazione a bicchiere prefabbricata e si utilizza una connessione tra elementi (fondazione pilastro) che garantisca il corretto funzionamento strutturale.

La soluzione è quella di annegare nel calcestruzzo delle fondamenta un sistema metallico composto da tubi corrugati di acciaio, inseriti in un’apposita dima. Lo scopo è di sostenere il pilastro al montaggio e di consentirne l’inghisaggio con la fondazione stessa. I tubi sono di geometria circolare realizzati con nastri laminati a freddo e zincati in acciaio di spessore 04/0.6 mm, conformi alla norma UNI 523, secondo metodi di prova UNI 524-1/6.

La dima, progettata a misura secondo esigenze progettuali, è sagomata per favorire la centratura del pilastro, e viene fissata alla gabbia metallica. Nella fase di getto, i tubi corrugati vengono chiusi con dei tappi che dopo aver eseguito il getto del “dado” di fondazione, vengono rimossi permettendo inserimento dei richiami in ferro predisposti nei pilastri prefabbricati.

Lo spazio vuoto tra i ferri e le guaine metalliche viene poi riempito con malta speciale autolivellante e ad alta resistenza, garantendo la solidarizzazione. Il sistema risponde così alla necessità di avere un fissaggio che paragonabile al getto in opera.

L’inserimento della dima all’interno della gabbia di fondazione, da un lato, permette di creare uno spazio adeguato per i ferri uscenti del pilastro, e, da un altro, mette nelle condizioni miglior l’ancoraggio delle barre uscenti dal pilastro prefabbricato, a mezzo della malta colabile. Questa soluzione risulta molto economica sia per il limitato impiego di malta, sia per la velocità di montaggio.

La sezione di attacco in fondazione (Sez. A-A) è interamente costituita dalla malta e dai ferri di chiamata; in fase di montaggio vengono aggiunte, se previste in progetto, una o più staffe per garantire l'effetto di confinamento della zona così definita (per importanti altezze di inghisaggio).

È necessario, naturalmente, che i ferri di chiamata inseriti in fondazione presentino una lunghezza sufficiente per trasferire le tensioni al pilastro attraverso le guaine.

Le guaine hanno mostrato un elevata resistenza e questo le rende paragonabili a un cassero autoportante. Inoltre, le prime esperienze di laboratorio hanno mostrato che le guaine hanno un’efficace funzione di trasferimento degli sforzi tra la malta di iniezione interna ed il calcestruzzo. E questo permetteva di ottenere un attacco monolitico.

Armatubo elimina inconvenienti del bicchiere ed esempio di DFMA

La soluzione dell’ Armatubo con la dima comporta una serie di vantaggi fra i quali:

• Risparmiare sulla lunghezza del pilastro, quindi di calcestruzzo di cui è composto il pilastro stesso.
• Eliminare la fondazione prefabbricata a “bicchiere”.
• Risparmiare sulla profondità degli scavi in cantiere con la possibilità di realizzare fondazioni più superficiali.
• Eliminare i problemi di coesione tra le superfici interne del “bicchiere” e della testa del pilastro.
• Leggerezza della dima facilita trasporto e posa in opera.

Armatubo, nell’ambito delle fondazioni prefabbricate, rappresenta un esempio di “anello di congiunzione” tra i sistemi OFF-site e la realizzazione in cantiere ON-site. É un sistema che viene realizzato in “produzione”, in un ambiente protetto e controllato, e successivamente viene portato in cantiere. La sua produzione ha un’interfaccia con la produzione del pilastro prefabbricato. Ambienti distinti che progettato, preparano e controllano elementi che in cantiere vengono assemblati. Sistemi di progettazione, produzione e costruzione in cantiere, qui, entrare in relazione.

Possiamo dire che così l’Armatubo entra a pieno titolo nella metodologia DFMA che mira a semplificare e ottimizzare la progettazione di un prodotto per la fabbricazione e l’assemblaggio, riducendo i costi e migliorando l’efficienza. Consente, infatti, una progettazione conscia dei processi necessari alla produzione e all’assemblaggio del prodotto. Nello stesso tempo risponde a tutti i requisiti prestazionali di durabilità e di dissipazione.

La progettazione dell’Armatubo si basa su un approccio collaborativo ed integrato fin dalle fasi preliminari del progetto, coinvolge il progettista, la produzione e in cantiere mostra tutto la sua efficacia, dove consente di:

• Realizzare una connessione paragonabile al getto in opera.
• Riduzione degli spessori di fondazione alla base dei pilastri: la fondazione prefabbricata, in genere alta 1.3/1.8 non viene più utilizzata, sostituita da un plinto
• Risparmiare sui materiali: ridotto il consumo di calcestruzzo sia in cantiere che nel processo di produzione, e riduzione degli scavi di fondazione.
• Migliorare la qualità: la produzione in un ambiente controllato assicura una qualità costante e riduce i difetti di costruzione.
• Incrementare la sicurezza: minor tempo in cantiere significa meno esposizione a potenziali pericoli per i lavoratori.

La possibilità di realizzare su misura ogni elemento dimostra la sua flessibilità e tiene conto sia delle esigenze progettuali, che di montaggio e cantiere. L’esperienza ha mostrato come le soluzioni innovative, come l’Armatubo, non possono prescindere dalla conoscenza e dall’integrazione del processo di produzione, di assemblaggio e di posa in opera. Questa visione a 360 gradi permette una significativa riduzione dei tempi e dei costi, soprattutto on-site, rispetto alle soluzioni tradizionali come la fondazione a bicchiere che abbiamo visto precedentemente.

Un cantiere veloce riduce in maniera importante l’impatto ambientale. Oltre alla diminuzione dell’impiego di risorse idriche, di scavo delle fondazioni e di materiale come il calcestruzzo, otteniamo minori rifiuti da smaltire e minori trasporti.

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Guidolin Srl  nasce come carpenteria e si evolve studiando e sviluppando Armatubo: un collegamento strutturale per la posa di costruzioni prefabbricate in calcestruzzo, metalliche e legno.