Pilastro in cemento armato: sezione, armatura e casseratura

Un pilastro in cemento armato porta i carichi verticali dell'edificio fino alle fondazioni: il calcestruzzo lavora a compressione, le barre d'acciaio assorbono la trazione e il taglio che arrivano da sisma e vento. È l'elemento portante più ricorrente di ogni struttura intelaiata, e come il muro in cemento armato si progetta due volte: una sul tavolo dello strutturista, una in cantiere.

La prima metà stabilisce sezione, armatura e collegamento alla fondazione. La seconda decide come formarlo, cioè con quale cassero. Quel secondo passaggio non finisce quasi mai nei disegni, eppure è quello che si legge sulla faccia del pilastro finito per i decenni successivi. Questa guida tiene insieme i due lati, e si ferma con più attenzione sulla casseratura, il punto che le pagine di sola teoria strutturale e i cataloghi di prefabbricati saltano.

In sintesi

Cos'è un pilastro in cemento armato

Un pilastro in cemento armato è un elemento strutturale verticale che raccoglie i carichi di travi e solai e li trasferisce, piano dopo piano, alla fondazione. Il calcestruzzo resiste bene alla compressione ma poco alla trazione; l'acciaio fa l'opposto. Messi insieme si completano, e la nervatura delle barre più l'aderenza del calcestruzzo indurito tengono i due materiali solidali sotto carico.

Pilastro o colonna? In cantiere i due termini si usano quasi come sinonimi. La distinzione, quando la si fa, è di funzione più che di forma: "pilastro" per l'elemento portante di una struttura intelaiata, "colonna" per l'elemento a sezione circolare o con un valore architettonico. Ai fini del calcolo cambia poco.

Conta di più un'altra differenza: pilastro gettato in opera contro pilastro prefabbricato. Il prefabbricato arriva in cantiere già gettato e stagionato, pronto da montare sul plinto a bicchiere. Quello gettato in opera nasce sul posto, dentro un cassero, e la sua geometria e la sua faccia dipendono da come quel cassero è stato montato. Buona parte dei risultati che si trovano cercando "pilastro in cemento armato" riguarda in realtà elementi prefabbricati a catalogo: qui parliamo del getto in opera.

Sezione e dimensioni

La sezione di un pilastro può essere quadrata, rettangolare o circolare. Le NTC 2018 fissano una dimensione minima del lato di 250 mm per i pilastri in zona sismica: è un limite di norma, non un valore di progetto, e serve a garantire spazio all'armatura, al copriferro e alla staffatura. La sezione reale la ricava il calcolo, in funzione dello sforzo normale, dei momenti flettenti e dell'altezza del pilastro.

Nel residenziale corrente la sezione 30×30 cm è la più diffusa. Sta dentro lo spessore di un muro di tamponamento e regge i carichi di una casa a due o tre piani. Ma "pilastro 30×30" è un taglio ricorrente, non una regola. Un capannone, un pilastro d'angolo molto caricato o un edificio alto richiedono sezioni maggiori, che il progettista dimensiona caso per caso. Una misura letta su un forum non sostituisce la verifica strutturale.

Armatura del pilastro

L'armatura di un pilastro è fatta di due famiglie di ferri. Le barre longitudinali corrono verticali agli spigoli e lungo i lati, e riprendono compressione e flessione. Le staffe, orizzontali e chiuse, cingono le barre longitudinali: le tengono in posizione, impediscono che si instabilizzino sotto carico e assorbono il taglio.

Il passo delle staffe non è costante. In testa e al piede del pilastro, dove nei telai sismici si concentrano le sollecitazioni, la normativa chiede di infittirlo. Staffe più ravvicinate creano una zona più duttile, capace di deformarsi senza rompersi di schianto. È il principio della gerarchia delle resistenze (trave debole, pilastro forte), che vuole i pilastri fra gli ultimi elementi a cedere. Il copriferro, cioè la distanza tra staffa e superficie esterna, protegge l'acciaio dalla carbonatazione e si garantisce con i distanziatori, non a occhio.

Diametri, numero di barre e passo delle staffe sono dati di progetto. Il nostro punto di vista qui resta quello di chi fornisce i pannelli del cassero, non di chi firma il calcolo, e conviene tenere le due cose separate.

Come si realizza in opera: dal ferro al disarmo

La sequenza in cantiere è ordinata e si ripete uguale a ogni piano. Si parte dai ferri di ripresa lasciati sporgere dalla fondazione o dal pilastro del piano sotto. Si lega la gabbia, barre longitudinali e staffe al passo previsto. Si monta la casseratura attorno alla gabbia. Si getta il calcestruzzo per strati, vibrando ciascuno strato. Alla fine si disarma, quando la resistenza raggiunta lo consente.

Ogni passaggio dipende dal precedente. Una gabbia fuori piombo manda fuori squadro il cassero; un cassero mal serrato si apre sotto il getto. È la fase di casseratura quella dove, nella nostra esperienza di fornitori di pannelli, si decide davvero la resa a disarmo, e recuperare un errore a valle costa sempre più che farlo bene all'inizio.

La casseratura del pilastro

Il cassero di un pilastro è un tubo verticale a quattro facce, formato da quattro tavole o pannelli accostati e serrati da morsetti (o collari) che li stringono a intervalli regolari lungo l'altezza. I morsetti si infittiscono verso il basso, perché è lì che la spinta del calcestruzzo è massima.

Durante il getto il calcestruzzo fresco spinge sulle pareti come un fluido pesante. La spinta cresce con la velocità di risalita e resta alta più a lungo quando fa freddo, perché la presa tarda. Al piede di un pilastro alto e stretto quella spinta si concentra su poca superficie, e i morsetti alla base vanno serrati di conseguenza. Prima del getto si controllano due cose che a disarmo non si correggono più: la verticalità, cioè il pilastro a piombo, e lo squadro della sezione.

La faccia del pilastro finito è una copia esatta del piano cassero. Ogni giunto tra i pannelli, ogni foro dei morsetti, ogni imperfezione della faccia resta impressa nel calcestruzzo. Per questo si usano pannelli da cassero filmati: il film fenolico dà una faccia liscia e regolare e permette diversi riutilizzi. La logica dei tiranti e della spinta è la stessa della casseratura dei muri, trattata nella guida sul muro in cemento armato.

Quale pannello per il cassero del pilastro

Per i casseri dei pilastri si usano di norma pannelli filmati da 18 a 21 mm. La scelta, nella gamma per il mercato europeo, dipende dai riutilizzi previsti e dalla finitura richiesta.

La parola "melammina" crea confusione a ogni preventivo, e vale la pena separare i tre significati. Qui indica la resina del collante del nucleo (MUF, melammina-urea-formaldeide), quella che tiene insieme gli strati di sfogliato dentro il pannello. Non è il film di faccia, che su tutta la gamma da cassero è fenolico. E non è il laminato melamminico dei mobili, un rivestimento decorativo che con il cassero non c'entra nulla.

Ne segue una conseguenza pratica. Form Extra e Form Basic montano lo stesso film fenolico di faccia; Form Extra dura più cicli perché la sua colla MUF è più ricca di melammina e più resistente agli sbalzi di umidità, non perché abbia una faccia diversa. Resta comunque un pannello di Classe 2. Il salto di classe è il Pro Form, unico pannello fenolico di Classe 3 secondo EN 636-3 della gamma da cassero, il riferimento quando la faccia è a vista o i riutilizzi previsti sono molti.

Un dettaglio banale e sistematicamente dimenticato: il pilastro impone spesso tagli su misura per adattare i pannelli alla sezione, e ogni bordo tagliato in cantiere apre il fianco del pannello. Il film protegge le facce, non i bordi. Un bordo non risigillato con vernice assorbe acqua e rigonfia già al secondo o terzo getto, con il degrado che parte da lì verso il centro.

Getto e disarmo

Il pilastro si getta per strati di 30-50 cm, vibrando ciascuno strato prima che il precedente inizi la presa. L'altezza di caduta libera va contenuta: oltre un metro e mezzo circa, l'inerte grosso si separa dalla malta e il piede del pilastro esce poroso. Sui pilastri alti si scende con la manichetta della pompa dentro il cassero, invece di lasciar cadere l'impasto dall'alto.

L'ago vibrante non deve toccare il pannello: trascinato contro il film lo segna, e da quel punto la faccia assorbe più disarmante e si sporca prima. I tempi di disarmo li fissa il progettista in funzione della resistenza raggiunta, secondo EN 13670 e NTC 2018, non secondo il calendario. Sui verticali si scende spesso a poche ore in condizioni normali, ma comanda il valore di resistenza, non l'orologio. Il disarmo anticipato strappa gli spigoli e rovina sia il pilastro sia il pannello. Le regole complete della colata sono nella guida sul getto di calcestruzzo.

Pilastro a faccia a vista

Quando il calcestruzzo del pilastro resta finitura, senza intonaco, la faccia va progettata come un prospetto. Tre condizioni pesano più delle altre. I pannelli vanno usati in condizione omogenea, perché mescolare pannelli nuovi e a fine vita sulla stessa colonna produce differenze di assorbimento e quindi di colore. Il disegno dei giunti e dei fori dei morsetti va deciso a tavolino, non improvvisato sul posto. E il disarmante va steso in film sottile e uniforme: mai gasolio, che aggredisce il film e macchia il calcestruzzo.

Errori comuni e cosa verificare

La maggior parte dei problemi su un pilastro nasce in cantiere, non a progetto. Un cassero fuori piombo o fuori squadro dà un pilastro storto che non si raddrizza a disarmo. Morsetti a interasse troppo largo possono indicare un bordo che si apre sotto la spinta, con la sezione che si gonfia alla base. Un copriferro non garantito lascia le staffe troppo vicine alla superficie. I nidi di ghiaia, cioè le zone porose con inerte a vista, nascono da armatura troppo fitta o da vibrazione insufficiente al piede.

Alcuni fenomeni che si vedono a disarmo, come efflorescenze o microfessure superficiali, sono spesso legati alle condizioni di getto e di stagionatura più che a un difetto del materiale. Conviene leggerli come segnali da approfondire caso per caso, partendo dalla posa e dalla maturazione, non come guasti automatici.

Cosa determina il costo

Un prezzo al metro non lo diamo, perché non significa niente finché non si sa che pilastro è. Le voci che muovono il costo, invece, sono chiare. I metri lineari di pilastro e il numero di pilastri guidano la voce principale. Poi pesano la sezione, l'altezza e l'accessibilità: sopra i tre metri servono ponteggio, puntellazione e spesso pompa, e ogni metro in più moltiplica le ore. La densità di armatura e la classe di finitura completano il quadro.

C'è infine il numero di riutilizzi del cassero, la voce dove la scelta del pannello si ripaga o no. Su un cantiere che ripete decine di pilastri uguali, il costo per getto di un pannello da fino a 20 riutilizzi scende sotto quello di un pannello da fino a 10, anche se il prezzo d'acquisto è più alto. Su un getto unico vale il ragionamento opposto.

I pannelli Vinawood per i pilastri in cemento armato

Vinawood produce compensato da cassero in Vietnam dal 1992 ed esporta oltre 5.000 container all'anno in più di 55 paesi. La produzione segue un processo controllato in 12 fasi, con ispezione al 100% foglio per foglio e laboratorio interno per le prove di flessione, modulo elastico e resistenza del legame. I pannelli sono certificati ISO 9001 e recano marcatura CE secondo EN 13986.

Per i pilastri le due scelte ricorrenti in Italia sono il Pro Form, fenolico EN 636-3, quando la faccia è a vista o i riutilizzi previsti sono molti, e il Form Extra per i cantieri con rotazione più contenuta. Entrambi disponibili in 18 e 21 mm, nei formati 2440×1220 mm e 2500×1250 mm, quest'ultimo comodo per i sistemi modulari usati in Italia.

Per una quotazione diretta di fabbrica, indicateci altezza dei pilastri, metri lineari previsti e classe di finitura richiesta. Su quei tre dati suggeriamo pannello e spessore coerenti, senza sovradimensionare.