Trave in cemento armato: tipi, sezione, armatura e casseratura

Una trave in cemento armato è l'elemento orizzontale che raccoglie i carichi di solai e coperture e li scarica sui pilastri. Il calcestruzzo lavora a compressione, l'acciaio assorbe la trazione e il taglio prodotti dalla flessione. È il "ponte" della struttura intelaiata: tiene in piano ogni impalcato e trasferisce il peso alle verticali.

Attenzione a non confonderla con la trave rovescia di fondazione. Là la reazione del terreno spinge dal basso e le fibre tese finiscono in alto; qui il carico scende dall'alto e le fibre tese stanno in basso, in campata. Questa guida parla della trave in elevazione, quella gettata in aria tra i pilastri. E come il pilastro o il muro in cemento armato, la trave si progetta due volte: una sul tavolo dello strutturista, una in cantiere, contro il cassero. È il secondo passaggio, quello che resta impresso sull'intradosso per i decenni successivi, che le pagine di sola teoria e i cataloghi di prefabbricati saltano.

In sintesi

Cos'è una trave in cemento armato

Una trave in cemento armato è un elemento inflesso che porta i carichi trasversali fino agli appoggi. Solai e copertura scaricano su di essa; lei li raccoglie e li consegna ai pilastri, che li portano in fondazione. Il calcestruzzo regge bene la compressione ma poco la trazione, l'acciaio fa l'opposto: insieme si completano, e l'aderenza tra barra e getto indurito tiene i due materiali solidali sotto carico.

Rispetto alla trave rovescia, il verso del carico è capovolto: la trave in elevazione è caricata dall'alto e tende le fibre inferiori in campata, la trave rovescia è caricata dal basso dalla reazione del suolo. Va distinta anche dai travetti di un solaio in latero-cemento, che sono nervature ravvicinate annegate nel solaio: la trave principale è l'elemento maggiore su cui quei travetti, a loro volta, si appoggiano. Stesso materiale, ruoli diversi.

Tipi di trave in cemento armato

La prima distinzione è di posizione rispetto al solaio. La trave emergente, o ribassata, sporge sotto l'intradosso del solaio: ha più altezza a disposizione, quindi è più rigida e adatta alle luci maggiori, ma resta a vista sotto il soffitto. La trave in spessore, o a spessore di solaio, è annegata dentro lo spessore del solaio e ha l'intradosso a filo: libera il soffitto ma, avendo poca altezza, richiede più armatura e regge luci minori.

La seconda distinzione è di realizzazione. Una trave gettata in opera nasce sul posto, dentro un cassero, in continuità con pilastri e solaio. Una trave prefabbricata o precompressa arriva in cantiere già gettata e stagionata, pronta da posare sugli appoggi. Buona parte dei risultati che si trovano cercando "trave in cemento armato" riguarda in realtà elementi prefabbricati a catalogo. Qui parliamo del getto in opera, dove il cassero decide la geometria e la faccia. La scelta tra le due la fa il progettista in base a luci, tempi di cantiere e ripetitività.

Sezione, altezza e dimensioni

La sezione di una trave è definita da base e altezza, e nessuna delle due è un valore da manuale. In letteratura circolano regole di predimensionamento, per esempio un'altezza dell'ordine di un decimo-un dodicesimo della luce, ma sono numeri di orientamento per una prima bozza, non prescrizioni. La domanda ricorrente sull'altezza minima o utile di una trave non ha una risposta unica: dipende dalla luce, dai carichi che porta e dai limiti di deformazione ammessi.

Le NTC 2018 fissano alcuni minimi geometrici e di armatura; il resto lo ricava il calcolo, in funzione dei momenti e del taglio lungo la trave. Una misura letta su un forum non sostituisce la verifica strutturale. Il nostro punto di vista qui resta quello di chi fornisce i pannelli del cassero, non di chi firma la relazione, e conviene tenere le due cose separate.

Armatura della trave

L'armatura di una trave inflessa segue il diagramma dei momenti. In campata, dove le fibre inferiori sono tese, i ferri longitudinali inferiori fanno il lavoro principale; sopra gli appoggi il momento cambia segno e servono i ferri superiori. Le staffe, chiuse e verticali, assorbono il taglio, tengono in posizione la gabbia e impediscono che le barre longitudinali si instabilizzino.

Il passo delle staffe non è costante. Verso gli appoggi e nelle zone critiche dei telai sismici la normativa chiede di infittirlo, perché è lì che il taglio è massimo e serve una zona più duttile. Il copriferro si garantisce con i distanziatori, non a occhio, altrimenti l'acciaio resta troppo vicino alla superficie e la durabilità ne risente. Nel nodo trave-pilastro l'armatura della trave si ancora a quella del pilastro: è un punto delicato, dove la continuità dei ferri conta quanto la loro quantità. Diametri, numero di barre e passo delle staffe sono dati di progetto, e al progetto li lasciamo.

Normativa e comportamento sismico

In Italia il dimensionamento segue le NTC 2018 (DM 17/01/2018) e, sul piano europeo, l'Eurocodice 2 (EN 1992-1-1) per il calcolo del cemento armato. Nessun valore di progetto viene dato qui: quelli li ricava il progettista in funzione di luci, carichi e classe di duttilità.

C'è un principio che vale la pena citare in una riga, perché spiega perché le travi si armano come si armano. È la gerarchia delle resistenze, spesso riassunta come "trave debole, pilastro forte": in un telaio sismico si vuole che siano le travi a plasticizzarsi per prime, non i pilastri, così la struttura si deforma senza crollare di schianto. Da qui l'attenzione alla duttilità delle travi e all'infittimento delle staffe alle estremità.

Come si realizza in opera: dal cassero al disarmo

La sequenza in cantiere è ordinata e si ripete a ogni impalcato. Prima si monta la casseratura: il fondo della trave, portato da puntelli o torri, e le due sponde laterali. Poi si cala la gabbia d'armatura dentro il cassero, con i ferri di ripresa verso i pilastri. Si getta il calcestruzzo, di norma insieme al solaio, vibrando ogni strato. Segue la maturazione. Infine il disarmo, in due tempi: prima le sponde, che non portano peso, poi il fondo e i puntelli, solo quando la resistenza raggiunta lo consente.

È la fase di casseratura quella dove, nella nostra esperienza di fornitori di pannelli, si decide davvero la resa a disarmo. Un fondo non in bolla dà un intradosso ondulato che nessuna finitura raddrizza, e recuperare l'errore a valle costa sempre più che montare bene il cassero all'inizio. Questo è il blocco che i competitor saltano, e proprio per questo vale la pena fermarcisi.

La casseratura della trave in elevazione

La trave si getta in aria, sospesa tra i pilastri, quindi il suo cassero è una U sostenuta dal basso: un fondo che regge il peso del calcestruzzo fresco e due sponde che ne contengono la spinta laterale. Il fondo appoggia su puntelli o torri di sostegno, e la freccia tra un puntello e l'altro va controllata, perché ogni cedimento del fondo si stampa sull'intradosso finito. Le sponde lavorano contro la pressione del getto, che cresce con l'altezza della trave e con la velocità di riempimento, e vanno serrate con morsetti o tiranti perché non si aprano.

La faccia del pannello definisce l'intradosso e i due fianchi della trave, che su una sezione emergente restano a vista. Per questo si usano pannelli per casseforme filmati: il film fenolico dà una faccia liscia e regolare e permette diversi riutilizzi, cosa che conta quando la stessa trave si ripete lungo tutto un telaio. La logica della spinta e dei tiranti è la stessa della casseratura dei muri, trattata nella guida sul muro in cemento armato. Una nota che torna sempre: la trave impone tagli su misura per raccordarsi a pilastri e solaio, e ogni bordo tagliato in opera e non risigillato assorbe acqua e rigonfia già al secondo o terzo getto, con il degrado che parte da lì verso il centro.

Quale pannello per il cassero

Per i casseri delle travi 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 conviene 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 i fianchi della trave sono a vista o i riutilizzi previsti sono molti. Per il dettaglio sulle classi di bond vale la pena rivedere la guida al compensato fenolico EN 636-3.

Getto e disarmo

La trave si getta quasi sempre in un colpo solo con il solaio, per evitare riprese nel punto sbagliato. Il calcestruzzo va vibrato con cura lungo l'anima, soprattutto dove l'armatura è fitta, perché è lì che si formano i nidi di ghiaia se la vibrazione è insufficiente. 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. Sulle travi il disarmo è delicato perché il fondo e i puntelli portano peso fino all'ultimo: si tolgono prima le sponde, poi il fondo, e spesso si lascia una ripuntellatura sotto la trave finché il solaio non ha maturato abbastanza. Un disarmo anticipato del fondo fa lavorare la trave prima che sia pronta, e strappa gli spigoli sia al calcestruzzo sia al pannello. Le regole complete della colata sono nella guida sul getto di calcestruzzo.

Errori comuni e cosa verificare

La maggior parte dei problemi su una trave nasce in cantiere, non a progetto. Un fondo del cassero non in bolla dà un intradosso ondulato. Sponde poco contrastate possono indicare un bordo che si apre sotto la spinta, con la trave che ingrossa la sezione alla base. Un copriferro non garantito, per mancanza di distanziatori, lascia le staffe troppo vicine alla superficie. E il disarmo anticipato del fondo, prima della resistenza di progetto, è forse l'errore più caro, perché mette in carico un elemento che ancora non regge.

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 trave è. Le voci che muovono il costo, invece, sono chiare. Il volume di calcestruzzo e la quantità di armatura guidano la spesa di materiale. Poi pesano la luce e l'altezza della trave, che decidono la puntellazione e l'onere del cassero: una sezione emergente ha tre facce a vista e costa di casseratura più di una trave in spessore. C'è infine il numero di riutilizzi del pannello.

Su un telaio che ripete decine di travi 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. La scelta del pannello, insomma, non si legge sul prezzo del foglio ma sul costo per metro quadro di cassero effettivamente gettato.

I pannelli Vinawood per le travi 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 le travi le due scelte ricorrenti in Italia sono il Pro Form, fenolico EN 636-3, quando i fianchi restano 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, nel formato europeo 2500×1250 mm, comodo per i sistemi modulari usati in Italia. Non produciamo travi: forniamo i pannelli con cui si getta il cassero, con faccia e classe adatte ai riutilizzi previsti. Per una quotazione diretta di fabbrica, indicateci tipo di trave, luci previste e metri quadri di cassero: su quei dati suggeriamo pannello e spessore coerenti, senza sovradimensionare.