Utilizzo dei pannelli prefabbricati portanti nell'edilizia residenziale

Nelle costruzioni di case prefabbricate notiamo le facciate portanti aventi funzione sia estetica che strutturale. Nella pratica costruttiva, la più economica applicazione architettonica del calcestruzzo prefabbricato è negli elementi strutturali portanti. Le unità portanti diventano parte integrante della struttura, poiché sopportano i carichi di piano verticali e orizzontali, oltre a quelli di copertura, e/o trasferiscono i carichi orizzontali su pareti di taglio o sistemi a nucleo: un simile assetto può essere conveniente, non solo dal punto di vista del progetto strutturale, ma anche da quello globale della realizzazione. In certi casi, gli elementi portanti possono contribuire anche alla stabilità orizzontale della struttura.
Nel caso di strutture di altezza media o bassa, spesso la quantità di armature richiesta per realizzare un elemento prefabbricato è ampiamente sufficiente per sopportare i carichi previsti, così, con modifiche relativamente modeste, molti pannelli utilizzati per fini architettonici possono assumere una funzione strutturale. Per edifici più alti, potrebbero essere necessarie armature aggiuntive per i pannelli dei piani inferiori.
Generalmente, il leggero incremento di costo dei pannelli per le pareti portanti, dovuto alle armature ed ai collegamenti richiesti, può essere più che compensato dall'eliminazione di un telaio perimetrale separato con funzione strutturale; inoltre i pannelli portanti possono anche ridurre o eliminare un nucleo strutturale o pareti di taglio interne, in particolare in edifici con un elevato rapporto di superficie delle pareti rispetto alla superficie in pianta. L'aumento dello spazio interno ottenuto eliminando i pilastri può essere decisivo per una migliore suddivisione degli spazi interni.
Per ottenere il massimo vantaggio dall'utilizzo di questi elementi portanti, le decisioni sulle funzioni degli elementi devono essere prese in fase di progettazione strutturale. Il vantaggio economico tende ad essere più elevato per strutture di altezza medio – bassa, tra sei e tre piani (come residenze singole e piccoli condomini). Come per tutte le applicazioni di elementi prefabbricati in calcestruzzo, si può ottenere un ulteriore risparmio se lo schema dei pannelli è ripetitivo e con misure standardizzate: oltre a minimizzare il numero di casseforme necessarie, utilizzando uno schema ripetitivo dei pannelli anche le connessioni risulteranno ottimizzate.
In realtà i pannelli con funzione sia architettonica che strutturale possono essere utilizzati per la ristrutturazione di strutture esistenti, e non solo in strutture interamente prefabbricate, ma anche in edifici in calcestruzzo gettato in opera o con schema a telaio in acciaio.

Gli elementi prefabbricati portanti possono essere prodotti in una grande varietà di forme, a seconda delle necessità o delle caratteristiche richieste. Un sistema di pareti può essere formato infatti da:

- pannelli piani o curvilinei, pieni, cavi con o senza isolamento interno;

- pannelli con finestre ed eventuali suddivisioni;

- pannelli con elementi di irrigidimento (costole).

Ogni tipo di pannello può ospitare aperture per porte e finestre.
Nell'interesse di abbinare l'economia alla funzionalità, i pannelli prefabbricati dovrebbero essere sia di grandi dimensioni che di pratico utilizzo, considerando l'efficienza della produzione ma anche i limiti che si hanno nel trasporto e nel montaggio. Realizzando pannelli di grandi dimensioni, si hanno vantaggi economici poiché si riduce il numero dei pannelli e quindi delle connessioni e dei giunti (per i quali è richiesta la tenuta all'acqua), e diminuisce il costo di montaggio. I pannelli possono essere progettati per essere disposti sia in verticale che in orizzontale.
Per edifici di altezza limitata, disponendo i pannelli portanti verticalmente su più piani, si minimizzano i complessi dettagli delle connessioni, e di conseguenza aumentano i vantaggi economici di questa tipologia costruttiva.
Per edifici alti, generalmente la soluzione più pratica è quella di operare con pannelli orizzontali, che coprono l'altezza di un singolo piano e che sono collegati in corrispondenza dei piani della struttura. Gli elementi possono essere più snelli, semplificando così il montaggio e la realizzazione della struttura.
Generalmente i pannelli multipiano non superano i 13,50 m di lunghezza, per una maggiore economicità di trasporti. I pannelli dovrebbero essere progettati in base a spessori specifici, per adattarsi al progetto modulare della struttura. Se un edificio di questo tipo è progettato correttamente, i vantaggi economici derivanti dall'utilizzo di pareti portanti aumentano notevolmente.
In genere le dimensioni dei pannelli dipendono dai requisiti architettonici. È possibile applicare la maggior parte delle forme, dei materiali e delle finiture generalmente associate agli elementi di facciata, e l'integrità strutturale ed altri requisiti tecnici possono essere soddisfatti assieme a quelli architettonici.