Prefabbricazione

Definizioni

Il termine pre-fabbricazione, nella produzione edilizia, sta a indicare un processo che utilizza elementi fabbricati prima di essere messi in opera in cantiere, il cui luogo di produzione, spesso, è una sede industriale indipendente dal cantiere specifico. In senso stretto, qualsiasi elemento della costruzione che non sia una semplice materia prima, ma che abbia subìto qualche lavorazione precedente all’opera in cantiere può essere considerato prefabbricato (ad esempio i mattoni prodotti in una fornace e le tegole per le coperture, elementi pre-costruiti prima della posa in opera definitiva, fabbricati in dimensioni indipendenti da quelle richieste dalla destinazione finale e normati localmente nelle caratteristiche dimensionali e morfologiche, i ferri prepiegati per le armature del calcestruzzo o, addirittura, i conci di pietra pre-tagliati e numerati delle grandi costruzioni medievali). In questo senso non esiste, salvo casi rarissimi, costruzione senza ricorso a una forma più o meno spinta di prefabbricazione. Tuttavia il termine di prefabbricazione assume il suo senso pieno e attuale quando l’intero processo di produzione edilizia viene radicalmente modificato dalla dimensione e dalla complessità funzionale degli elementi fabbricati al di fuori del cantiere tradizionale, coinvolgendo il modo stesso di concepire il progetto, che non può prescindere da una stretta connessione tra le fasi produttive e la messa in opera in cantiere, con significative ripercussioni sull’assetto morfologico, tipologico, formale e, addirittura, insediativo degli edifici così ottenuti.
La prefabbricazione dell’edilizia si può considerare come una fase di proto-industrializzazione, come un termine di passaggio verso una industrializzazione più integrale, di componenti più flessibili e leggeri, che riduce l’attività di cantiere a una quasi esclusiva sequenza di montaggio (assemblaggio) a secco (senza ricorso a malte e getti di calcestruzzo). L’Associazione Italiana Prefabbricazione la definisce: “Fabbricazione industriale fuori opera di parti delle costruzioni civili atte ad essere utilizzate mediante prevalenti azioni di montaggio”.
In sintesi Eugène Freyssenet definisce l‘edilizia al di fuori di quella tradizionale “come metodo costruttivo industrializzato avente per caratteristica il montaggio rapido, mediante attrezzi e apparecchi, di elementi uguali fabbricati precedentemente in grandi serie, con mezzi meccanici”. Infatti, fu uno dei pionieri della tecnica del cemento armato che utilizzò nelle sue più specifiche proprietà giungendo alla definizione di un’estetica basata esplicitamente sull’uso di questo materiale ed è uno dei creatori delle nuove forme strutturali in architettura agli inizi del sec. XX, usando il cemento precompresso per realizzare edifici e ponti estremamente arditi per il tempola sua epoca.

Condizioni del suo sviluppo

Lo sviluppo della prefabbricazione e dei suoi sistemi e brevetti deve le sue origini alle esigenze di rapidità di costruire prevalentemente abitazioni economiche in fasi di inurbamento rapido, come dopo la seconda guerra mondiale (esigenze di ricostruzione dopo le distruzioni belliche) e per far fronte allo spostamento della popolazione dalle attività agricole alle attività industriali vicine ai centri urbani. Il fenomeno diventa imponente e significativo a partire dal dopoguerra, anche se non mancano precedenti illustri: case prefabbricate vennero spedite dall’Inghilterra alle colonie inglesi di Cape Anne nel Massachussets nel 1624, più tardi, nel 1790 un intero villaggio (ospedale, abitazioni, magazzini) fu spedito nel Nuovo Galles del Sud (Australia) e nel 1820 simili casi si ripeterono in Sud Africa.
Il primo edificio che viene ricordato come prefabbricato in senso moderno (costituito da elementi leggeri e intercambiabili, modulari, movimentabili da una sola persona, montabile con utensili semplici e portatili, commercializzato come kit), fu il Manning Portable Colonial Cottage for Emigrants (circa 1825-30), costruito in Inghilterra per le colonie australiane, un edificio semplice a telaio in legno derivante dalla cultura della carpenteria navale inglese e probabile progenitore del Balloon Frame americano, che fece la sua comparsa nella costruzione di una chiesa a Chicago nel 1833 e arrivò a realizzare l’intera città nel 1871. Dal 1837, con l’introduzione del trattamento galvanico della lamiera ondulata, ebbe grande diffusione la costruzione prefabbricata in legno-acciaio o interamente in acciaio, che fu largamente impiegata nel corso delle migrazioni verso l’ovest degli Stati Uniti.
Sistemi di costruzione razionalizzati vennero impiegati dall’impresa edile di Thomas Cubitt a Londra, nel 1815, nella costruzione del famosissimo Crystal Palace di Joseph Paxton (Londra, 1851) e, ancora, nel caso del programma edilizio della Repubblica di Weimar, con la Fabbrica di Case a Francoforte, a partire dal 1926.
Nella prima metà del nostro secolo gli esperimenti di industrializzazione di componenti sono condotti da architetti famosi (per esempio W. Gropius e Le Corbusier) che concepiscono, oltre all’insieme architettonico complessivo, appunto il progetto dei componenti per la fabbrica. In genere, però, queste esperienze restano interessanti per l’approccio e non si estendono, per quanto riguarda i prodotti, ad applicazioni al di fuori della realizzazione di prototipi.
Di Le Corbusier non si può non menzionare il sistema Dom-ino, costituito da tre piastre orizzontali di forma rettangolare sostenute da sei pilastri a sezione quadrata. Questo telaio liberava la pianta da tutti gli altri ingombri strutturali interni.

In generale non si può parlare di completa meccanizzazione o industrializzazione della produzione edilizia per svariati motivi, in parte legati alla tradizione costruttiva, ma principalmente alla dimensione degli interventi, alla eterogeneità e complessità degli oggetti costruiti e al loro stretto legame con il contesto in cui sono inseriti (qualità e tipologia dei terreni, clima, orientamento ecc.).
Per poter parlare di industrializzazione in edilizia occorre che si verifichino diversi ordini di condizioni:

la trasformazione dei materiali in fabbrica, in modo da disporre in cantiere di elementi o di componenti industrializzati da manipolare o integrare o, semplicemente, da assemblare;
la modifica del processo di progettazione che si articola in più stadi (progettazione del componente, progettazione del singolo edificio, progettazione dell’intervento, in base a “regole del gioco”, dimensionali e di coordinazione che garantiscano l’intercambiabilità tra le parti); la modifica del processo di costruzione a processo di assemblaggio;
la modifica del sistema di distribuzione e di commercializzazione dei prodotti industrializzati.

In Europa il grande fabbisogno di abitazioni nel dopoguerra ha richiesto il ricorso a sistemi di costruzione più rapidi di quello tradizionale, la concentrazione in vasti quartieri che permettessero di ammortizzare i costi dei grandi macchinari necessari e per giustificare economicamente la produzione in serie di parti dell’edificio, il ricorso a manodopera a basso costo, priva della preparazione professionale di tipo artigianale tipica del cantiere tradizionale.
Il settore edilizio divenne così anche un volano per assorbire masse di operai dequalificati e senza altra occupazione. I sistemi prefabbricati, infatti, limitando lavorazioni sofisticate in situ e richiedendo un training che prevedeva una serie di operazioni ripetitive dettate dal sistema specifico, operava in modo analogo a quanto succedeva nelle fabbriche.
Nei Paesi dell’Est e del Nord Europa un elemento fondamentale per l’adozione di questi sistemi derivava anche dalla necessità di ridurre i tempi di realizzazione e di evitare, così, i disagi derivanti dal rigore del clima e le difficoltà a rispettare i tempi di programmazione a causa delle condizioni stagionali spesso proibitive per le lavorazioni umide.
Nell’Unione Sovietica, dopo alcune sperimentazioni a partire fin dagli anni 20 e 30, si ricorse in modo programmatico alla prefabbricazione per le residenze popolari soprattutto durante il governo di Krushev, succeduto a Stalin (1953).
In Italia tuttavia il periodo della ricostruzione postbellica non ha costituito l’occasione di sviluppo che ha caratterizzato altri paesi, per incapacità pianificatoria dei governi che si sono succeduti e per la forza esercitata dai settori più conservatori del comparto edilizio. Inoltre la fabbricazione di prodotti intermedi e la costruzione di organismi edilizi hanno rappresentato per molto tempo due settori lontani e spesso opposti con logiche e finalità proprie, non coordinati da piani industriali o programmi a largo respiro e nemmeno coordinati da regole dimensionali.
La rigidezza di certi sistemi costruttivi e la loro incapacità a dare origine a organismi edilizi non uniformi ha generato una grande ripetitività tipologica e spaziale. Se questi gravi difetti fossero stati previsti ed evitati forse non vi sarebbe stata la reazione di rigetto generalizzata che si è verificata a partire dalla fine degli anni ’60 nella maggior parte dei Paesi europei che avevano adottato la prefabbricazione intensiva come principale metodo di ricostruzione.
È da notare che il processo di progettazione, nel caso dell’industrializzazione, subisce un frazionamento, si segmenta e le decisioni si decentrano in diversi luoghi e con diversi operatori: in genere non è mai un architetto che progetta un componente industrializzato, ma un organo tecnico della produzione che, necessariamente, tende a privilegiare l’ottimizzazione economica-produttiva in ordine a una massimizzazione dei profitti d’impresa, tralasciando certi aspetti qualitativi che, alla lunga, pregiudicano l’utilizzazione del prodotto.
Gli architetti, d’altro canto, hanno preso spesso un atteggiamento snobistico nei confronti della produzione tendendo a rifiutarne gli esiti e autoescludendosi dai processi produttivi. Così il progettista architetto che voglia impiegare sistemi o componenti di provenienza industriale si trova a dover subire una serie di vincoli nella flessibilità d’uso di questi che, probabilmente, avrebbero potuto essere evitati con un approccio diverso alla progettazione per l’industria.

Caratteristiche

L’enorme casistica dei sistemi di prefabbricazione, sviluppatasi in 40 anni di applicazione intensiva, può essere suddivisa in vari modi: innanzitutto distinguendo tra prefabbricazione pesante e prefabbricazione leggera. Non si tratta di una differenziazione basata sulle proprietà fisiche dei materiali e i termini pesante e leggero non sono in rapporto al peso specifico degli elementi o materiali impiegati, semmai introducono una valutazione comparativa tra elementi aventi medesime dimensioni.
Nella pratica il termine prefabbricazione pesante ha contraddistinto la fabbricazione di grandi elementi in calcestruzzo realizzati in casseforme fisse in fabbrica o in sito (la fabbrica si costituisce laddove vi è il cantiere), mentre la prefabbricazione leggera è stata denominata industrializzazione in generale, poiché la produzione di elementi non cementizi e di piccole o medie dimensioni avviene con procedimenti e impianti di tipo industriale.
All’interno della prefabbricazione pesante viene operata un’ulteriore suddivisione, che individua grandi famiglie di prodotti (normalmente destinati all’edilizia residenziale sociale) realizzati secondo criteri o filosofie di intervento molto diverse tra loro:

prefabbricati a grandi pannelli piani, verticali e orizzontali giuntati con getti di completamento;
sistemi a trave-pilastro o trave-lastra, monopiano o pluripiano, da completare con elementi prefabbricati, industrializzati o tradizionali;
sistemi tridimensionali chiusi o aperti da giuntare per sovrapposizione di scatole o triedri, diedri ecc. variamente orientati.

Un riferimento più appropriato è quello che assegna la maggiore o minore leggerezza distinguendo tra i sistemi di assemblaggio asciutti o a secco, cioè con giunzione rapida mediante viti, bulloni, saldatura, incollaggio ecc., tipici dei prodotti industriali leggeri e quelli umidi con giunzione mediante malta o calcestruzzi di varia natura all’interno di cavità o casseforme apposite, utilizzati per la connessione degli elementi in calcestruzzo.

Una ulteriore classificazione può essere operata in riferimento al grado di prefabbricazione, tra parziale e totale, cioè alla quantità di parti realizzate fuori opera che contribuiscono alla formazione di un edificio, ovvero alla completezza dei subsistemi o parti funzionali di un edificio.
La prefabbricazione parziale è stata impiegata con ottimi risultati nella costruzione delle strutture portanti di edifici industriali e residenziali, completati da tecnologie tradizionali; si tratta di elementi a sistema per la realizzazione di strutture portanti complete (elementi verticali e orizzontali) di norma prodotti in officina e trasportati in cantiere per le operazioni di montaggio. La prefabbricazione totale si è sviluppata con modalità diverse, dalla formulazione di sistemi completi costruiti in officina e trasportati in cantiere per le sole operazioni di montaggio a sistemi fabbricati a piè d’opera nello stesso cantiere di montaggio.
I procedimenti costruttivi a piè d’opera o in opera a banche et table o a tunnel sono spesso stati considerati da molti autori una forma di prefabbricazione, ma la dimensione degli interventi, la non ripetitività degli stessi, la limitatezza della produzione seriale li collocano preferibilmente nella categoria dei sistemi di razionalizzazione delle operazioni di getto del calcestruzzo in casseforme più che in attività industriali vere e proprie.
Assumendo come riferimento la completezza dei vari sistemi costruttivi (pesanti o leggeri, indifferentemente) si può definire una prefabbricazione chiusa formata da un numero ridotto di elementi destinati a formare schemi compositivi ripetuti con poche variazioni, con ridotto investimento in attrezzature e conseguente basso onere di ammortamento per costruzione realizzata, e una prefabbricazione aperta in cui un numero maggiore di elementi non determina uno schema compositivo prefissato, si limita a realizzare elementi isolati sostituibili e intercambiabili, con attrezzature di produzione in grado di adattarsi alle esigenze del mercato, più costose e di maggiore onere di ammortamento.
Alla prefabbricazione chiusa appartengono una serie notevole di sistemi e procedimenti costruttivi con una predominanza della tecnologia del calcestruzzo gettato in casseforme a generare modelli brevettati, realizzabili in varianti dimensionali e tipologiche, che sono stati impiegati estensivamente nella costruzione delle periferie delle grandi città di Francia, Germania, Olanda, paesi nordici e nella ricostruzione delle città dell’est europeo e che ancora oggi vengono prodotti.