PREFABBRICAZIONE
PREFABBRICAZIONE
. Allo scopo di raggiungere una maggiore economia di materiali e mano d'opera, e una migliore qualità di esecuzione, a partire da qualche decennio la tecnica edilizia ha cercato di introdurre nella costruzione degli etiifici i metodi della lavorazione di serie, in stabilimenti opportunamente attrezzati, simili a quelli già largamente adottati nella produzione industriale. In altre parole si è cercato di sostituire il sistema tradizionale della pietra su pietra, con procedimenti di montaggio in situ di elementi di grandi dimensioni e ben definita funzionalità (pannelli di pareti, solai, scale, gruppi sanitarî) preventivamente costruiti con largo uso di macchinarî e di attrezzature speciali in stabilimenti centralizzati. L'idea parve particolarmente adatta a risolvere i paurosi problemi della ricostruzione edilizia dopo le distruzioni della seconda guerra mondiale, e negli anni del dopoguerra si ebbe in tutta Europa un largo rifiorire di studî, proposte e progetti (v. casa; App. II, 1, p. 521). In Italia fu anche bandito, dal Consiglio Nazionale delle Ricerche, un concorso nazionale per progetti di p. edilizia che ebbe un largo successo di concorrenti e di progetti (1945).
Sennonché ci si accorse ben presto che il problema presentava molti più fattori e difficoltà di quante appaiano ad un non approfondito esame di esso. In primo luogo è difficile ottenere con la p. quella economia che si poteva sperare, basandosi sulla considerazione di un risparmio di mano d'opera nel passaggio dalla lavorazione artigianale a quella industriale di serie. Per i pannelli di pareti, all'indiscutibile risparmio di mano d'opera ottenuto con la lavorazione in serie si contrapponeva il maggior costo dei materiali (cemento, ferro, materie plastiche, legni speciali, ecc.) occorrenti per ottenere elementi prefabbricati, in confronto di quelli (pietra, mattoni, calce) impiegati nella tradizionale costruzione dei muri. Per i solai, che con le pareti costituiscono il corpo di un edificio, i non vistosi vantaggi economici - in mano d'opera e materiali - ottenibili con una lavorazione industrializzata e altamente meccanizzata, venivano in gran parte, se non del tutto, assorbiti dal costo dei trasporti e del sollevamento in alto degli elementi. Per la posa in opera di pareti e solai prefabbricati si richiedono infatti potenti attrezzature meccaniche di notevole costo; a parte le difficoltà che si incontrano tutte le volte che il terreno non sia piano o che si abbia poco spazio, per sistemare e fare muovere le potenti gru a torre, o semoventi, occorrenti allo scopo.
Non si può nemmeno trascurare il risultato estetico di assoluta uniformità che deriverebbe dalla totale p. di interi quartieri o strade, mentre, d'altra parte, gli eventuali vantaggi di più perfezionati sistemi prefabbricativi non possono ottenersi se non per applicazioni ad un grande, anzi ad un grandissimo numero di edifici.
L'evidente ed effettivo vantaggio della p., superato il periodo non breve dell'attrezzatura di stabilimento e di cantiere, si trova nel tempo occorrente alla costruzione di un edificio. Il montaggio di elementi prefabbricati è senza confronto più rapido della costruzione tradizionale. Ma a parte eccezionali periodi di emergenza, il risparmio di qualche mese nella normale costruzione di un edificio d'abitazione non ha, nella realtà, un preponderante e decisivo vantaggio economico.
Queste brevi considerazioni sembrano sufficienti a chiarire come mai, dopo tanto fervore di studî e tentativi, la p. totale di edifici per abitazione, abbia avuto in Italia un così scarso successo, mentre risulta che è stata largamente adottata in paesi come l'URSS (fig.1), dove per la rigidità del clima la costruzione tradizionale incontrerebbe ostacoli difficilmente sormontabili. In Francia la p. di case di abitazione ha avuto miglior successo che in Italia ed è stata applicata per la realizzazione di importanti gruppi di edifici.
In contrapposizione agli scarsi risultati raggiunti in Italia e altrove dalla grande p. edilizia per case di abitazione, sono notevoli e si vanno ogni giorno arricchendo le possibilità della p. nel campo delle strutture in cemento armato. Tale p. si può dividere in due grandi categorie: quella relativa ad elementi isolati (travi, capriate, elementi per condotte forzate) destinati ad una precisa funzione, e quella che si potrebbe definire strutturale nella quale i varî elementi prefabbricati, a montaggio ultimato, ricostituiscono una struttura unica, funzionante staticamente come un tutto monolitico.
La p. di travi per solai, precompresse o no, ha trovato una vasta applicazione sia per convenienza economica, sia per ottima qualità tecnica. Particolarmente interessanti i travetti precompressi che sostituiscono vantaggiosamente, per la costruzione dei solai, le comuni travi in profilati d'acciaio. La p. fatta direttamente in cantiere di travi, capriate, elementi di grandi condotte d'acqua, permette di risolvere con notevole economia innumerevoli problemi che si presentano per la realizzazione di fabbricati industriali, ponti, derivazioni d'acqua, ecc.
In tutte queste lavorazioni un fattore essenziale dal punto di vista economico è quello dell'esatto proporzionamento dell'attrezzatura meccanica di trasporto (sia pure entro i limiti del cantiere) e di sollevamento per la posa in opera dei singoli elementi, in relazione alla finalità costruttiva da raggiungere. Per travi o capriate di notevoli dimensioni si ottengono facilmente pesi di 10, 15, 20 t e il trasporto e sollevamento di simili masse presenta problemi tecnici ed economici notevoli, che debbono essere ben vagliati ed esaminati, nella valutazione del costo dell'opera.
Anche in questi casi si ritrova la regola valida per tutte le produzioni che richiedono attrezzature costose, della necessità di un adeguato proporzionamento tra il numero degli elemenii che si devono produrre e l'ammortamento dei macchinarî ed attrezzature necessarie alla produzione. Adottare sistemi prefabbricativi per un limitato numero di elementi, che per entità di peso o per modalità di montaggio richiedano costose attrezzature, sarebbe lo stesso errore economico che costruire in situ, con dispendio di mano d'opera e materiali, un grande numero di elementi che potrebbero, con limitato costo di attrezzature, essere prefabbricati. In sostanza ogni caso in cui si presenti la possibilità di una applicazione prefabbricativa deve essere considerato come un problema economico a se stante.
Anche dal punto di vista tecnico non è possibile indicare regole di carattere generale. Le forme per la costruzione di elementi prefabbricati possono essere costruite in legno, ferro, conglomerato a seconda dei tipi e delle caratteristiche dell'elemento da preparare. In tutti i casi sono necessarî particolari accorgimenti per impedire l'adesione del pezzo prefabbricato alla forma, accorgimenti che consistono non solo nella spalmatura delle forme prima di ogni getto con adatte sostanze oleaginose e nella rigorosa pulizia delle forme stesse ad ogni disarmo, ma anche nello studiare le forme dell'elemento in modo che avvenuto il primo distacco il movimento necessario per la completa sformatura possa proseguire senza ostacoli. Ciò equivale a dare a tutte le facce verticali una sufficiente svasatura verso l'alto ed evitare ogni, anche minimo, sottosquadro.
Gli elementi prefabbricati debbono, per evidenti ragioni economiche, sformarsi nel più breve tempo possibile, quindi è conveniente adoperare conglomerati di alta qualità, con buona dosatura di cemento ad alta resistenza, e ottimi inerti. Nella stagione fredda è opportuno proteggere i getti e in ogni caso prevedere il riscaldamento preventivo degli inerti e dell'acqua d'impasto. Con queste precauzioni si possono prevedere cicli di maturazione di 48 ÷ 72 ore. Per grandi produzioni o per particolari condizioni di rapidità esecutiva si può anche prevedere una maturazione accelerata alla temperatura di 50 ÷ 60 °C. In questo caso il disarmo si può fare anche dopo 12 ÷ 16 ore dal getto.
Anche se gli elementi prefabbricati sono destinati a lavorare staticamente l'uno indipendentemente dal contiguo (ad esempio le capriate di una copertura) è evidente che ogni elemento deve essere collegato con altri e in questa operazione appaiono in piena luce le eccezionali caratteristiche del cemento armato. Questi collegamenti possono infatti ottenersi molto agevolmente lasciando sporgere dall'elemento prefabbricato e da quelli che con esso debbono essere collegati, dei tondini di diametro opportuno che possono, mediante il completamento del nodo con getto di conglomerato in situ, ristabilire il necessario collegamento costruttivo.
Le figg. 2 e 3 illustrano alcuni esempî di p. di grandi elementi isolati: capriate in cemento armato della luce di m 20 (Officine FIAT Mirafiori, Torino 1956); travi per impalcato da ponte della luce di m 16 (viadotto di Corso Francia, Roma 1959-60).
La possibilità che il getto di conglomerato in opera ristabilisca una efficiente collaborazione statica tra elementi prefabbricati così da ricostruire un complesso staticamente monolitico ha condotto all'altro tipo di p. più specificamente indicata come p. strutturale, che ha già dato brillanti risultati. Questo sistema costruttivo consiste nello scomporre una struttura lavorante staticamente nel suo complesso (una cupola, una volta, un sistema di nervature ad arco, incrociantisi o no) in elementi che vengono prefabbricati e che, posti in opera col sostegno di una impalcatura provvisoria sono saldati tra loro con il getto di nervature o nodi in conglomerato ad alta resistenza in modo da ricostituire una unità statica. Per ottenere questo risultato è necessario che negli elementi prefabbricati siano predisposte armature fuoriuscenti dagli elementi stessi atte a stabilire la continuità statica in corrispondenza delle giunzioni. Qualora attraverso tali giunzioni debbano trasmettersi notevoli sollecitazioni di trazione, è opportuno ricorrere alla saldatura elettrica dei ferri fuoriuscenti dagli elementi contigui. Per la trasmissione delle sollecitazioni di compressione è generalmente sufficiente il conglomerato dei nodi o delle nervature di unione, gettato in opera in corrispondenza delle giunzioni.
A quanto risulta la prima applicazione di questo procedimento per grandi strutture è stata realizzata nella costruzione di n. 6 grandi aviorimesse per l'aeronautica italiana del 1939 (v. hangar, in App. II, 1, p. 1178). In questo caso la p. ha permesso di creare nervature reticolari, con evidente diminuzione del peso proprio, che non sarebbe stato materialmente possibile ottenere in situ. Gli elementi avevano la lunghezza di circa 5 m, altezza di 1 m e spessore di m 0,15; il nodo di giunzione degli elementi che si incontravano a 4 per volta, era costituito da un getto di conglomerato ad alta resistenza eseguito con grande cura e dopo una accurata ripulitura delle testate degli elementi stessi. I ferri venivano uniti con saldatura elettrica. Nel corso dell'ultima guerra le 6 aviorimesse vennero distrutte dai Tedeschi in ritirata mediante potenti cariche disposte alla base dei pilastroni e dall'esame delle macerie si poté constatare che i giunti erano rimasti intatti: prova eloquente, questa, della raggiunta monoliticità strutturale. Anche nel campo della p. strutturale lo studio degli elementi, delle loro dimensioni e peso, è piuttosto delicato e deve essere eseguito tenendo conto dei macchinarî di sollevamento che si possono installare in relazione alle condizioni economiche dell'opera. Nelle aviorimesse suddette il peso degli elementi oscillava tra 1.200 e 1.500 kg.
Un'altra applicazione della p. strutturale è quella che consiste nel suddividere una superficie resistente (cupola, volta, volta ondulata) in elementi resistenti prefabbricati e che vengono riuniti e resi staticamente collaboranti, mediante nervature convenientemente armate e gettate in situ (sistema P. L. Nervi). La funzione statica resta affidata tanto agli elementi prefabbricati quanto a quelli gettati in opera attraverso una collaborazione che nelle notevoli applicazioni già eseguite si è constatata completa e quanto mai efficiente. Il primo esempio di prefabbricazioni di questo tipo è stata la copertura a struttura ondulata del grande salone "Agnelli" del complesso di Torino-Esposizioni realizzato nel 1948 (fig. 4). Analoga alla precedente è l'applicazione del procedimento per la costruzione della grande cupola di 100 m di diametro del Palazzo dello Sport in Roma (v. anche Cemento armato, in questa App.).
Un'altra applicazione del sistema si ha per la costruzione di cupole o volte mediante elementi superficiali collegati mediante nervature gettate entro canaletti che, per la forma stessa dei bordi degli elementi, vengono a formarsi quando questi sono disposti gli uni in contiguità degli altri (vedi fig. 5).
Tanto nell'uno quanto nell'altro tipo di queste p. si ottiene spontanea ricchezza architettonica data dalla ripetizione di un gran numero di elementi uguali, dalla libertà e perfezione di forma conseguibili senza aggravio economico, dalla espressività che si può raggiungere con un opportuno ed accurato studio delle nervature di unione degli elementi.
In sostanza si può affermare che nel campo delle strutture in cemento armato, la p., sia del tipo ad elementi isolati, sia del tipo a elementi saldati in opera, offre grandissime possibilità non solo dal punto di vista strettamente tecnico ed economico ma anche da quello architettonico.