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Ricerca e sviluppo per l’edilizia abitativa sociale

Come sostanziare la politica abitativa, nell’agenda del Governo con un piano casa da 550 milioni, con uno sforzo di ricerca e sviluppo per l’innovazione tecno-tipologica? La risposta si trova anche in un rilancio della collaborazione tra produzione e ricerca: tra industria e Università. Un esempio è il programma di ricerca e sviluppo “Ready House” che si innesta su pregresse esperienze di prefabbricazione tridimensionale in calcestruzzo armato

Introduzione

Questo articolo prende spunto dalla presentazione di una proposta di ricerca/sviluppo che nasce dagli esiti di una convenzione tra l’Università Iuav di Venezia e Assobeton “Elaborazione di un repertorio di tipologie abitative per la Regione Veneto. Una casa di qualità per una società in cambiamento. Innovazione tecnologica – prefabbricazione di elementi costruttivi in cls armato” illustrata in un articolo pubblicato in “L’Ufficio Tecnico” n. 10/2007, pp. 60-66.

Tematica

A partire dal programma straordinario di edilizia residenziale pubblica inserito nel “collegato alla Finanziaria 2008” il Paese sembra aver ritrovato, dopo una ventina d’anni, una politica organica che stimola gli imprenditori a riproporre iniziative di ricerca e sviluppo sulla linea di quanto si fece con successo fino a una ventina di anni fa.
Confidando nell’effettiva realizzazione di un piano casa da 550 milioni (già piatto forte della finanziaria 2008) un incarico affidato da una primaria società di prefabbricazione che fa capo ad Assobeton, la Nuova ITL Italconsult Lavori, a un gruppo di ricerca Iuav coordinato dall’autore permette di aggiornare le riflessioni sulla prefabbricazione per l’edilizia abitativa con ricorso al calcestruzzo armato nell’ambito di una ricerca chiamata “Ready House” che parte da precedenti esperienze nel campo della prefabbricazione tridimensionale in cls.

Gli antefatti della ricerca

La prefabbricazione tridimensionale in calcestruzzo armato: esperienze, attualità, prospettive

Esperienze

Nell’ambito dell’utilizzo di componenti tridimensionali in cls, negli anni ’70 le esperienze significative sono state riscontrate in Nord Europa e in particolare in Svezia e Finlandia. In queste aree l’utilizzo della componentistica tridimensionale era dovuto alle caratteristiche climatiche, che imponevano la produzione degli elementi in cls in stabilimenti climatizzati, con operazioni di montaggio in cantiere rapide e in condizioni di migliore sicurezza anche con climi invernali.
I componenti tridimensionali utilizzati consistevano in manufatti tubolari, di larghezza e altezza fisse, lunghezza variabile, che venivano sovrapposti; non prevedevano l’applicazione in stabilimento di chiusure di facciata, che venivano installate poi in cantiere.
Il sistema era impiegato in commesse di edilizia popolare di dimensioni consistenti e pianificate, attuate anche in zone di elevata sismicità e per edificazioni fino a sei piani.  La premessa era la disponibilità di commesse che rendessero sostenibile il rientro economico dell’investimento, la sostenibilità dei costi di trasporto verso i cantieri e l’accettazione della limitata flessibilità nella progettazione funzionale ed estetica.

In Italia nei primi anni ’70 erano iniziate ricerche applicative di soluzioni tecniche innovative per la casa, orientate in particolare alle dotazioni impiantistiche e alle modalità esecutive. Erano sorte diverse realtà artigianali che ave vano affrontato la prefabbricazione impiantistica bagnocucina con blocchi tecnici prefabbricati, integrabili nelle abitazioni a costruzione avvenuta. Su tale filone anche vari gruppi industriali avevano attivato un settore sperimentale per la casa, comprendente pareti tecniche attrezzate, caldaie murali a gas, scambiatori termici, accumulatori termici a captazione solare, vasche e sanitari.  Con l’evento sismico del 1976 in Friuli il problema della rapida ricostruzione e della garanzia di antisismicità delle nuove costruzioni, oltre all’adeguamento delle esistenti, accelerò l’azione di ricerca e di elaborazione di soluzioni idonee allo scopo e la realizzazione di sistemi industriali.  Anche le normative nazionali riguardanti l’edilizia subirono un’accelerazione verso la qualificazione e la sorveglianza preventiva delle realizzazioni edilizie in ottica antisismica.  In parallelo alla rapida ed efficace azione di ricostruzione, che come prima fase prevedeva la realizzazione di migliaia di alloggi confortevoli ma provvisori, si attivò un insieme di iniziative artigianali e industriali, per la realizzazione di manufatti predisposti a un rapido ed efficace montaggio, ancora più necessario a causa della carenza di artigiani e impiantisti qualificati per le tradizionali esecuzioni in opera.
Anche aziende di prefabbricazione edilizia attivarono ricerche e sperimentazioni che rispondessero in maniera sempre più efficace alla domanda di sicurezza antisismica ma anche di affidabilità e manutenibilità delle abitazioni.  Infatti su tale fronte si stava ripensando anche in termini legislativi alle normative sul “prodotto casa”. da aggiornare e orientare verso obiettivi di sicurezza e garantibilità funzionale di lungo termine.

Su tale nuova consapevolezza del rischio sismico nel territorio e della necessità di dare una valenza sempre più affidabile e garantibile delle nuove abitazioni, vennero attivate progettazioni e realizzazioni di componenti tridimensionali in cls, completi di impianti, serramenti, pavimentazioni, collaudati in fabbrica, pronti per l’assemblaggio in cantiere. Con questo sistema si sono realizzate negli anni 1980-85 circa tremila abitazioni, fino a cinque piani in varie zone d’Italia, anche ad alta sismicità e i manufatti non hanno nel seguito presentato alcun deterioramento strutturale e impiantistico. Gli unici interventi necessari hanno riguardato le finiture esterne. Il progetto e il prodotto messi a punto si erano dimostrati logici e razionali, ma fortemente in anticipo rispetto alla reale accettazione del mercato. Accanto agli innumerevoli punti di forza del sistema si sono riscontrati i seguenti punti di debolezza:
limitata flessibilità compositiva ed estetica;
necessità di pianificazione produttiva certa per la saturazione minima del processo industriale;
costo del trasporto stradale penalizzante per distanze lunghe, a causa del notevole peso del prodotto realizzato in cls tradizionale.

Un sistema diverso, meno totalizzante e più confacente alle consuetudini edilizie dell’epoca e anche attuali, fu attivato nel 1978 dalla allora Grandi Lavori (oggi Glf).  Il concetto era eseguire in elementi prefabbricati tridimensionali le unità bagno e le scale. Tali elementi costituivano le pilastrature strutturali dell’edificio, definiti “pilastri funzionali”. L’edificio veniva poi completato, per quanto riguarda i vani abitativi, con il sistema a pannelli prefabbricati.  La prima realizzazione di complessi residenziali su sei piani con questo sistema è avvenuta alla periferia di Bologna.
Altri sistemi, studiati con la filosofia progettuale di elementi tridimensionali combinati con elementi piani (1), non sono ancora compiutamente sperimentati.  Tali tecniche costituivano una via intermedia e cercavano di risolvere il problema della costruzione in fabbrica delle celle bagno, complete e collaudate, attuando in cantiere tutto il rimanente lavoro di montaggio e finitura dei pannelli orizzontali e verticali prefabbricati, perdendo però in tal modo il vantaggio di produrre in stabilimento il “bene casa” pressoché completo.

Attualità

Nell’ultimo decennio l’edilizia abitativa ha avuto una notevole espansione e anche la richiesta del mercato si è mantenuta elevata fino agli attuali effetti della dilagante recessione. La grande richiesta di abitazioni e la progressiva trasformazione delle modalità di fare impresa, che da tradizionale e consolidata come risorse tecniche si trova costretta ad avvalersi sempre più di terzismo a tutti i livelli, pongono un interrogativo a tutti gli operatori su come procedere.  Il tema più pressante è legato alla responsabilità e garanzia che le leggi, ancorché da tempo non in vigore, prevedono per il costruttore. In tale ottica non esistono soluzioni alternative all’intelligenza progettuale che preveda la economica manutenibilità del manufatto, l’affidabilità dei prodotti utilizzati, la competenza nella qualità esecutiva delle maestranze, interne o esterne che siano. Ne consegue che attualmente ognuna delle componenti indicate, non sono patrimonio facile da reperire e conservare, a garanzia comunque del prodotto finale. La progettazione di dettaglio è quasi inesistente, specie per l’edilizia abitativa di quantità. Normalmente tale progettazione non affronta il problema della facilitazione manutentiva, che è sempre di più legata alla standardizzazione delle soluzioni. L’esecuzione è affidata a ditte in subappalto che a loro volta hanno il problema della manodopera (qualifiche, turnover, professionalità). Riguardo ai prodotti e ai componenti utilizzati, con la marchiatura di qualità obbligatoria si sono fatti passi significativi, anche se non del tutto efficaci. Rimane il grosso nodo della certificazione finale dell’abitazione, di interesse degli utenti.

Prospettive

Il tema più significativo da considerare è la garanzia da rilasciare al prodotto finale, che dovrà essere anche coperto da polizza assicurativa decennale. Poiché tale garanzia dovrà comprendere ogni parte dell’immobile, il costruttore dovrà dimostrare la effettiva asseverazione a tutto ciò che è premessa alla fruibilità minima decennale e comunque dare evidenza di avere valutato i rischi di intervento. Questo sarà possibile se tutto il processo (progettazione-esecuzione-collaudo-validazione) sarà stato attuato in forma efficace e documentata. Ne consegue che sempre di più la tecnologia della casa dovrà essere gestita come un processo industriale.
In prospettiva, la funzione del tridimensionale sarà in crescendo quella di nucleo tecnologico della casa, dove concentrare tutte le funzioni impiantistiche, di dotazione e opzionali. Quindi tutto ciò che è idraulica in entrata e uscita, riscaldamento e condizionamento, ventilazione e aspirazione, elettricità e telematica, gas e fluidi energetici diversi, quadristica di gestione e controllo e altro, sarà funzionalmente opportuno, oltre che economicamente, prevederlo come insieme. Attuare questo insieme significa di conseguenza evolvere la “scatola” che li contiene e che, se risolta bene anche nelle diramazioni funzionali, rappresenterà l’80 per cento della garantibilità della casa.  In futuro, il tridimensionale inteso come prodotto strutturale-estetico-contenitore, potrà avere ulteriori estensioni d’uso, legate sempre alla convenienza economica e qualitativa nel fare le costruzioni. Il percorso comunque non sarà dissimile per le analoghe realizzazioni a pannelli. Già oggi nei sistemi a pannelli prefabbricati si integrano attrezzamenti, finestrature finite, isolamenti e superisolamenti, che sempre di più saranno imposti, oltre che opportuni. La stessa tecnologia dell’impiantistica, ecologica, solare e del risparmio energetico, porterà a ripensare funzionalmente i macrocomponenti prefabbricati in genere e non solo i tridimensionali.

La ricerca

La ricerca, da cui questo articolo prende spunto, fa riferimento a un bando del ministero dello Sviluppo Economico relativo a “Nuove tecnologie per il Made in Italy” (2).
L’intenzione è svolgere gli obiettivi generali del bando ministeriale (‘sviluppo di prodotti-processi caratterizzati da un elevato livello di innovazione tecnologica’) entro tematiche relative al ‘sistema casa’, ovvero: procedimenti di progettazione-esecuzione che migliorano la qualità dell’intervento abitativo sotto i profili civili-sociali e fanno progredire il settore nell’aspetto industriale-produttivo.

Ecco gli obiettivi come sono interpretati:
Delineare e sperimentare un ‘sistema’ basato sull’industrializzazione dell’edilizia (progetto e costruzione), secondo termini di efficacia/efficienza economica e tecnica: produzione seriale di componenti industrializzati, riduzione dei tempi di esecuzione (cantiere come assemblaggio di componenti o macrocomponenti), alta flessibilità congruente con la domanda di mercato e sociale, ridotti costi di manutenzione, ecc.
Finalizzare l’innovazione produttiva a nuove qualità del prodotto-casa: qualità dell’alloggio in termini di comfort acustico, termico, luministico, ecc.; qualità dei manufatti in termini di sostenibilità ambientale (risparmio energetico, ecc.) e, in particolare, qualità dei manufatti come opere di architettura.
Tratto caratteristico della ricerca è individuare un’innovativa connessione (fino a oggi trascurata nell’approccio o negata negli esiti) tra procedimenti ‘seriali-industrializzati’ di costruzione produzione e qualità architettonica dei manufatti: questo binomio costituisce l’asse portante del progetto Ready House.
Sulla traccia delle esperienze maturate, si delinea la seguente impostazione di lavoro:

1. Messa a punto di un sistema di componenti industrializzati-seriali

a) Componenti modulari prodotti in officina:
Modulo base tridimensionale (e moduli complementari) in c.a.: costituisce l’unità strutturale (caratterizzata da procedimenti di post-compressione, utilizzo di cls alleggerito, ecc.) da assemblare per la formazione di cellule-alloggio (o macrocomponenti) a loro volta componibili in volumetrie edilizie. Le dimensioni del modulo sono compatibili con le macchine di confezionamento e le norme vigenti di trasporto sul cantiere per assemblaggio-messa in opera. (L’allestimento interno-finitura delle cellule-alloggio può essere previsto in officina nella logica di un sistema industrializzato, ecc.).
Elementi integrativi piani (bidimensionali).
Blocco-bagno (modulare) in c.a. completamente allestito-finito in officina e combinabile in verticale.
Colonna (modulare) per impianti (idrico-sanitario, ecc.).
Blocco scala-ascensore (modulare) in c.a. (disponibile a funzioni di controvento rispetto alle sollecitazioni orizzontali).

b) Involucro esterno:
è costituito da elementi modulari industrializzati, prodotti in officina e messi in opera in cantiere attraverso procedimenti analoghi al montaggio delle facciate continue o al montaggio di “facciate architettoniche”.
Ha caratteristiche prestazionali finalizzate a:
rispondere alla vigente normativa in materia di risparmio energetico, benessere termico, acustico, luministico, ecc.;
svolgere (potenzialmente) funzione di alimentazione energetica alternativa di tipo solare;
garantire il miglior livello qualitativo delle finiture esterne: materiali, serramenti, schermature, ecc.

2. Applicazione del sistema: elaborazioni progettuali dimostrative finalizzate alla realizzazione di un prototipo

Il sistema (componenti + involucro) consente una configurazione dei manufatti edilizi più significativa rispetto alla meccanica sommatoria di moduli o cellule-alloggio: una innovativa architettura dell’abitazione.
L’involucro esterno (applicato sull’intero sviluppo delle superfici esterne) configura (in senso architettonico) macrocomponenti costituiti da più alloggi che si compongono con i blocchi-bagno, i “blocchi scala-ascensore”, le colonne impiantistiche, secondo le caratteristiche di tipologie correnti (casa pluripiano-due alloggi a piano, casa a schiera su due piani, casa in duplex a schiera o isolata, casa monopiano in linea o isolata...) o secondo disposizioni volumetriche innovative.
Questa sezione della ricerca prevede schemi progettuali dimostrativi (tecnicamente ed economicamente) applicati a una variata casistica d’intervento, dimensionale e localizzativa.

3. Realizzazione di un prototipo rispondente all’impostazione della ricerca è proposto il seguente quadro di ruoli e competenze.
L’impresa leader, con vasta esperienza nel campo della prefabbricazione in cls, unitamente ad altre di prefabbricazione in calcestruzzo armato, sviluppa la concezione del modulo-base e dei moduli accessori, integrati da elementi piani, nonché delle tecniche di combinazioneassemblaggio, tra officina e cantiere, dalla progettazione alla realizzazione prototipa.
Nella logica di “sistema” detta sopra, le diverse società-partner lavorano alla definizione progettuale e produttiva dell’involucro esterno, dei blocchi bagno, delle colonne impianti, dei blocchi scala-ascensore.  Il gruppo dell’Università Iuav di Venezia (3) ha i seguenti ruoli finalizzati a connettere fattivamente “ricerca universitaria e innovazione della produzione industriale”:
innestare la linea di ricerca adottata nella tradizione culturale che vede l’innovazione tecnologica (specificatamente la costruzione per componenti industrializzati) connessa ai procedimenti formali dell’architettura (da Louis Kahn a Peter Rice) al fine di individuarne esiti quanto più avanzati e significativi;
formulare (in coordinamento con i partner scientifici e industriali) ipotesi progettuali (dalla cellula alloggio ai tipi edilizi) congruenti con l’impostazione costruttivaproduttiva adottata, secondo i requisiti della normativa vigente e le domande del sociale.

Note
(1) Vedasi Arbizzani E., Tipologia dei sistemi edilizi, Rimini, Maggioli, 2008.
(2) La proposta è stata depositata lo scorso dicembre da un consorzio ad hoc composto da 10 aziende (e dall’Enea) affiancate all’Università Iuav di Venezia.
(3)  Il gruppo di ricerca è guidato dal professor Aldo Norsa e composto dai professori Roberto Di Marco, Mauro Strada e Angelo Villa, dagli architetti Matteo D’Ambros, Carlo Della Mura, Ermes Martinelli e Andrea Sardena e dall’ingegner Roberto Scotta.