Cenni storici del metallo

Testo di Umberto Barbisan

BREVE CRONOLOGIA
V sec. a.C. (circa): rinforzo di architravi con barre di metallo nel tempio di Agrigento
XII sec.: impiego di travi in bronzo a sostegno dei candelabri nelle chiese
XVI sec.: F. Veranzio da Sebenico preconizza l'uso del 'ferro' per la costruzione dei ponti e propone una trave in bronzo che anticipa l'idea di quella a doppio T
1770: Rondelet usa barre di acciaio per rinforzare Saint Geneviève a Parigi
1772: Dodd impiega colonne in ghisa in una chiesa a Liverpool
1779: primo ponte in ghisa, il Coalbrokdale-bridge
1845: Fairbairn introduce le travi a doppio T in 'ferro dolce'
1851: Crystal Palace, struttura a telaio metallico e vetrate
1889: Esposizione di Parigi: la Halle des Machines ha una luce di 115 metri, mentre la Tour Eiffel supera i 300 metri di altezza
1931: New York, completamento dell'Empire State Building, altezza 381 metri
1974: Chicago, completamento della Sea Towers, altezza 400 metri
1999: Kuala Lumpur, completamento delle Petroneas Tower, si raggiungono i 500 metri di altezza

CENNI STORICI
L'idea di realizzare travi in metallo appare in embrione già in epoca
classica; sono state, infatti, trovate tracce di travi metalliche con
sezione 13 x 30 cm e lunghezza di 4,5 metri in un tempio di Agrigento (470 a.C.
circa), poste a rinforzo degli architravi lapidei.
Nel medioevo la Chronica Monasterii Casinensis, redatta
da Leone di Ostia (circa 1046-1115) descrive alcune ipotesi di 'travi' in bronzo.
Nel Rinascimento F. Veranzio da Sebenico propugna nuovamente
l'uso del bronzo per la realizzazione di ponti e preconizza l'idea della sezione
a doppio T, suggerendo la realizzazione di una trave formata da due lamiere
metalliche, disposte a 'coltello', tenute distanziate da setti. Sempre nel Rinascimento
sono perfezionati gli altiforni che permettono di ottenere la fusione e colata
del minerale ferroso entro stampi.
Nel 1770 J. B. de Rondelet impiega l'acciaio sotto forma di
barre e tiranti per rinforzare le precarie strutture della chiesa di Saint
Geneviève a Parigi. Sempre Rondelet, nel 1802, suggerisce la sostituzione
delle travi in legno dei solai con elementi in 'ferro dolce', ma non essendo
ancora consuete le sezioni a doppio T avverte l'impossibilità di realizzare
travi a sezione rettangolare piena in acciaio in virtù dell'elevato peso e quantità
di materiale necessario, per cui propone l'impiego di un sistema con elemento
orizzontale in trazione e sovrastante elemento arcuato in tensione.
Nel 1772 l'inglese Dodd impiega, plausibilmente per la prima
volta, colonne in ghisa nella chiesa di Sant'Anna a Liverpool, mentre
il primo e completo impiego strutturale del metallo nelle costruzioni si deve
ad A. Darby III che realizza, su progetto di T. Pritchard, il ponte in ghisa
ad arco di Coalbrookdale (1779).
Nel 1801 T. Telford progetta, ma non realizza, un ponte sul
Tamigi a Londra formato da un'unica arcata metallica di 183 metri di luce e
nello stesso anno M. Boulton e J. Watt realizzano la filanda di Salford
(Manchester), a sette piani, con struttura portante mista formata da murature
perimetrali esterne in mattoni, pilastri interni in ghisa e travi in acciaio.
L'inglese E. Hodgkinson, nella prima metà dell'Ottocento, pone
in atto una serie di sperimentazioni sulla trave a doppio T in ghisa sulla base
delle precedenti esperienze compiute da T. Tredgold. Le sezioni utilizzate da
Hodgkinson permettevano la realizzazione di travi fino a 15 metri di luce, con
sezione a T asimmetrica e a doppio T snella.
C. Bage, compiendo numerose sperimentazioni su travi in ghisa,
aveva trovato valori delle tensioni al limite del campo elastico attestati attorno
a 1.100 kg/cm2, mentre Tredgold aveva proposto un valore di poco superiore ai
1.000 kg/cm2, sopravalutando le prestazioni della ghisa a trazione e viceversa
sottovalutando quelle a compressione.
Nuovamente a Liverpool, fra il 1813 e il 1816 sono realizzate tre chiese che adottano strutture portanti in ghisa e Wilkinson, già coinvolto nella costruzione del ponte in ghisa di Coalbrookdale, progetta un mausoleo in 'ferro dolce'.
J. Nash, nel 1818, realizza il Padiglione Reale
di Brighton, fantastico complesso di edifici in stile orientale con cupole a
bulbo; è costruito utilizzando la ghisa nelle strutture portanti verticali,
nelle travi, nelle centine delle cupole e nelle decorazioni.
Nel frattempo l'acciaio trova sempre maggiore applicazione nei ponti, in maniera particolare in quelli sospesi a funi. Il primo esempio di ponte di grande luce sospeso è quello sul Tweed di 110 metri di luce progettato da S. Brown a cui faranno seguito le esperienze di I. K. Brunell, i ponti di Telford sul Menai e sul Comway, quelli di M. Séguin e il ponte sulla Sarnetall a Friburgo di 273 metri di luce, progettato da Charley nel 1834. L'idea del ponte sospeso a funi metalliche sarà poi ripresa ed ampliata nell'America Settentrionale con il ponte di Brooklin (New York, 1876) progettato da Loeblin, il Golden Gate Bridge (San Francisco, 1937) e il Verazzano Bridge (New York, 1965) con una campata libera di 1299 metri.
Tornando in Europa, nel 1851 si inaugura la grande Esposizione Universale
di Londra entro il noto Crystal Palace, uno
dei primi esempi di grande edificio con struttura a telaio in ghisa, travi reticolari
miste (in acciaio, ghisa e legno, poi dipinte in grigio per celare la differenza
di materiali) e pannellature esterne in vetro; il progettistra e costruttore,
J. Paxton, per ottimizzare la produzione e costruzione dell'edificio
si impegnò per standardizzare i componenti strutturali: per esempio le colonne
cave in ghisa avevano diametro esterno unitario e costante e, in funzione dei
carichi, variava lo spessore della ghisa.
Dal punto di vista della produzione dell'acciaio si registra nel 1840 l'introduzione
del 'ferro pudellato' mentre nel 1856 viene utilizzato il convertitore
Bessemer per l'insuflaggio dell'aria nelle fornaci di produzione dell'acciaio,
seguita dall'introduzione dei forni Martin Siemens nel 1864.
Un altro momento significativo per la storia delle costruzioni in acciaio è
rappresentato dall'Esposizione Universale parigina del 1889 nella quale sono
realizzate due opere prototipiche dell'architettura in acciaio: la Halle
des Machines, progettata da Dutert e Contamin e la notissima Tour
Eiffel. Nella grande galleria delle macchine si realizzò una struttura
formata da portali a tre cerniere di 115 metri di luce, mentre Eiffel con la
sua torre reticolare superò i 300 metri di altezza.
Nel Leiter Building del 1879, Le Baron Jenney impiega un sistema
misto: ogni pilastratura in muratura, che scandisce anche la facciata, riveste
pilastri in acciaio che sostengono i solai in legno. Sempre Le Baron Jenney,
nel Fair Store del 1891, utilizza colonne in acciaio rivestite in calcestruzzo
con inerti di ridotta granulometria, solai con travi in acciaio a doppio T,
interposti in laterizio e getti di malte cementizie.
Analogamente nell'Home Insurance Building (Le Baron Jenney,
1885) le strutture in acciaio sono annegate nella muratura portante, in pietra
nel massiccio basamento di grosso spessore e in mattoni ai piani superiori.
La prima 'costruzione residenziale alta' di Chicago con telaio in acciaio a
vista all'esterno, è il Reliance Building (D. H. Burnham &
Company, 1895), che ha pareti non portanti inserite nella maglia del telaio.
La concezione strutturale è qui fondata sull'impiego del telaio a nodi semirigidi
con collegamenti ottenuti tramite bullonatura.
Il telaio diviene la struttura ideale per le costruzioni alte di Chicago, e poi delle altre metropoli statunitensi, correlato allo sviluppo dei sistemi di calcolo del sistema intelaiato, ai prodromi della futura geotecnica che darà precise risposte ai sistemi di realizzazione delle opere di fondazione, e alla diffusione degli ascensori a partire da quello brevettato nel 1857 da E. Otis.
La 'corsa verso l'alto', vede Chicago e New York all'avanguardia in questo settore.
Il Singer Building di New York (E. Flagg), allora (1908) l'edificio
residenziale più alto del mondo (187 metri), realizzato con un telaio in acciaio
controventato agli angoli da tiranti e puntoni incrociati.
Il Chrysler Building del 1930, di W. Van Alen appartiene ad
un periodo di transizione; la sua cuspide rivestita in acciaio, con la raggiera
di finestre, idealmente assunta dai radiatori delle automobili dell'epoca prodotte
dalla Chrysler, i doccioni in acciaio disegnati a 'becco d'aquila' e i preziosismi
del rivestimento interno, rivelano una rinnovata lettura delle tecniche esecutive
per il sostanziamento della decorazione.
Di lì a pochi anni, nel 1940, si concludono i decennali lavori per il Rockefeller Center, complesso di edifici e grattacielo con struttura a telaio metallico rivestito all'esterno da lastre di arenaria; progettato da un gruppo di architetti capitanati da R. Hood, trova nella composizione dei volumi il risultato finale, aprendo la strada verso grattacieli come il Lever House del 1952 (G. Bunshaft per lo studio Skidmore, Owings & Merril) con facciate completamente vetrate, e il Seagram Building del 1958, di Mies van der Rohe, con facciate in cristallo.
L'ultima opera di grande altezza realizzata a Chicago, la Sears Tower, un'immensa torre alta oltre 400 metri.
La pianta della Sea Tower è costituita da 9 quadrati ognuno da 23 metri di lato, sostenuti ognuno da 16 pilastri in acciaio a doppio T rivestiti (assimilabili a delle HE 1.000), collegati ogni 4,6 metri da travi di bordo in acciaio a doppio T (assimilabili a delle teoriche IPE 1.100), che sostengono le travi reticolari alte 100 cm a loro volta supporto dei solai in lamiera grecata e sovrastante getto di calcestruzzo armato.
In Europa, dopo le esperienze di V. Horta e quelle di H. P. Berlage (copertura della Borsa di Amsterdam) il nuovo corso dell'utilizzo dell'acciaio si registra con O. Wagner nella copertura del salone della Sparkasse di Vienna (1905), nelle officine AEG di Berlino progettate da P. Behrens, i magazzini à la Samaritaine di Jourdan (1905), il serbatoio idrico di H. Poelzig a Poznan (1911), ecc. ecc.. Tutte opere le cui soluzioni costruttive con l'acciaio saranno di esempio per le successive esperienze con tale materiale.
Finita la Grande Guerra, si considera conclusa la fase pionieristica dell'impiego
dell'acciaio. Nel 1927 Mies van der Rohe analizza le possibilità
del telaio modulare in acciaio per la realizzazione di edifici residenziali,
sviluppando un pensiero progettuale che lo porterà al Seagram Building
(New York, 1959). Lo sviluppo del telaio in acciaio a maglia modulare
e la progressiva trasformazione delle pareti esterne in involucri continui 'appesi'
alla struttura portante (courtain-walls) comporterà una rinnovata interpretazione
della composizione dei prospetti associata alla possibilità di ottenere, all'interno,
ampi spazi liberi da pareti portanti sostituite dalle pilastrature metalliche.

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