Un giardiniere all'ufficio brevetti
Era il 16 luglio di 154 anni fa quando il giardiniere dell’Orangerie di Versailles si presentò all’ufficio brevetti per ufficializzare la sua invenzione. Aveva pensato ad una nuova tecnologia costruttiva per rinforzare i grossi vasi dell’Orangerie. Una tecnologia che avrebbe rivoluzionato l’ingegneria del secolo successivo. Si trattava di una scoperta così significativa che questo geniale giardiniere tornò all’ufficio brevetti diverse volte nei successivi 10 anni per presentare nuove applicazioni a serbatoi, tubi, solette, ponti e scale. La sua idea consisteva nel rinforzare i vasi di calcestruzzo con barre di ferro. Joseph Monier aveva appena inventato il calcestruzzo armato!
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| Una pagina di uno dei brevetti di Monier |
L’avvocato statunitense Thaddeus Hyatt pensò bene di utilizzare l’invenzione di Monier per realizzare strutture resistenti agli incendi. Si racconta che per dimostrare l’efficacia del calcestruzzo armato nel ridurre i danni da incendio, l’avvocato del Kansas diede deliberatamente fuoco ad una casa che lui stesso aveva costruito utilizzando questa nuova tecnologia. Quello fu il primo caso di utilizzo strutturale del calcestruzzo armato!
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| Il solaio brevettato da Hyatt e la barra ritorta brevettata da Ransome |
Solo nel 1884, oltre vent’anni dopo il primo brevetto di Monier, la Ditta tedesca Freytag & Heidschuck acquista i brevetti di Monier per sfruttarli commercialmente. Il coraggio imprenditoriale della F&H era considerevole: mancava una teoria strutturale per poter progettare opere realizzate con questa tecnologia innovativa. Fu così che la F&H incaricò Mathias Koenen di avviare una campagna sperimentale per formulare la prima teoria sulle strutture in calcestruzzo armato.
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| La prima casa progettata in CA |
Nei primi anni del ‘900 la Freytag & Heidschunk cambiò nome in Wayss & Feytag ed aveva un direttore tecnico di rilievo, un professore del Politecnico di Zurigo che rispondeva al nome di Emil Morsch. Fu lui che nel 1902 pubblicò il libro “Der EisenBetonbau”, nel quale formulava una teoria completa sull’impiego strutturale del calcestruzzo armato. Il testo di Morsch analizzava il ruolo delle armature trasversali nella resistenza a taglio del calcestruzzo armato riprendendo l'analogia col traliccio già proposta da Wilhelm Ritter. La prima versione italiana di questo testo è quella del 1910, tradotta dall’ing. Viscardini, dipendente della Ferrobeton, che agli inizi del ‘900 realizzò il pontile di sbarco della ILVA di Bagnoli a Napoli.
La formulazione di Morsch ha avuto numerosi aggiustamenti negli anni successivi e ha consentito l’impiego strutturale di questa tecnologia in maniera così diffusa come la vediamo oggi.
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| Alcune figure tratte dal “Der EisenBetonbau” di Morsch |
L’idea di tendere le barre d’armatura, prima del getto di calcestruzzo, per generare una compressione tale da compensare gli effetti della trazione, risale al brevetto dello statunitense Jackson (1888) ed agli esperimenti condotti per la F&H da Koenen (1907). La loro idea, oggi nota come calcestruzzo armato precompresso (CAP) però, fu inizialmente fallimentare: il ritiro del calcestruzzo e la viscosità di calcestruzzo e acciaio, fenomeni che aumentavano lentamente col trascorrere del tempo, causavano una forte riduzione della precompressione iniziale. C'era bisogno di utilizzare acciai ad altissima resistenza e basso rilassamento per compensare gli effetti di questi nemici giurati della precompressione. Il primo a capirlo fu Eugene Freyssenet e quindi fu anche il primo a mettere in pratica l’idea del CAP.
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| Ponte Plougastel (Freyssenet, 1930) |
Negli anni ’30 del secolo scorso, in preparazione all’imminente scoppio della seconda guerra mondiale, gli stati europei erano particolarmente interessati nello sviluppo di tecnologie che consentissero di ridurre l’utilizzo di materie prime come l’acciaio, materiale preziosissimo nell’industria bellica. Il CAP diventò in breve tempo la tecnologia che tutti desideravano poiché consentiva di utilizzare il calcestruzzo con prestazioni simili a quelle dell’acciaio. Fu così che l’azienda tedesca Wayss & Freytag, già detentrice dei brevetti di Monier, acquistò anche i brevetti sul CAP di Freyssenet per utilizzarli prevalentemente per la costruzione di bunker.
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| Prigionieri di un campo di concentramento tedesco impiegati nella costruzione di un arco in CAP utilizzato per la copertura di un bunker. |
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| Urlich Finsterwalder inventò il metodo di costruzione ad avanzamento bilanciato, che consentiva di costruire ponti di grandi luci senza l’utilizzo di centine |
Durante i primi anni del suo sviluppo il CAP era una tecnologia militare top secret, tanto da aver suscitato l’interesse di servizi segreti e misteriosi finanziatori privati. Solo dopo la fine della seconda guerra mondiale il CAP si diffuse liberamente nel resto d’Europa e venne impiegato per la costruzione di opere civili. Si deve a Gustave Magnel il primo libro sul CAP.
Urlich Finsterwalder inventò il metodo di costruzione ad avanzamento bilanciato, che consentiva di costruire ponti di grandi luci senza l’utilizzo di centine. Il CAP divenne la tecnologia preferita di numerosi progettisti tra cui Riccardo Morandi, autore di numerosi brevetti e progettista di opere ardite che prevedevano l’utilizzo di questa tecnologia.
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| Ponte Bisantis, Catanzaro (Riccardo Morandi, 1962) |
Purtroppo, questa tecnologia, apparentemente miracolosa e tale da far raggiungere al calcestruzzo prestazioni simili a quelle dell’acciaio, nasconde numerose insidie che si rivelano solo col passare degli anni…
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| Macerie del Viadotto Polcevera (Riccardo Morandi, 1967), crollato il 14 agosto 2018. |