L'invenzione del cemento armato
È il materiale che ha rivoluzionato il settore dell'edilizia moderna
Ultimo aggiornamento 1° gennaio 2009 |
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La
progettazione e la realizzazione di strade, ponti, edifici e
stabilimenti industriali sono due dei punti cardine della cosiddetta
scienza delle costruzioni. Nata di fatto nella preistoria,
allorché l'uomo uscì dalle caverne per ripararsi sotto
rudimentali capanne di fango e arbusti, in epoca moderna tale
disciplina deve il suo successo allo sviluppo di quello che tuttora
è il materiale più diffuso nell'edilizia: il cemento
armato. |
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Il
cemento armato è un'invenzione relativamente recente. La
tradizione vuole che le primissime realizzazioni fossero
un'imbarcazione, presentata nel 1855 alla grande Esposizione Universale
di Parigi da Louis Lambot, e alcuni innovativi serbatoi per
l'irrigazione, brevettati nel 1863 da Joseph Monnier, curatore dei
celebri giardini di Versailles. Per vedere le prime realizzazioni
architettoniche, però, si dovette attendere l'inizio del
Novecento. Negli Stati Uniti, nel 1902, venne ultimato uno stabile
residenziale di ben sedici piani, su progetto di Erneste Leslie
Ransome. Quattro anni dopo, nel 1906, l'architetto Frank Lloyd Wright
supervisionò la costruzione del Tempio dell'Unità a Oak
Park, nello stato dell'Illinois. In Europa, oltre alla realizzazione di
un edificio con struttura portante a vista nel pieno centro di Parigi
ad opera di Auguste Perret, si ricorda soprattutto l'esecuzione della
volta del Planetario di Jena, in Germania, risalente al 1923.
Allora come oggi, le strutture in cemento armato sono la risultante di
un conglomerato, il calcestruzzo, ottenuto dall'impasto di acqua,
cemento e inerti (sabbia, ghiaia, ecc.). Tale impasto, sufficientemente
fluido, viene colato nei casseri, apposite forme al cui interno sono
collocate le armature di rinforzo in acciaio. Dopo alcuni giorni di
posa, il calcestruzzo, a seguito di alcuni processi di trasformazione,
si indurisce. A quel punto la struttura è pronta e si può
procedere al disarmo, ossia alla rimozione dei casseri di sostegno.
Se da un punto di vista procedimentale le modalità realizzative
del cemento armato non hanno conosciuto grandi rivoluzioni da un secolo
a questa parte, ben più significativi sono stati i cambiamenti
per quanto attiene alla composizione chimica della sostanza legante.
Nelle prime opere, infatti, malte utilizzate per l'impasto erano
costituite in buona parte da silice, alluminia, ossidi di ferro e calce
spenta. Attualmente, invece, la maggioranza dei cementi sul mercato
è prodotto con un miscuglio denominati clinker, nel quale si ha
una netta prevalenza dei silicati di calcio, mentre la quantità
di silice, alluminia e ossidi ferrosi risulta decisamente inferiore.
Di pari passo con l'evoluzione chimica, a partire dagli anni Cinquanta
si è assistito anche a un notevole sviluppo nell'applicazione
delle leggi della statica e della teoria dell'elasticità dei
materiali. In particolare, i fisici hanno concentrato i loro studi sui
limiti di deformazione delle strutture, testandone il superamento per
valute le questioni inerenti al controllo della sicurezza. L'aspetto
più interessante fu senza dubbio il problema della flessione
delle travi. A casusa della gravità, le travi tendono a
flettersi in modo da generare una compressione della parte superiore e
una trazione di quella inferiore. Di conseguenza, esse devono resistere
al contempo sia a fenomeni di trazione che di compressione. Con
l'avvento della tecnologia dell'acciaio, il cemento armato si è
dimostrato un materiale altamente equilibrato. Alle proprietà
del calcestruzzo, molto resistente alla compressione, si accoppiavano
quelle dell'acciaio, in grado di fornire notevole resistenza alla
trazione. Inoltre, grazie al ricorso sistematico alla precompressione,
una tecnica ideata sin dagli anni Trenta dal francese Eugéne
Freyssinet, è stato possibile porre in opera cavi metallici con
tensioni superiori alle 12 tonnellate per centimetro quadrato,
consentendo così di tollerare sollecitazioni elevatissime.
Dal punto di vista ingegneristico, nello sviluppo dei progetti, un
ruolo di primaria importanza è rivestito dai sistemi di
equazioni differenziali basati sulla cosiddetta legge di Hooke. Secondo
quest'ultima, le forze elastiche di un corpo sono proporzionali alla
sua deformazione, ma solo finché essa si mantiene al di sotto di
un certo limite, superato il quale si incorre in deformazioni
permanenti o rotture. In passato per i calcoli dei limiti nelle
strutture complesse si ricorreva a modelli in scala ridotta, procedendo
cioè per approssimazione. Oggigiorno, invece, grazie alla
straordinaria evoluzione dei calcolatori elettronici nell'ultimo
ventennio, i sistemi sono stati notevolmente affinati. Ciò ha
portato ad una riduzione dei margini d'errore, consentendo il
concepimento di opere a dir poco monumentali, quali, ad esempio,
l'Hangzou Bay Bridge, il ponte oceanico più lungo del pianeta,
capace di coprire i quasi 36 chilometri di distanza che separano le
città di Shanghai e Ningbo, nella provincia cinese dello Zhejiang.
Fabio Scarpellini
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