L'evoluzione dell'acciaio: dalle origini alle sfide moderne

Gli inizi dell'uso del ferro

Pur conosciuto fin dall'antichità, i suoi usi nell'architettura e nelle costruzioni furono sempre modesti a causa delle difficoltà di produzione.

Due furono i principali impieghi. Il primo riguardante la statica, come elemento sollecitato a trazione con funzione di tiranti, catene, cravatte. Il secondo, in origine difensivo e poi decorativo, culminante nella splendida fioritura di ferri battuti del Medioevo e del Rinascimento.

L'età del ferro e la rivoluzione industriale

Quando, nel 1734, Abramo Darby in Inghilterra riuscì a fondere il minerale di ferro con il carbone, fu l’inizio di quella "età del ferro" che fu la principale spinta alla rivoluzione industriale.

Le prime leghe ferrose adoperate, essenzialmente ghise piuttosto impure e fragili data la loro ricchezza di carbonio, vennero usate per elementi compressi, ma, già nel 1773 si iniziava la costruzione del primo ponte in materiale ferroso, con una luce di più di 30 metri, costruito da Wilkinson e Darby a Coalbrookdale.

I primi usi furono di sostituzione di questo eccezionale materiale, al legno, laddove il progettista non era turbato dall'eccessiva esilità, rispetto ai materiali tradizionali.

Negli Stati Uniti, la necessità dei lunghi ponti per attraversare quei larghi fiumi, portò a sostituire nelle alte travi reticolari gli elementi tesi in legno con il ferro, come possiamo nei tipi Burr e Howe.

Nel 1783 veniva brevettato il sistema di produzione detto pudellaggio e si lanciava l'idea dei laminatoi a rulli per la produzione di profilati, e sin dal 1850 la siderurgia poteva offrire una vasta gamma di profili e di lamiere in grado di permettere e seguire il grande sviluppo che questo nuovo materiale richiedeva ed imponeva.

Sviluppo delle tecniche costruttive

Il Paxton nel 1851 in soli sei mesi allestiva a Londra il Palazzo di Cristallo, su una superficie di 98.000 metri quadri, impiegando 9.642 tonnellate d'acciaio, utilizzando ancora la ghisa per gli elementi compressi, ma riservando le parti tese a tondi in acciaio e pervenendo al risultato più moderno e caratteristico del materiale e cioè la grande leggerezza ed esilità delle strutture accoppiate alla vastità delle superfici vetrate.

Progresso e sfide dell'acciaio

Ma la rivoluzione industriale indicava e seguiva altre strade per il trionfo dell'acciaio. La spinta costante della diffusione dei trasporti che portarono alla costruzione dei vascelli in acciaio e delle strade ferrate; le esigenze per quest'ultimi di ponti e di stazioni; il fiorire delle macchine utensili per la creazione di altre macchine che abbreviassero ed agevolassero il lavoro dell'uomo. Tutto ciò impose alla siderurgia balzi da gigante.

Nel 1878 l'acciaio veniva prodotto con procedimento Thomas.

In questa strada di progresso, molto spesso la tecnica costruttiva precedette lo studio teorico e lo costrinse a determinate vie. Molti insuccessi, spesso catastrofici, obbligarono ad una ricerca più accurata su di un materiale troppo generoso da essere spesso sopravalutato o solo poco conosciuto.

Dalla prima nave marittima in ferro del 1824 si arriva al varo del primo transatlantico ad elica con scafo in acciaio dovuto al Brumel nel 1834, ed ai relativi studi sulle strutture autoportanti a guscio.

Una serie di crolli provoca la necessaria emanazione di norme per il calcolo ed il controllo. Vengono più accuratamente valutate le forze esterne dovute al vento ed alla neve. Si cominciano ad intuire i reali limiti dell'instabilità elastica sulle aste compresse, purtroppo a seguito di disastrosi crolli, e nel 1910 Timoshenko ne inizia uno studio sistematico.

Nascono i primi grattacieli in acciaio; del 1912 è il Woolworth Building sui 58 piani, fino al più alto, inaugurato nel 1931, l'Empire State Building con i suoi 85 piani. Queste eccezionali e complesse realizzazioni sollecitarono gli studiosi alla ricerca di un sistema di soluzione per iterazione, dapprima attuato da Takabeya e definitivamente perfezionato e risolto dal Cross nel 1930.

Innovazioni e problemi strutturali

Infine, quando già sembrava che nessun'altra rivoluzionaria innovazione potesse ancora allargare gli orizzonti d'impiego del nuovo materiale, vennero perfezionati e messi a punto i procedimenti di saldatura autogena all'arco elettrico, che permettevano un alleggerimento delle costruzioni, rispetto ai precedenti tipi chiodati, valutabili fino al 15% ed una flessibilità di forme e di costruzione veramente impensabili fino ad allora.

Anche queste innovazioni dovettero conoscere un cammino di esperienze talvolta dolorose, basti ricordare il crollo dei ponti sul Canale Alberto, a travata Vierendel interamente saldati, provocati dalla fragilità e dall'invecchiamento delle saldature e dal crearsi di stati di sollecitazioni triplici.

Ancor oggi problemi parzialmente insoluti esistono: altri problemi nascono dallo stesso inarrestabile progresso che sollecita continuamente i costruttori al superamento di ciò che poco prima costituiva un limite.

Tragedie e lezioni apprese

Per non dimenticare:

24 novembre 2019 cede un tratto dell’autostrada A6, fortunatamente nessun morto.

14 agosto 2018 crolla a Genova il ponte Morandi, il viadotto autostradale che collega la A7 con la A10, portandosi via 43 vite;

9 marzo 2017 frana un ponte vicino ad Ancona, nel tratto marchigiano dell'autostrada A14 Adriatica, muore una coppia di coniugi;

28 ottobre 2016 collassa un cavalcavia sulla provinciale 49 Molteno, muore un uomo di 68 anni e si contano 4 feriti.

Solo per citare gli ultimi casi.

Il futuro dell'acciaio nell'architettura

Abbiamo già appreso, con una quasi assoluta sincerità, ad usare architettonicamente questo materiale. Più spontanei, forse perché più liberi, nelle opere ingegneristiche che in quelle propriamente architettoniche. Ma indubbiamente il cammino aperto è ancora lontano dal suo termine. Da percorrere con coraggio e con una parte spesso di rischio, purché consapevole per un superamento dei limiti e per un vero sincero impiego, in tutta purezza, del materiale che ha dato un nome ad un'epoca: quella dell'acciaio.