L'ingegneria dei ponti e le nuove sfide del costruire

L’ingegneria dei ponti e le nuove sfide del costruire

Il secolo dell’industria e la nuova idea di ponte

Da sempre si sono costruiti ponti e da sempre si presentano al nostro immaginario come ciò che ci permette di superare un ostacolo naturale o artificiale: i ponti uniscono ciò che è separato e rappresentano un andare oltre, un travalicare. Da sempre sono stati realizzati pietra su pietra, mattone su mattone, ma, da un certo momento, i ponti si sono costruiti anche in metallo diventando, assieme allo sviluppo delle ferrovie, uno dei momenti cruciali di ciò che viene chiamata rivoluzione industriale. ‘Tracciando’ i territori e disegnando i paesaggi, da allora realizzano ed evocano, al contempo, la meccanizzazione diffusa, il potere della tecnica, l’efficacia della scienza, con tutte le suggestioni del progresso.

Gli Stati nazione, usciti rafforzati dal Congresso di Vienna, proprio per accompagnare la rivoluzione industriale si strutturarono secondo la logica dei lavori pubblici e mediante la costruzione delle reti territoriali fondamentali per il mercato diffuso, che avevano bisogno dei ponti. Scienza e tecnica nell’Ottocento si muovevano (per molti aspetti in modo mai coincidente nonostante la loro presunta dipendenza) attorno a concetti o a esperienze che riguardavano l’energia, la forza e il concetto di lavoro.

Un ruolo fondamentale ovviamente va dato alla fisica, alla meccanica e alla conseguente elaborazione della scienza delle costruzioni. In particolare, con gli sviluppi della teoria dell’elasticità mediante lo studio dei fenomeni legati alle tensioni, alle deformazioni, all’equilibrio e al comportamento isostatico, dei lavori virtuali, del comportamento delle lastre e delle membrane, sino all’elaborazione compiuta di una meccanica strutturale. Nel frattempo si avrà un grandissimo sviluppo delle tecnologie applicate alla siderurgia e alla meccanica.

Per costruire un ponte si deviava il fiume, si aspettava che il fondo si asciugasse, si predisponevano le centine ben solide, sulle quali si appoggiavano progressivamente i conci, o i mattoni, sino alla chiusura di volta. Si provvedeva quindi a completare il ponte dandogli la forma definitiva, aspettando di seguito che i carichi si assestassero; si toglievano le centine e quindi il ponte poteva rimanere lì ‘in eterno’ a meno che non intervenissero eventi imprevedibili, terremoti o alluvioni. Quel ponte diventava così un monolite e il suo stesso peso lo rendeva fermo, inalterabile, persino indifferente al modo e alle ragioni per le quali era stato costruito dall’uomo.

Consideriamo, di contro, il primo ponte metallico, l’Iron bridge, a Coalbrookdale, completato nel 1779 per attraversare il fiume Severn nello Shropshire, in Inghilterra. Venne usato un nuovo materiale, la ghisa, per una tipologia costruttiva tradizionale, come quella del ponte ad arco. Con freccia di 13,7 m, su una luce di 30,6 m, questo ponte è costituito da cinque nervature principali ed elementi di collegamento organizzati in modo da compenetrarsi reciprocamente, con giunti che utilizzano cunei, evitando completamente l’uso di chiodi o bulloni. Per costruirlo non è stato necessario deviare il fiume: gli elementi che lo compongono sono stati trasportati dopo essere stati costruiti in un altro luogo. Il loro materiale non ha un carattere, perché legato a un luogo: non si dice, infatti, la ghisa dello Shropshire, come invece la pietra di Vicenza o i mattoni di Ferrara. Non c’è stato bisogno di predisporre alcuna centina; apparentemente la sua funzione è stata eliminata, ma in realtà essa è stata ‘incorporata’ nella struttura del ponte. Poiché la centina è il mezzo per sostenere il ponte in costruzione, quindi un mezzo per un fine, una tecnica, nel momento in cui viene elisa per essere incorporata, o incorporata per essere elisa, la tecnica stessa non appare più come semplice mezzo, ma si impone come fine. La centina che serviva a sostenere diventa struttura con una sua figuralità, con una sua estetica, con una sua capacità di imporsi, con una sua giustificazione: si ha il maggior risultato con il minimo sforzo. La natura stessa viene interpretata come ciò che agisce secondo questo principio. La struttura assume su di sé il principio di verità: deve essere mostrata e deve esprimere le forze in gioco.

Nel passaggio dal ponte in pietra al ponte metallico, si assiste però a un ulteriore punto di torsione: la centina, che serviva a costruire il ponte, la volta, la cupola, diventa nell’Ottocento ponte, volta, cupola. Ma proprio durante questa evoluzione in cui la tecnica inizia a rendersi autonoma predisponendosi alla possibilità di realizzare un’infinita varietà di fini, avviene un processo fondamentale, in qualche modo inverso al precedente, in cui al contrario la prestazione tecnica si specializza. Prima il ponte in pietra era adatto, di per sé, a sorreggere tutti i possibili carichi accidentali, ora invece l’entità del carico ferroviario e il suo carattere mobile o le particolari caratteristiche dell’azione del vento fanno sì che il ponte debba essere concepito in virtù del carico stesso e non possa in alcun modo trascendere dalla precisa conoscenza di questo. L’impossibilità di definire il carico, di valutarlo con precisione, di calcolarne gli effetti, diventano ora causa immediata del fallimento strutturale.

Questo punto è cruciale per comprendere la contemporaneità e, in particolare, quello che è stato chiamato il secolo dell’industria, l’Ottocento: la tecnica che, da mezzo per un fine, diventa essa stessa il fine. Non è più qualcosa che serve ad altro, ma si presenta come ciò che serve a sé stessa, in totale autonomia nel suo dominare la natura. Una tecnica invasiva, potente, per alcuni aspetti esclusiva, che tutto coinvolge. È qui che emerge, in ciò che chiamiamo rivoluzione industriale, la cultura politecnica, quella cultura che, non a caso, trova la legittimità per il proprio nome con l’istituzione dell’École polytechnique nel 1794, che doveva, secondo il programma di Gaspard Monge appoggiato da Napoleone, sostituire Ponts et chaussées nel selezionare i gradi più alti del servizio militare e civile. Doveva quindi servire una sorta di élite tecnocratica partendo dall’idea che la cultura politecnica, quella dell’ingegnere, poteva e doveva essere portatrice del progresso al servizio dell’utilità e della prosperità pubblica. L’École polytechnique dipendeva dal ministero della Guerra e gli studenti erano sottoposti a una vera e propria disciplina militare: la stessa forma di organizzazione che verrà applicata per intero a quella che poi verrà chiamata la fabbrica, con una progressiva burocratizzazione, che sarà diffusa a tutto il sistema produttivo e alla società in generale. All’École si doveva studiare matematica superiore, meccanica razionale e geometria e curiosamente non veniva fornita agli studenti alcuna istruzione direttamente tecnica.

Se l’architetto-ingegnere-artista della modernità, cioè del tempo che va dall’Umanesimo alla Rivoluzione francese, si affidava alla statica e interpretava il funzionamento automatico come una trasmissione di movimenti, l’ingegnere che esce dalle scuole politecniche pensa che l’automatismo sia sinonimo di produzione e trasmissione di energia. Il primo ha come sistema costruttivo di riferimento l’acqua, la terra, la legna, la pietra; il secondo il vapore, il carbone e il ferro e poi, in modo straordinariamente invasivo, l’energia elettrica. Emergono così strutture mentali e modelli di pensiero che si diffondono diventando collettivi e trasformando in modo radicale concetti come energia, lavoro, mercato, società.

Per questo Alfred N. Whitehead ebbe modo di affermare, nella prima metà del Novecento, che la più grande invenzione del 19° sec. fu l’invenzione del metodo dell’invenzione, si potrebbe persino dire l’invenzione di ‘un’ mondo. Questo ‘mondo’ trova una delle sue metafore più suggestive in quella che Joseph Schumpeter ha chiamato railroadizzation.

Nasce così il treno, che non ha più bisogno dei cavalli per essere trainato ma dei ‘cavalli’ prodotti da una macchina a vapore. Il treno dal 1830 si diffonde in tutta Europa e negli Stati Uniti d’America con una velocità sorprendente. Trasforma l’uso del territorio, modifica i paesaggi, ha bisogno di ponti per passare fiumi e gole, penetra le città rendendo inutili le antiche mura, che vengono così progressivamente abbattute. Le stazioni, costruite anch’esse con i metalli estratti dalle miniere e trasportati dai treni, diventano le nuove ‘porte’ della città, il nuovo ‘centro’ (virtuale?) che tiene assieme mondi e luoghi lontani: le merci arrivano così dovunque. Negli Stati Uniti i treni vanno verso il West come le carovane dei coloni. Portano uomini e merci; portano le stesse rotaie che servono a tracciare nuove frontiere, portano i kit per l’autocostruzione delle case dei coloni. Il kit contiene istruzioni per l’uso, assi di legno pretagliati e chiodi prodotti dalle stesse aziende che producono le rotaie, i treni e i ponti. Siamo in presenza del sistema chiamato ballon frame; le prime case prefabbricate. Il legname viene da molto lontano e le case non sono fatte con i materiali del luogo.

Nell’ottobre del 1871 a Chicago un grande incendio distrugge la città, costruita prevalentemente di legno. La ricostruzione fa nascere un tipo architettonico che da allora caratterizzerà il nostro tempo, il grattacielo, costruito grazie a telai metallici composti da elementi che vengono prodotti nelle stesse fabbriche e con le stesse logiche che producono le rotaie e i ponti nell’Ottocento e diventano così simbolo dei nuovi tempi.

Nonostante il carattere impetuoso di questo sviluppo o forse proprio in virtù di tale carattere, gli insuccessi e i fallimenti strutturali, durante tutto il corso del secolo, si accompagnarono costantemente a questa evoluzione. Nei dodici mesi dell’anno 1877, nella sola America del Nord, ben 251 ponti ferroviari subirono crolli attribuibili a problematiche strutturali. Il 21 maggio 1847 un sorprendente errore strutturale fu all’origine del crollo del ponte sul fiume Dee, presso Chester, in Inghilterra. Robert Stephenson aveva assegnato alle travi dell’impalcato ferroviario un’estrema snellezza, travisando con ogni evidenza il funzionamento dell’irrazionale schema statico che aveva concepito.

Nel 1839 Antoine-Rémy Polanceau, esponente della scuola francese che a quell’epoca poteva considerarsi la frontiera più avanzata negli studi sulla meccanica strutturale, descrisse così la propria esperienza nella costruzione del pont du Carrousel a Parigi:

risultando i calcoli e le applicazioni delle formule del tutto insufficienti per stabilire una teoria certa, ho rinunciato completamente a una simile teoria e mi sono limitato a giudicare in base all’analogia tratta dai fatti meglio constatati e in base all’intuito […] (Nascé 1982, p. 11).

Qualche anno più tardi, Isambard Kingdom Brunel (1806-1859), che in Inghilterra aveva realizzato la Great western line, definirà polemicamente la Commissione sull’applicazione del ferro alle strutture ferroviarie, istituita dal governo britannico proprio per regolamentare il settore delle strade ferrate a fronte dei grandi disastri dell’epoca, come una commissione per impedire ulteriori miglioramenti nella costruzione dei ponti.

I crolli dei grandi ponti ottocenteschi furono in realtà eventi drammatici che stimolarono però la comprensione dei problemi costruttivi e lo sviluppo delle nuove teorie strutturali e innegabilmente rappresentarono spesso punti di svolta nel progresso tecnico applicato all’arte del costruire.

L’Italia, pur nella sua oggettiva arretratezza sociale, economica e politica, ebbe un ruolo in questa espansione. All’inizio dell’Ottocento il Paese era anche politicamente frammentato. Vi erano poche ferriere e fonderie in Valle d’Aosta, nel Bergamasco, in Toscana, Umbria, Lazio e Calabria, tutte vincolate alla presenza dei boschi per il legname o al carbone per alimentare le fornaci e alle risorse idriche. Durante la prima fase della dominazione francese, Napoleone non intese affatto contribuire allo sviluppo industriale dell’Italia, impedendo persino, con specifiche leggi, che imprenditori francesi investissero nella penisola. Alcuni sfidarono questi divieti e le pene comminate dal governo parigino, soprattutto in Piemonte e in Lombardia.

Le macchine a vapore si diffusero con notevole ritardo non solo per l’alto costo o per la mancanza di investimenti, ma anche per l’incapacità della manodopera di adattare la propria tradizione artigianale alle nuove forme di organizzazione industriale, tutte assolutamente non confrontabili con i grandi complessi siderurgici che si svilupparono nell’Europa continentale in risposta alla prepotente prima fase di industrializzazione in Inghilterra. Nacque in Germania la Krupp a Essen nel 1811; a Liegi l’industria siderurgica venne fondata nel 1813 da un industriale inglese, John Cockerill; nel 1820 nacquero le ferriere della Skoda, a Pilsen.

Vi era in Italia un rifiuto, di matrice fortemente religiosa, del capitalismo e di ciò che in seguito verrà chiamato modernismo, con inevitabili derive antiscientifiche e antindustriali. Vi erano ovviamente alcune élites che cercarono un dialogo con la cultura illuminista o con la filosofia kantiana: il caso più significativo fu rappresentato dalla rivista «Politecnico», fondata nel 1839 da Carlo Cattaneo. Gli indirizzi dominanti erano però dichiaratamente spiritualisti, anche se in alcuni casi con una qualche attenzione alla filosofia kantiana, come in Antonio Rosmini-Serbati. A frenare fu soprattutto la Chiesa – la ferrovia era considerata opera del demonio. Per es., papa Pio IX considerava la ferrovia opera del diavolo. Si assistette così

[…] a un progressivo mutamento di rotta reso possibile non tanto dall’incrinarsi dell’atteggiamento dogmatico e intransigente nei confronti delle motivazioni pragmatiche e materialistiche del progresso, quanto dalla convinzione che i tempi fossero ormai maturi per una esorcizzazione degli innegabili progressi della scienza e della tecnica riconducibili anch’essi nel coacervo degli strumenti voluti dalla divina provvidenza per favorire, innalzando le qualità ambientali della città, una superiore elevazione spirituale e religiosa dei cittadini (Jodice 1985, p. 180).

Pur in una condizione di arretratezza economica e sociale, negli ambienti italiani che definiamo neoclassici si possono registrare non solo curiosità verso le nuove tecniche applicate all’architettura, ma anche la consapevolezza di porre con radicalità il problema non tanto della loro capacità e potenza tecnologica quanto del loro linguaggio. Esemplare da questo punto di vista è il piccolo ponte in ferro realizzato nel 1825 per il giardino di villa Treves, a Padova, da Giuseppe Jappelli. Jappelli sa di manipolare la natura costruendo un giardino artificiale e in questo giardino colloca tutto ciò che appare come una riduzione all’essenziale della stessa tecnica. C’è la precisa coscienza, da una parte, di contrapporre la tecnica alla natura e, dall’altra, che l’oggetto può e deve dichiarare solo se stesso, persino annullando nella ‘tecnicità’ del costruire e delle sue logiche lo stesso bisogno di uno stile, avvicinandosi così a una sorta di condizione metastorica. Scrive Jodice:

Nella figura dello Jappelli è ancora possibile ravvisare unite e intimamente fuse, a tutto vantaggio dell’omogeneità e dello spessore dell’intervento progettuale, le due anime sintetico-intuitiva dell’artista e analitico-deduttiva dello scienziato che solo nel finire del secolo vedremo definitivamente scisse nelle figure spesso antagoniste, dell’architetto e dell’ingegnere (Jodice 1985, p. 102).

Va ricordato che proprio nell’Ottocento si viene a radicalizzare la contrapposizione tra architetto che fa lo stile, che decora il mondo, e l’ingegnere che fa ciò che è utile, funzionale e che segue il principio del maggior risultato con il minore sforzo.

L’Unità d’Italia avviene mentre il capitalismo avanza, e il capitalismo ha sempre bisogno di mercato: la ferrovia sarà un fattore attivo di questa unificazione. Lo stesso Cavour affermò che la ferrovia poteva essere motore dell’unificazione e il dibattito sviluppatosi nell’ambito del Regno di Sardegna sulla possibilità di dar vita a reti ferroviarie non si fermò solo a considerare il territorio di competenza del Regno di Sardegna, ma ipotizzò lo sviluppo di una rete nazionale; questo ben prima che si realizzasse l’Unità del Paese. All’interno del territorio lombardo-veneto il tema della ‘trenizzazione’ verrà posto sin dal 1835 in previsione del collegamento per via ferroviaria di Milano a Venezia. La prima ferrovia sarà realizzata nel Regno delle Due Sicilie nel 1839, solo nove anni dopo l’inaugurazione del tratto Liverpool-Manchester in Inghilterra, la realizzazione dei primi tragitti ferroviari in Francia e negli Stati Uniti e quattro anni dopo la nascita delle ferrovie in Germania.

L’Italia, pur nella sua oggettiva arretratezza, sembra dunque rispondere alle spinte evolutive del capitalismo, ma di fatto perderà, per vari motivi, soprattutto politici, l’occasione d’innescare una vera e propria fase di industrializzazione diffusa e di socializzazione degli indotti. Si pensi che, tra il 1835 e il 1837, nei due anni di vero e proprio boom ferroviario, in Inghilterra vennero fondate 88 compagnie ferroviarie, 71 compagnie minerarie, 20 banche e 11 assicurazioni. Nulla di tutto questo accadde in Italia. Evidentemente c’è un profondo legame tra sviluppo capitalistico, rivoluzione industriale e formazione degli Stati nazionali, se non altro per il fatto che tale sviluppo non può che alimentarsi delle cosiddette opere pubbliche, di strategie sul lungo periodo relative allo sviluppo tecnologico e quindi di politiche fortemente aggregate e aggreganti. Le ferrovie avevano tuttavia bisogno di ponti e di stazioni e si creò così un intreccio:

Ai ponti sospesi Ferdinandeo (Garigliano, 1828-32), Cristino (sul Calore, 1832-35), San Leopoldo (Firenze, 1835-37), San Ferdinando (Firenze, 1825-37) fanno seguito le stazioni al Carmine (Napoli, 1939), al Granatello (Napoli, 1939), di Porta Nuova (Milano, 1840), seguite a loro volta da una nuova tornata di ponti sospesi, il Ponte Maria Teresa (Torino, 1841) e il Ponte Rotto (Roma, 1853), dopo i quali è di nuovo il turno delle tre stazioni di Civitavecchia (1857-59), Milano (1857-64), e Genova (1860) che concludono il ciclo delle realizzazioni più significative dell’architettura del ferro italiana compresa tra i primi decenni dell’800 e la vigilia dell’unità nazionale (Jodice 1985, p. 19).

Le ferrovie trasportano viaggiatori, ma anche e soprattutto merci, e le merci hanno bisogno del loro regno: il mercato. Nascono le metropoli e si costruiscono i passages, luoghi dell’ostentazione delle merci, per una sorta di sacralità laica, per una idolatria del possesso e della moda, immancabilmente architetture di ferro. Non a caso mentre si costruivano le ferrovie, le stazioni e i ponti, si realizzavano anche le prime gallerie, come la De Cristoforis a Milano, di Andrea Pizzala, del 1832, e il Bazar Bonaiuti a Firenze, del 1834, che incarnano la civilisation machiniste.

L’unificazione nel 1861 va compresa tenendo presente il faticoso passaggio da un’organizzazione agricola e artigianale a una industriale o per lo meno preindustriale, con una classe dirigente che nel migliore dei casi poteva ipotizzare un’impossibile società armoniosamente agricolo-industriale. A chi lamentava la mancanza in Italia di validi istituti scientifici si rispondeva dall’alto delle «cattedre universitarie che la civiltà straniera rischiava di diventare ‘meccanica, disarticolata e acefala’, quando invece compito della scuola italiana era di difendere la sua nobile tradizione umanistica» (Jodice 1985, p. 25).

Comunque, l’unificazione permise politiche economiche meno frantumate e più di lungo periodo, con il giovane Stato impegnato in consistenti interventi nei settori degli armamenti, delle strade e dell’amministrazione pubblica. Il settore ferroviario, al quale guardavano con interesse le industrie meccaniche, impegnate anche nella costruzione dei ponti, attuò uno sforzo nel quale, nel decennio 1860-70, vennero messi in esercizio oltre 6200 km di linee ferroviarie, contro i 2000 che percorrevano l’Italia prima dell’unificazione. In questo decennio s’investì in opere pubbliche una cifra allora consistente, superiore al miliardo.

Alcune industrie nate prima dell’unificazione, come l’Elvetica (futura Breda e C.), la Taylor e Prandi a Genova-Sampierdarena, rilevata più tardi dall’Ansaldo, trovarono nelle nuove politiche la possibilità di consolidarsi, senza però riuscire a competere realmente con il mercato internazionale. La siderurgia si ritrovava comunque a dover acquistare alcune materie prime fondamentali dall’estero: il carbone da Newcastle, la ghisa dalla Scozia e i ferri ordinari dal Galles. Oltre a tutto questo, la politica dell’unificazione doganale voluta da Cavour riversò sul mercato prodotti di fabbricazione straniera a prezzi assai più bassi.

Lo sviluppo delle ferrovie e la costruzione di un numero considerevole di ponti necessari all’unificazione dei territori italiani fu di fatto un’occasione mancata, soprattutto là dove si passò alla sostituzione delle rotaie in ferro con quelle d’acciaio. Le ragioni furono il carattere irregolare delle lavorazioni, le frequenti oscillazioni della domanda, la provvisorietà delle ordinazioni e la scarsa capacità di realizzare economie di scala. Il liberismo di Cavour, peraltro su alcuni aspetti coraggioso e lungimirante, favorì gli interessi agricoli e l’attività manifatturiera e mercantile più legata agli ambienti rurali, ma nel contempo sottopose molte manifatture della penisola a un’usura mortale, che fece quindi emergere tendenze protezioniste. Dopo una prima fase liberista, lo Stato italiano perseguì una diversa opzione protezionista, anche se la classe dirigente non poteva rifiutare il lascito di Cavour e soprattutto non poteva adeguarsi a quello che era allora il dettato, la verità scientifica e morale dell’intera Europa civile.

Per questo gli uomini di Stato italiani continuarono a professarsi liberisti, e tali si dissero gli stessi industriali, almeno in teoria e come tendenza lontana, lasciando che l’istanza protezionista facesse capolino sul terreno più mobile dell’opportunità pratica, del caso per caso […] (Caizzi 1965, p. 260).

Ciò permise all’industria siderurgica e metalmeccanica di assumere dimensioni più consistenti, anche se risulta impossibile un qualsiasi confronto con l’industria inglese e con quella tedesca. Si consolidarono comunque le industrie nate nella prima metà dell’Ottocento e nacquero società come la Altoforni di Terni o la Grondona Comi & C. Il capitale investito nelle costruzioni ferroviarie e nei ponti risultò comunque altissimo, tale anzi da soverchiare le possibilità del mercato italiano del risparmio, per cui solo il largo concorso straniero rese possibile quei lavori.

Comparvero figure di progettisti che assunsero significativi ruoli politici, accademici o imprenditoriali. Basti ricordare i casi di Luigi Giura (1795-1864), Alfredo Cottrau (1839-1898) o Domenico Borini (1861-1919).

Giura, dopo aver costruito il ponte sul Garigliano e sul Calore, venne chiamato da Giuseppe Garibaldi a far parte del governo provvisorio nel 1860 come ministro dei Lavori pubblici.

Cottrau, nato a Napoli da genitori alsaziani, studiò e fece varie esperienze lavorative in Francia, in particolare con Goüin e C., una ditta specializzata in ponti e tettoie metalliche per stazioni ferroviarie; lavorò anche a grandi progetti per le ferrovie russe tra Pietroburgo e Varsavia, e progettò e costruì a tempo di record il ponte a trave doppia per ferrovia e strada sul Po a Mezzana Corti tra il 1865 e il 1867. La struttura, grandiosa, era lunga 824 m ed era composta di 10 campate su piloni di innovativa concezione. Nel 1866 il ministro dei Lavori pubblici Stefano Jacini lo incaricò di studiare un progetto di ponte sullo Stretto di Messina. Nel 1868 costruì quindi il ponte girevole di Taranto, per conto della Società italiana per le strade ferrate meridionali e il viadotto di Castellaneta sulla linea ferroviaria Bari-Taranto, un’opera abbastanza insolita per l’Italia perché costituito da una travata continua di 230 m, sostenuta da pile metalliche a traliccio alte fino a 70 m. Due anni dopo, nel 1870, assumeva la conduzione dell’Impresa industriale italiana di costruzioni metalliche di Castellammare di Stabia, realizzando, fino al 1887, innumerevoli lavori differenti. Tra i tanti progetti, quello di un ponte militare portatile istantaneo, da lui brevettato, suscitò l’interesse di Gustave Eiffel che, con alcune modifiche, lo fece adottare dal Genio militare francese. Cottrau realizzò inoltre numerose gallerie in ferro e vetro per le stazioni ed è noto il suo lavoro per la Stazione centrale di Napoli (1867). La sua attività fu al contempo quella di progettista, costruttore e imprenditore capace di muoversi non solo sulla scena italiana ma anche su quella europea.

Domenico Borini fece dapprima il praticante a Ginevra presso l’École des ponts et chaussées, per poi fare esperienza con gli imprenditori Louis Montagner e Conrad Zschokke, ingegnere svizzero pioniere nell’uso dei cassoni ad aria compressa e nelle costruzioni di impianti idroelettrici. Nel 1884 rientrò in Italia attirato dalla fase di sviluppo del Paese nel settore della trenizzazione ed entrò nella Savigliano, diventando consulente e direttore dei lavori. Convinto che la sua esperienza internazionale nell’uso dell’aria compressa potesse permettergli di fondare un’impresa autonoma, dapprima subappaltò alcuni lavori della Savigliano e in seguito, pur mantenendo ottimi rapporti con l’impresa di provenienza, aprì una società con il fratello Pietro, appaltando così una notevole quantità di lavori, non soltanto in Italia, ma anche all’estero. In particolare, la società diede il proprio contributo alla costruzione del ponte sul Danubio a Ujpest che, con la sua struttura reticolare di 4037 m, sarà al tempo dell’inaugurazione il più lungo d’Europa e il terzo al mondo.

Nelle pagine che seguono abbiamo individuato alcuni percorsi per cercare di comprendere le esperienze più significative nella costruzione di ponti nell’Ottocento, proponendo una suddivisione tipologica tra sistemi ad arco, catenaria, strallo, trave, trave reticolare, trave iperstatica e arco iperstatico, segnalando in chiusura il passaggio dall’utilizzo dell’acciaio a quello del cemento armato, sia nel quadro mondiale sia rispetto alle vicende italiane.

Le principali tipologie di ponti

Ponti ad arco

L’uso dell’arco nei primi ponti in ghisa mostra come le conoscenze scientifiche acquisite agiscano sotto traccia nell’individuazione delle soluzioni tecniche che le nuove esigenze dell’era industriale richiedevano. L’arco corrisponde alla figura strutturale in cui la sollecitazione tende a riassumersi in un unico parametro: lo sforzo assiale di compressione, secondo la funicolare inversa dei carichi applicati.

Nel trattare le volte con giunti privi di attrito e coesione, già nel 1776 Charles-Augustin de Coulomb metteva in evidenza come le espressioni analitiche che governano il problema siano le stesse determinate da Eulero per una catena sollecitata da forze qualunque: «rovesciando la curva e sostituendo la tensione alla compressione, la teoria precedente si applica ugualmente all’uno e all’altro caso e conduce alla medesima espressione» (Benvenuto 1981, p. 355). Allo sviluppo delle teorie scientifiche sulla statica degli archi contribuì profondamente l’ambiente culturale italiano, con le ricerche sull’equilibrio dei sistemi articolati di aste e sul calcolo a rottura delle volte da parte di Lorenzo Mascheroni e del suo allievo Giovanni Gratognini, raccolti da Giuseppe Venturoli nel testo dal titolo Elementi di meccanica e d’idraulica (1806-1807), che avrà durante l’Ottocento diffusione europea.

Nel corso del 19° sec. si iniziò così a incrementare progressivamente la luce libera degli archi. La tecnica dei ponti a conci in pietra condizionò profondamente le prime realizzazioni. Nel 1796 Rowland Burdon realizzò il ponte di Sunderland, su luce libera di 72 m, utilizzando conci aperti (non reticolari) in ghisa, collegati con coprigiunti in ferro forgiato. Nel 1819, nella costruzione del ponte di Southwork a Londra, John Rennie introdusse una soluzione a conci a parete piena, con giunti a flangia di tipo bullonato, tipologia che avrà in seguito ampia diffusione.

Nel 1800, per valutare la fattibilità della sua proposta per un ponte sul Tamigi a Londra, a campata unica dell’enorme luce di 180 m, Thomas Telford aveva inviato ‘21 interrogazioni’ ad alcuni dei principali esperti inglesi dell’epoca, un gruppo comprendente progettisti, fonditori e matematici. Il London bridge di Telford non fu mai realizzato, ma, come conseguenza di questo intenso dibattito, Telford introdusse nel ponte di Bonard la prima soluzione di stabilizzazione tra arco e via di corsa, con timpani reticolari, soluzione che sarà alla base della progettazione dei grandi ponti ad arco in acciaio sino all’epoca contemporanea.

Anche in Italia abbiamo il caso di un ponte metallico ad arco che verrà progettato, ma non costruito. Proposto per il fiume Ombrone sulla villa del Poggio a Caiano da Giusette Manetti (1761-1817), su disegno del figlio Alessandro (1787-1865) che sarà in seguito il primo progettista di un ponte sospeso carrabile in Italia, era ispirato al ‘pont du jardin du roi’, noto anche come ponte d’Austerlitz, costruito sulla Senna a Parigi tra il 1800 e il 1806 su progetto di Corbeille Lamandé, che Manetti presumibilmente conosceva anche per la tavola di approfondimento che Jean-Baptiste Rondelet dedica a questo ponte nel suo trattato.

Il ponte, a differenza di quello imponente di Telford, è di piccole dimensioni, ma segnala comunque il grande interesse della cultura toscana dell’inizio Ottocento per le novità tecnologiche:

Alessandro Manetti disegna un ponte ad arco ribassato formato da sei arcate parallele, ognuna delle quali, composta da undici conci principali e dodici secondari di raccordo; ogni concio era a sua volta composto da sei elementi: due piastre forate in ghisa da getto che ne formavano i fianchi, e quattro barre a sezione quadrata in ferro fucinato con la funzione di collegamento. I conci principali, sebbene non perfettamente prismatici per la necessaria curvatura dell’arco, misuravano circa 1 per 1,7 metri, la larghezza massima dell’impalcato si prevedeva in 7,50 metri, mentre la luce era di 24 metri (Alla scoperta della Toscana lorenese, 1984).

Ponti a catenaria

Il problema dell’instabilità e della deformabilità dei ponti ad arco in acciaio per i carichi mobili è all’origine dell’interruzione di quel rapido processo d’incremento della luce libera che aveva caratterizzato questa tipologia durante la prima parte del secolo. Ben presto la costruzione dei ponti americani di maggior luce utilizzerà lo schema statico più semplice tra quelli alternativi disponibili. Non si tratta della trave, il cui funzionamento strutturale si basa su una complessa combinazione di sollecitazioni (flessione, taglio, torsione), ma della catenaria, schema duale rispetto a quello dell’arco, il cui meccanismo strutturale si fonda ancora una volta su un unico parametro di sollecitazione, lo sforzo assiale di trazione.

La storia della costruzione dei grandi ponti sospesi ha inizio però ancora una volta in Inghilterra, intorno al 1826, quando su progetto di Telford fu completato il ponte sullo stretto di Menai, con campata centrale di luce pari a 176 m. Il ponte era costituito da una serie di arcate su alte torri in pietra, a realizzare viadotti di avvicinamento sui due lati, e una luce centrale ottenuta con 4 catene di sospensione in elementi di ferro, della lunghezza di circa 3 m, collegati reciprocamente con articolazioni a perni terminali. L’impalcato presentava un’elevata deformabilità per effetto dei carichi asimmetrici e del vento e rese necessari, nel corso degli anni, numerosi interventi di rinforzo, sino a quando, nel 1836, il suo piano stradale in legno, non controventato, crollò per effetto di una tempesta di vento. Nel 1825, dopo aver individuato e classificato i diversi possibili sistemi d’irrigidimento, necessari a fronteggiare l’elevata deformabilità delle soluzioni sospese, i fratelli Marc e Jules Seguin realizzarono in Francia, tra Tournon e Tain, il ponte sul Rodano (con due campate di luce 89 m), primo esempio di ponte sospeso con impalcato irrigidente in struttura reticolare, realizzata con elementi legnei. Si trattava di un’operazione di stabilizzazione fondamentale per far fronte all’azione dei carichi asimmetrici e mobili e del tutto corrispondente a quella compiuta da Telford per i ponti ad arco di grande luce, collegando arco a via di corsa con uno schema reticolare.

In Italia, tra il 1828 e il 1832 su progetto di Giura, fu realizzato sul confine fluviale che dal 1927 avrebbe separato la Campania dal Lazio il ponte sospeso sul Garigliano. Nel 1838, a opera dell’ingegnere francese Belin, la soluzione sospesa venne adottata anche nel ponte sul Po, a Casale Monferrato, con due campate di luce pari a 95 m.

Ponti strallati

Negli Stati Uniti si verificò un salto di scala in questo processo. Nel 1849 venne realizzato il Wheeling bridge (di luce 305 m), che scavalca il fiume Ohio, con intradosso d’impalcato a 30 m dal livello dell’acqua. Il crollo di quest’opera per effetto di una tempesta di vento nel 1854 e gli altri drammatici fallimenti strutturali che, nel corso di questi anni, si succedettero negli Stati Uniti e in Canada furono all’origine delle prime serie riflessioni sull’effetto dei carichi da vento. A seguito di tali esperienze, John A. Roebling realizzò, nel 1855, il primo ponte sul Niagara (con luce di 250 m): un ponte sospeso il cui impalcato viene irrigidito associando allo schema a travata reticolare chiusa, qui in struttura lignea su due livelli, con linea ferroviaria in estradosso e corsia stradale in intradosso, una successione di stralli che concorrono sulla sommità dei pennoni.

La stessa tipologia strutturale, sospesa e strallata, associata però a un impalcato in struttura reticolare metallica dell’altezza di 5,6 m, sarà adottata da Roebling, nel 1885, nel ponte di Brooklyn a New York (di luce 487 m). In quest’opera, di fondamentale importanza, i cavi di sospensione procedono per un tratto, a partire dalla testa dei piloni in muratura, con andamento rettilineo, per curvare solo nella zona centrale della campata, a testimonianza del fatto che il sistema di sospensione sorregge prevalentemente la zona centrale della luce libera, mentre le zone prossime agli appoggi sono portate principalmente dal sistema degli stralli, convergenti a ventaglio sulla sommità dei pennoni.

Anche in Europa molti ponti in ferro crollarono per effetto del vento, cosicché, contrariamente a quanto avvenne in America, nella seconda metà del secolo nell’intero continente si evitò di realizzare grandi ponti sospesi. Il ponte sul Firth of Forth, costruito su progetto di Sir Benjamin Baker tra il 1883 e il 1889, mostra ancor oggi la sua imponente struttura reticolare spaziale, a testimonianza dei timori dei progettisti dell’epoca nei confronti delle azioni del vento, così significative in quella parte della Scozia.

Dalla ghisa al ferro laminato

Attorno alla metà del 19° sec. le nuove soluzioni strutturali che avevano consentito di realizzare ponti ferroviari di grande luce, rispettivamente la soluzione ad arco e quella sospesa, andarono progressivamente in crisi, a causa dei principali difetti di queste configurazioni e in particolare della loro eccessiva deformabilità per carichi accidentali. Nel caso dei ponti ad arco la deformabilità riguardava principalmente i carichi mobili di tipo asimmetrico, mentre per i ponti sospesi essa era spesso legata agli effetti trasversali dei carichi da vento. A questi aspetti si affiancò un’altra questione fondamentale: la diffusione, nel campo della siderurgia, dei nuovi prodotti in ferro laminato.

Come abbiamo visto, i ponti metallici del primo Ottocento erano realizzati in ghisa, un materiale che presenta, come il calcestruzzo, un comportamento diverso a trazione e a compressione. Modulo elastico e tensione media di rottura sono, per la ghisa, maggiori per azioni di compressione che per trazione. Nei ponti ad arco questa problematica era almeno parzialmente compensata dal fatto che in un arco, come già osservato, la sollecitazione tende ad avvicinarsi a una semplice compressione. La ghisa è inoltre un materiale particolarmente sensibile alla fatica: è quindi elevata la probabilità che il metallo vada incontro a rottura per un numero rilevante di cicli caratterizzati da un carico significativo.

Già nel Settecento per pezzi destinati a operare in presenza di sollecitazioni composte, di trazione, flessione, torsione e taglio, si utilizzava un materiale ricavato dalla decarburazione della ghisa, con l’azione di una fiamma alimentata da un flusso d’aria, soffiata sulla brace di carbone: il ferro fucinabile. Si trattava però di elementi di piccole dimensioni, ottenuti in tempi molto lunghi, con ingente impiego di manodopera. A partire dalla fine del Settecento l’evoluzione della tecnica del metallo vide l’introduzione, anche in Italia, del forno a riverbero, con una camera attraversata da fiamma, in cui la ghisa, fortemente riscaldata su una suola di silice, veniva decarburata dall’aria trascinata dalla fiamma stessa. La massa incandescente veniva poi rimestata per trasformarsi nel cosiddetto ferro pudellato, materiale dalle caratteristiche meccaniche non ancora affidabili. Si trattava del ferro con cui furono realizzati la catenaria e componenti dell’impalcato del ponte sospeso sul fiume Menai progettato da Telford.

A partire dal 1830, con il diffondersi di nuovi processi produttivi a umido che sfruttavano le reazioni chimiche prodotte da una particolare ‘suola’ di appoggio e il ‘ribollimento’ della ghisa, si ottenne un progressivo miglioramento della resa, della quantità prodotta e delle caratteristiche qualitative del ferro. A partire dalla metà dell’Ottocento nuovi forni ‘rotativi’ consentirono di eliminare il rimestamento manuale.

In Italia, nel 1884, la società Altiforni, fonderie e acciaierie di Terni vantava un’installazione con due forni di questo tipo. La maggiore quantità di materiale che le nuove tecniche produttive resero disponibile fu all’origine del progressivo miglioramento nella tecnica del ferro laminato, che consentì dapprima di produrre tondi, piatti, verghe, e in seguito anche rotaie, ferri ad angolo, sino alle travi a doppio T (1849). Si disponeva così di un materiale nuovo, non più debole a trazione, non più fragile né troppo soggetto a rotture per fatica. Un materiale adatto alla produzione di un elemento strutturale destinato a lavorare non soltanto a trazione, ma anche a flessione, torsione e taglio: la trave.

Ponti a trave

Nel campo delle grandi luci, dunque, i ponti ad arco presentarono ben presto importanti problemi di deformabilità e di stabilità per carichi mobili, mentre i ponti sospesi si dimostrarono spesso poco affidabili rispetto alle azioni del vento. Con il progressivo incremento del peso dei locomotori e dei carri, peraltro, condizioni critiche furono raggiunte anche nell’ambito dei ponti sospesi, per effetto della deformabilità sotto carico. Dopo il 1840, grazie anche alla disponibilità del nuovo ferro laminato, all’arco e alla catenaria si affiancò allora, spesso prendendo il sopravvento, lo schema a trave. Utilizzata sino allora solo per ponti di piccola luce, in forma di membratura laminata, la trave divenne protagonista della questione teorica e costruttiva nell’arte di edificare ponti.

Abbiamo visto come gli schemi elementari di assorbimento dei carichi distribuiti siano rappresentati dalla coppia duale ‘arco e catenaria’. Le moderne tecniche fotoelastiche o di modellazione matematica mostrano come all’interno di una trave si configurino in realtà molteplici combinazioni di questi due schemi: innumerevoli catenarie tese e archi compressi sovrapposti funzionano in parallelo all’interno della stessa membratura. Questo comportamento fu compreso e reso esplicito da parte di Karl Culmann, che anticipò con il suo cerchio delle tensioni la tecnica più generale dei cerchi di Mohr. Applicando queste teorie, che consentirono a Culmann di determinare le direzioni delle tensioni principali di trazione e compressione all’interno del materiale, egli descrisse graficamente le traiettorie delle tensioni nel caso di una mensola. Ma una sorta di intuizione primordiale di questo stesso funzionamento sembra aver condizionato anche uno dei grandi costruttori di ponti sospesi europei, Brunel. Nel 1854 realizzò il Royal Albert bridge sul Tamar, tra Dewon e Cornwall (due campate di luce pari a 142 m), con arco tubolare superiore, due catene inferiori a catenaria e impalcato realizzato con travi ad anima piena, con irrigiditori verticali.

Ma l’evento decisivo rispetto all’introduzione dello schema a trave, nella realizzazione dei ponti di grande luce, ha luogo ancora una volta sullo stretto di Menai, ove nel 1826 Telford aveva costruito il suo ponte sospeso. Nel luglio del 1844, quando il governo britannico autorizzò la costruzione della linea Chester-Holyhead, comprendente anche il nuovo ponte sul fiume Conway, quell’evento drammatico che era stato, otto anni prima, il crollo dell’impalcato del ponte di Telford, persisteva nella memoria collettiva a testimonianza del fatto che, nella nuova soluzione, lo schema sospeso avrebbe dovuto essere abbandonato. Dapprima Robert Stephenson, ingegnere capo della ferrovia, propose la realizzazione di un ponte a campate multiple, con schema statico ad arco in ghisa su luce libera di 107 m. Gli archi dovevano essere eretti secondo una tecnica di suddivisione per conci, che rappresenta una formidabile anticipazione dei sistemi di varo oggi impiegati per i grandi ponti in cemento armato precompresso.

Ancora una volta la Marina pose un veto alla soluzione ad arco a causa delle restrizioni sulle condizioni di navigabilità che essa imponeva. Fu a questo punto che Stephenson decise di proporre, per il ponte Britannia sul Menai, una configurazione a trave tubolare, in parete sottile irrigidita, di sezione rettangolare (sulla luce di 140 m), all’interno della quale sarebbe dovuto avvenire il transito dei treni. Stephenson decise di coinvolgere nell’impresa sir William Fairbairn, che si era distinto per le innovative tecniche di applicazione delle strutture a piastre di ferro malleabile laminato, nel campo dell’ingegneria navale. Con il contributo del matematico Eaton Hodgkinson, egli affrontò il problema con approccio sperimentale e ben presto si rese conto del fatto che durante queste esperienze avevano luogo alcuni interessanti fenomeni che risultavano «anomali rispetto alle nostre precedenti esperienze sulla resistenza dei materiali» (Timoshenko 1953, p. 157). Diversamente da quello che accadeva nelle strutture in ghisa, più deboli a trazione, queste travi cedevano in corrispondenza della parte concava del profilo deformato, ove le fibre della sezione erano compresse. Si trattava della prima valutazione sperimentale di un processo d’instabilità per imbozzamento, su elementi strutturali in parete sottile. Per contrastare questi fenomeni Fairbairn testò dunque modelli tubolari (in scala 1:6) in cui la piattabanda compressa era realizzata secondo una configurazione cellulare, dapprima con una quantità di acciaio pari ai 5/3 dell’acciaio disposto su quella tesa. Il cedimento si manifestò allora sulla flangia tesa della sezione, cosicché si aumentò progressivamente lo spessore di questo elemento, sino a quando (per un rapporto pari a 12/10) si verificò una resistenza comparabile a trazione e compressione. Determinato sperimentalmente il comportamento del modello tubolare, la sezione finale fu progettata considerando che, come il modulo resistente a flessione, la resistenza della sezione s’incrementa con il cubo della dimensione.

Nel varo dell’impalcato i progettisti introdussero procedure destinate a fare la storia della costruzione metallica, preassemblando a piè d’opera intere campate, di lunghezza pari a 140 m, che venivano posizionate sull’alveo con l’uso di pontoni e sollevate in quota per mezzo di tiranti e martinetti idraulici (della portata di 1900 t), attraverso le profonde scanalature ben visibili sui paramenti delle grandi pile in muratura.

Ponti a struttura reticolare

Nell’ingegneria ottocentesca dei ponti, il passo successivo nello sviluppo delle soluzioni a trave di grande luce si ebbe, per così dire, con il progressivo ‘svuotamento’ delle pareti delle travi e la conseguente introduzione di soluzioni a travata di tipo reticolare. Tra il 1850 e il 1852, sei anni prima dell’esperienza del Royal Albert bridge, Brunel aveva costruito il ponte ferroviario di Chepstow sul Wye, di luce pari a 90 m. Un puntone tubolare leggermente arcuato, dell’imponente diametro di 2,8 m, simile a quello che in seguito realizzerà sul Tamar, fa da contrasto a una catena a tre segmenti. La concezione strutturale di quest’opera, che deriva dalle soluzioni strallate, ma con configurazione autoequilibrata che evita gli ancoraggi diretti degli stralli sulle pile, determina di fatto una grande trave reticolare a maglie larghe. Nella costruzione delle grandi travi reticolari è però fondamentale il contributo americano, decisivo per le prime grandi strutture reticolari completamente metalliche. Intorno al 1840 Squire Whipple propose una soluzione a corrente superiore arcuato in ghisa, con catena e diagonali tesi in ferro; tra il 1852 e il 1853 realizzò un ponte sulla linea ferroviaria tra Rensselear e Saragota.

Queste soluzioni strutturali iniziarono quel processo nel quale, durante la seconda parte dell’Ottocento, la teoria strutturale e, in generale, la questione dei controlli analitico-matematici entrarono profondamente in campo nel progetto dei ponti. Proprio Whipple elaborò un metodo di calcolo delle travi reticolari nel quale, con approccio cautelativo, disattivò gli elementi diagonali tesi considerando operativi soltanto quelli compressi.

Nel progetto del ponte Werebia, Dmitrij Ivanovič Žuravskij selezionò uno schema reticolare di tipo Howe (con diagonali discendenti verso le estremità), che aveva alle spalle anni d’impiego nell’ambito delle ferrovie americane. Non essendo disponibili a quell’epoca (siamo nel 1844) adeguati strumenti analitici di controllo, egli fu costretto a ideare un metodo di calcolo che avrà validità generale per travi reticolari a correnti paralleli.

Ulteriori sviluppi nei metodi di calcolo delle travi si devono al tedesco Johann Wilhelm Schwedler, che stabilì il legame tra sforzo di taglio . e momento flettente . nella forma differenziale fondamentale V=dM/dz, mostrando come il punto della trave ove il momento è massimo coincide con quello in cui il taglio si annulla o cambia segno. Georg Dietrich August Ritter perfezionerà le valutazioni di Schwedler, individuando metodi di calcolo delle forze sulle aste in una generica sezione della trave reticolare, sulla base di equazioni di equilibrio alla rotazione applicate ai nodi dei profili intersecati.

Nel 1849 Culmann scelse di compiere un viaggio negli Stati Uniti, ove, forte di un già solido bagaglio culturale, poté analizzare i sistemi reticolari in legno sviluppati per i ponti ferroviari. Dopo il suo rientro in Baviera, ove si occupò nuovamente di progettazione in ambito ferroviario, fu chiamato a ricoprire la cattedra di teoria delle strutture al Politecnico di Zurigo: qui ampliò a condizioni del tutto generali il campo di applicazione delle tecniche di statica grafica, utilizzando diffusamente nuovi elementi di geometria proiettiva. I metodi sviluppati da Culmann ebbero grande diffusione in tutta Europa; in Italia queste tecniche furono sviluppate da parte del padre delle figure reciproche, Luigi Cremona (1830-1903), che insegnò al Politecnico di Milano e in seguito a Roma (L. Cremona, Le figure reciproche nella statica grafica, 1872).

Per la presenza di elementi compressi, spesso caratterizzati da elevata snellezza, le travi reticolari portarono alla ribalta uno dei problemi più caratteristici delle strutture metalliche, quello dell’instabilità dell’equilibrio. Fondamentale in questi anni fu la comparsa di formulazioni in cui la resistenza veniva collegata allo spostamento laterale per inflessione, attraverso coefficienti di derivazione sperimentale.

Ponti a trave iperstatica

Ci avviciniamo dunque a un tempo in cui l’approccio teorico acquisì sempre maggior importanza nella determinazione delle scelte strutturali, preparando così una nuova epoca in cui la tecnica diventerà progressivamente una tecnica dei controlli. Questo processo avvenne in un periodo fondamentale, quello in cui ha luogo il passaggio dal mondo dell’isostaticità a quello dell’iperstaticità strutturale, in particolare con l’elaborazione di un teoria completa della trave continua. In questo sviluppo importantissimo, fondamentale fu il contributo dell’ingegneria italiana.

Gli schemi strutturali di tipo isostatico sono quelli in cui, come per una trave a campata unica in semplice appoggio alle estremità, le condizioni di equilibrio sono sufficienti per determinare le azioni interne. Al contrario, in una struttura iperstatica, come nel caso di una trave continua su più appoggi, a queste condizioni bisogna aggiungerne altre che considerino la deformabilità della struttura: le equazioni di congruenza.

Il primo passo nella risoluzione del problema iperstatico avvenne a opera del professore torinese Alessandro Dorna (1825-1886), che nel 1857 pubblicò un testo (Memoria sulle pressioni sopportate dai punti d’appoggio di un sistema equilibrato ed in istato prossimo al moto), riguardante il comportamento di un corpo rigido su appoggi multipli, in cui si riconosce che «[…] supponendo i punti di appoggi affatto immovibili, le pressioni sarebbero indeterminate», e che quindi per determinare le reazioni è necessario ipotizzare che questi punti d’appoggio si comportino come «spranghette elastiche infinitamente piccole» (Benvenuto 1981, p. 705). L’ingegnere militare Luigi Federico Menabrea (1809-1896), pur senza offrire una prova definitiva di tali assunzioni, recuperò l’intuizione di Dorna, suggerendo l’introduzione, nell’analisi della trave iperstatica, del concetto di energia di deformazione. Fu il giovane Carlo Alberto Castigliano (nato ad Asti nel 1847 e morto a Milano nel 1884, a soli 36 anni) a dimostrare questo principio, trasformandolo così in un teorema fondamentale, prima con riferimento alle travi reticolari e in seguito alle travature elastiche in genere. I tratti essenziali di queste dimostrazioni emergevano già nella tesi di laurea di Castigliano, nel 1873, e nei successivi brevi scritti del 1875, ed ebbero respiro europeo nella stesura in francese del testo Théorie de l’equilibre des systèmes élastiques et ses applications (pubblicato a Torino nel 1880). In queste pagine ebbe luogo una mirabile trasposizione dei principi teorici alle questioni applicative, nell’ambito delle quali problemi particolari, che sino allora costituivano casi separati, divennero specifiche applicazioni di una teoria generale delle strutture. Nascevano così i teoremi fondamentali «sulle derivate e sull’estremo del lavoro di deformazione», che consentirono di affrontare la soluzione dei problemi iperstatici anche nei casi in cui le azioni originavano da stati coattivi.

A conferma del continuo processo di anticipazione delle scoperte scientifiche da parte delle procedure tecniche operative, che caratterizza l’intero corso dell’Ottocento, ben prima dell’affinarsi di queste teorie si erano realizzate le prime applicazioni tecniche di varo su travi iperstatiche, che ancora oggi appaiono del tutto contemporanee. In Svizzera, nel viadotto di Berna sull’Aar, si assistette tra il 1856 e il 1857 al primo esempio di varo longitudinale a spinta, dalla spalla, di un impalcato a travata continua, di luci pari a 57,2 m.

Ponte ad arco iperstatico

Con Jules Röthlisberger (che nel 1885 diventerà ingegnere capo della Società nazionale officine di Savigliano a Torino) siamo ormai nel periodo della maturità dell’ingegneria europea e italiana dell’Ottocento. Nato a Neuchâtel nel febbraio del 1851, entrò al Politecnico di Zurigo, ove Culmann deteneva la cattedra di scienza delle costruzioni. È un primato italiano il suo ponte di Paderno (o ponte San Michele) sull’Adda, realizzato tra il 1887 e il 1889. Si tratta del quinto ponte al mondo per ampiezza della luce libera (150 m) e del primo grande ponte ad arco reticolare la cui completa analisi strutturale sia stata esplicitamente trascritta in una relazione di calcolo. Il ponte è lungo 266 m e si eleva a 85 m al di sopra del livello del fiume. Lo schema strutturale corrisponde a un arco incastrato alle imposte, con impalcato superiore su trave reticolare iperstatica, con otto campate di luce 33,25 m, su pile reticolari. Dal punto di vista strutturale si tratta di un’opera matura. Anziché realizzare un arco incernierato alla base si preferì adottare uno schema iperstatico, che era ormai possibile dominare dal punto di vista del calcolo, in modo da sfruttarne la rigidezza, contrastando il principale problema che abbiamo visto caratterizzare i ponti metallici ad arco: la deformabilità per carichi mobili.

Röthlisberger definì il particolare metodo di calcolo utilizzato in questo progetto metodo analitico-pratico. Tale metodo consiste nell’associare alle tecniche di statica grafica procedimenti di controllo di tipo analitico, in cui la struttura ad arco reticolare viene approssimata con una linea curva, disposta in posizione mediana tra le due briglie dell’arco. Questa approssimazione rende necessario introdurre nella trattazione un momento d’inerzia di tipo fittizio. Nel trattare il complesso tema strutturale dell’interazione tra l’arco e la trave, Röthlisberger applicò un procedimento per fasi che rappresenta una vera e propria anticipazione delle tecniche di calcolo sviluppate nel corso del Novecento. Il metodo che egli propose è particolarmente interessante perché ricalca un procedimento concettuale di suddivisione in parti che prese avvio con la scienza moderna, in particolare con le discipline mediche. Allo stesso modo di un chirurgo che sezioni le componenti di un organismo vivente, l’ingegnere calcola l’impalcato come una trave continua su appoggi fissi, determina le reazioni agli appoggi e le applica sull’arco, calcolandone gli spostamenti conseguenti; infine, impone nuovamente alla trave questi spostamenti, sotto forma di cedimenti differenziali, valutandone in modo realistico il comportamento globale. Cento anni più tardi, a Bologna, Massimo Majowiecki (n. 1945) ideava un particolare metodo di ‘sottostrutturazione’, per l’analisi delle tensostrutture del Palasport di Atene. Si trattava anche in questo caso di operare una suddivisione della struttura in una componente flessibile, la membrana, e in una componente rigida, l’anello, conducendo un’analisi mista che utilizzasse sia il metodo delle forze sia il metodo degli spostamenti, al fine di superare i problemi di natura numerica derivanti dalla modellazione matematica di componenti strutturali con caratteristiche di rigidezza molto diverse.

Le vicende italiane

Il Granducato di Toscana e il Regno delle Due Sicilie

Abbiamo in precedenza ricordato il ponte ad arco in ferro di Jappelli per villa Treves a Padova notando che era stato progettato per un parco. Forse anche il primo ponte sospeso in Italia nacque per un parco, quello di villa Paolina a Sesto Fiorentino nel 1826. Si tratta di una struttura di piccole dimensioni le cui caratteristiche tecniche possono far pensare che il progettista, Antonio Carcopino, ingegnere geografo, agrimensore che frequentò anche l’Accademia delle belle arti di Firenze, fosse a conoscenza del testo di Marc Seguin Des ponts en fil de fer, edito solo due anni prima.

Il desiderio di arricchire la Toscana con un’opera metallica era stato senza dubbio precoce nella mente di alcuni progettisti e certo in questo doveva aver pesato la vicinanza della Francia; è in quest’ottica che si può tentare di giustificare alcuni dei motivi che hanno portato alla prima costruzione di un ponte pedonale, interamente in metallo, in Toscana. A circa dieci anni dalla proposta di Alessandro Manetti per l’Ombrone alla villa di Poggio a Caiano, l’ingegner Carcopino progettò e realizzò il piccolo ponte sospeso che, dal piano nobile di villa Paolina a Quinto Alto, permette di raggiungere la ragnaja antistante scavalcando la via Quintigiana. La villa, in passato detta di Quinto, acquistata nel 1824 da Camillo Borghese ormai residente a Firenze da più di sei anni. La costruzione di questa piccola passerella sospesa tramite fasci di fili metallici, si colloca nel contesto degli interventi di revisione in chiave neoclassica attuati da Gaetano Baccani sulla villa Paolina. La passerella di villa Paolina è un modello esuberante di tecnologia per i suoi appena 8 m di luce, ma correttamente dimensionato nell’impiego dei materiali: didascalico, potremmo dire, in ogni suo più piccolo particolare costruttivo. Un esercizio di bravura contemporaneo delle più sofisticate realizzazioni europee, anticipatore in molte soluzioni, curato nei minimi dettagli come un monile. La tensione di esercizio dei suoi fasci di sospensione si attesta sui valori propri dei ponti di grandi dimensioni, il rapporto fra la freccia delle funi di sospensione e la luce dell’impalcato rispetta l’intervallo, che di lì a poco diverrà consueto, di 1/12; gli accorgimenti più raffinati dettano la messa in opera delle fondazioni e il funzionamento degli appoggi in corrispondenza delle capre di sostegno. L’intera struttura è stata assemblata in loco con il metallo proveniente dalla fabbrica fiorentina di Magnano Gherardi per un totale di circa 1200 libbre. La passerella pedonale di villa Paolina rappresenta un episodio che non può essere adoperato per descrivere l’atteggiamento generale dell’ingegneria toscana a riguardo dei ponti metallici; essa rimane un caso isolato la cui funzione è più vicina a quella di chinoiserie da giardino, di colto divertissement evocativo di luoghi lontani e fantastici, piuttosto che a quella di evoluto sistema costruttivo. Appaga l’esigenza formale e le necessità funzionali per un edificio privato, risulta giustificabile per i bisogni di un committente, non per quelli di uno Stato; come vedremo, infatti, l’applicabilità di questa particolare tipologia, avrà un cammino difficile e raramente riuscirà a imporsi fra le pressanti esigenze di economia, le discordanti idee di bellezza e lo scetticismo nei confronti di simili soluzioni.

Evidentemente il tema del parco spinse a tematizzare in modo problematico il rapporto tra tecnica e natura. Il parco all’inglese vuole presentarsi come natura naturans ma di fatto è il massimo dell’artificio e della finzione: è artificio che ‘finge’ di identificarsi con la natura, di essere esso stesso natura. Il ponte sospeso evoca questa ‘naturalità’ nel rendere evidente il comportamento delle forze – le corde che sostengono – e la dinamicità, in analogia con la trasformazione sempre presente nella natura come nei parchi. La natura viene così percepita come ciò che continuamente si trasforma.

Dal punto di vista delle dimensioni e della tecnologia applicata, il primo vero ponte carrabile sospeso in Italia è stato il ponte sul Garigliano, detto Ferdinandeo, di Giura, progettato nel 1828 e inaugurato nel 1832. L’incarico veniva da Francesco I di Borbone, che finanziò anche un viaggio di studio in Francia, Belgio, Germania e Inghilterra per conoscere le nuove tecnologie.

Il progetto era pronto il 14 aprile 1828. Una volta approvato dalla Direzione nazionale delle strade e dei ponti, il re comandò l’avvio immediato delle gare d’appalto, che dovevano essere rigorosamente limitate a ditte e materiali del Regno delle Due Sicilie. Furono infatti attivate le ferriere borboniche di Mongiana, in Calabria, dove si rivelò fondamentale l’esperienza del mineralogista salernitano Carmine Antonio Lippi, insieme al quale Giura, probabilmente, mise a punto la lega con cui vennero costruite le catenarie di sospensione, realizzando le maglie con il metodo della trafilatura, all’epoca ancora sconosciuto in Italia. Giura aveva studiato il materiale da utilizzare per aumentare la resistenza del ferro dolce e fece produrre dalle fonderie di Mongiana una lega al nichel. Le membrature così composte furono irrigidite meccanicamente con trafilamento a mezzo di un’apposita macchina ‘astatesa’.

Uno dei principali problemi strutturali dei ponti sospesi di questo tipo consiste nel fatto che i massicci piloni in pietra, che sorreggono interamente il peso del ponte trasferendolo alle fondazioni, richiedono, data la ridottissima resistenza a trazione della muratura, di funzionare in regime di pura compressione. Giura ideò allora un sistema a doppio pendolo, posizionato sulla sommità dei piloni stessi e nascosto alla vista all’interno della sezione strutturale, che consentiva alla catenaria di trasmettere ai pilastri unicamente sforzi assiali di compressione, evitando l’insorgenza di effetti flessionali. In tal modo i piloni, precompressi per effetto del peso proprio del ponte, potevano esplicare interamente le proprie capacità resistenti, mentre le azioni delle catenarie venivano riportate in fondazione, tramite tiranti obliqui, e qui ancorate per mezzo di piastre di ripartizione. Questo funzionamento statico poteva esplicarsi per ogni condizione di carico accidentale sull’impalcato, il cui irrigidimento era ottenuto con l’introduzione di due travi laterali di tipo Vierendeel, nei vuoti delle quali trovavano inserimento i traversi di sostegno della via di corsa.

Quando iniziarono i lavori, un giornalista inglese del «The illustrated London news» espresse perplessità sulle capacità progettuali e costruttive dei napoletani e le sue vive preoccupazioni sulla sorte dei poveri sudditi, sicure vittime di questo vano esperimento di sprovveduti dettato solo dalla voglia di primeggiare. L’inaugurazione fu una vera e propria festa popolare con processione, fuochi d’artificio e canti in un tripudio di folla, e il re passò più volte sopra il ponte con il suo esercito e con la cavalleria al galoppo.

Nel 1833 si registrò un altro caso di progetto e costruzione di un ponte sospeso di limitate dimensioni, ma con cavi metallici al posto delle usuali catene. Si tratta del ponte a Poggio a Caiano, sull’Ombrone, di Alessando Manetti, cui farà immediatamente seguito nel 1834 un secondo ponte sul fiume Cecina. Manetti studiò a Parigi all’École des ponts et chaussées; rientrato in Toscana dopo una rapida carriera, diresse per molti anni le più importanti opere pubbliche del Granducato di Toscana. Nel 1840 progettò un ponte sospeso da costruirsi «in eguali forme e dimensioni», scrisse in una sua relazione, in tre diversi luoghi della Maremma. In questo progetto, anch’esso con catene, i piloni non sono più in pietra, ma si trasformano in esili cavalletti metallici a cui le catene sono sospese e non appoggiate.

I lavori dei due ponti furono possibili grazie all’esperienza della fonderia di Follonica, che utilizzava la buona qualità del minerale della vicina Isola d’Elba. A Follonica, per volere di Leopoldo II di Lorena, venne installato in quegli anni forse l’unico forno con macchina soffiante il vento asciutto simile a quelli che avevano permesso in Inghilterra una notevole riduzione dei prezzi di produzione. Questa volontà di ‘impresa’ si esprime bene nel fastoso portale in ghisa della fonderia progettato dall’architetto fiorentino Carlo Reishammer nel 1844. Figlio di padre austriaco e madre italiana, si formò in Svizzera, e divenne genero e collaboratore di Manetti. Scrive Jodice:

Se il portale a tutt’oggi colpisce per la raffinatezza della progettazione e la solidità dell’esecuzione ancora vibrante è il sottile messaggio di sfida verso i consunti stilemi neoclassici del momento, presenti ancora nei dettagli come nell’organizzazione complessiva del disegno, ma superati dalla forza espressiva del congegno meccanico alle cui valenze architettoniche sono affidate le speranze di un futuro ma possibile rinnovamento delle tematiche progettuali, al tempo in una fase di evidente ristagno del paese e di letargo classicista (Jodice 1985, p. 130).

L’opera più nota di Reishammer (1806-1833) è senza dubbio la chiesa di San Leopoldo del 1838, sempre a Follonica. Si tratta per molti aspetti di un’opera singolare nella quale gioca un forte «contrasto tecnologico-figurativo tra la costruzione metallica del protiro e l’impianto tradizionale in muratura della chiesa», contrasto «che si manifesta con esiti meramente decorativi nelle altre applicazioni in ghisa dell’interno, negli oggetti cioè di arredo come il pulpito, la balaustra dell’altare, la fonte battesimale, i lampadari, le stazioni della Via Crucis ed in special modo nelle sei colonne metalliche poste a fondale dell’abside» (Jodice 1985, p. 136). La figura di Reishammer meriterebbe approfondimenti dal punto di vista storico-critico, anche per un progetto del 1844, mai realizzato, per un ponte sospeso a canapi di filo di ferro di 82,26 m da costruirsi sul fiume Ombrone in Maremma, nel quale sembra anticipare il linguaggio liberty. In questo progetto, nel collegamento delle catenarie alla sommità dei piloni, allo scopo di consentirvi unicamente il trasferimento di azioni di compressione assiale, egli utilizza un particolare giunto strutturale, funzionante come una biella verticale.

Il predominio delle imprese straniere

Le positive vicende del Regno delle Due Sicilie e del Granducato di Toscana per quanto concerne gli investimenti nella siderurgia e nella costruzione di ponti sembrarono configurare la possibilità della penisola di agganciare in qualche modo le dinamiche di sviluppo che caratterizzarono la rivoluzione industriale; ma le cose non andranno in questa direzione. Già nel 1833, i fratelli Seguin, autori, come abbiamo visto, di alcune delle principali innovazioni strutturali nel campo dei ponti sospesi, cominciarono a operare a Firenze progettando e costruendo il ponte San Leopoldo e subito dopo il ponte Ferdinandeo, segnando così l’inizio di un predominio straniero relativo alle costruzioni metalliche e quindi alla costruzione di ponti, ferrovie e stazioni e, in sostanza, agli stessi lavori pubblici. Costruirono con la loro società circa 186 ponti in Europa, nel 1831 la prima linea ferroviaria a trazione meccanica utilizzando il vapore, e il più grande tunnel dell’epoca presso St. Etienne. Si servirono per la prima volta nel 1824 di cavi di ferro e non di catene per il ponte sospeso a Tournon-Tain sul Rodano. Nipoti di Joseph-Michel Montgolfier, inventore del primo aeromobile, frequentavano il mondo dell’Académie des sciences di Parigi. In particolare Marc, ingegnere e inventore, era anche uomo di scienza e studiò i fenomeni fisici della coesione e della dilatazione. Incontrò in Inghilterra George Stephenson, inventore della locomotiva a vapore, e contribuì allo sviluppo delle ferrovie progettando la caldaia tubolare. Nel 1825 sperimentò delle armature metalliche interne al beton senza depositare il brevetto.

Il predominio della cultura imprenditoriale francese continuò con il ponte di Santa Maria Teresa a Torino nel 1841, di Paolo Lehaitre, e con la passerella pedonale sospesa per il ripristino del ponte senatorio a Roma, di Dumont, del 1853. Si tratta di un’opera che, se non altro, costrinse la città eterna a uscire dal suo splendido isolamento per misurarsi con lo spirito del tempo. Un ponte sospeso con particolari pennoni a biella verticale e sezione variabile, in modo da ottimizzarne la resistenza all’instabilità per carico assiale.

Alfred Henry Neville, ingegnere inglese, brevettò un ponte a travata reticolare, registrandolo a Parigi nel 1838. Lo schema reticolare di tipo Neville corrisponde a quello che viene comunemente indicato come sistema Warren (la configurazione, costituita dall’alternanza di moduli triangolari isosceli su base orizzontale). Si tratta di una particolare trave reticolare in cui i diagonali sono chiamati ad assorbire, alternativamente, uno sforzo assiale di trazione e compressione.

Nella metà dell’Ottocento era evidente che in Italia non poteva non svilupparsi la ‘trenizzazione’ e il Paese divenne di fatto terra di conquista. Neville si propose per un concorso con il suo ponte a trave reticolare (su luce pari a circa 50 m), per il Canal Grande, presso l’Accademia di Venezia (nel 1854), indubbiamente inusuale dato il contesto. Il concorso e la realizzazione gli aprirono la strada ad altri progetti veneziani, come un secondo ponte a trave reticolare sul Canal Grande, presso la Stazione ferroviaria, il ponte del ghetto nuovo del 1865 e il ponte a San Felice e di San Fosca del 1868. Neville si ritrovò come imprenditore a promuovere una delle più importanti fonderie e officine del Veneto, in quella particolare fase storica contrassegnata dal passaggio dall’impero austro-ungarico allo Stato italiano. Ebbe l’appoggio dell’uno e dell’altro, in nome di una necessaria modernizzazione del sistema economico e sociale.

Negli anni che precedettero l’unificazione, pur in condizioni di relativa arretratezza, vi erano alcuni segni di vitalità nella circolazione dei capitali, nel mercato del lavoro, nell’incremento della popolazione e dei consumi interni, nel declino di molti vincoli corporativi, con il crescente impegno di amministrazioni pubbliche e di imprese private nel miglioramento del credito bancario, nel commercio verso altri Paesi europei e nello sviluppo dei trasporti. L’Unità confermerà questa tendenza anche se la superiorità dell’industria straniera continuerà a essere schiacciante.

Alla costituzione del Regno d’Italia nel 1861 la rete ferroviaria era ovviamente frammentaria in quanto esito di politiche non unitarie. Le linee ferroviarie erano, peraltro, non solo dello Stato, ma in alcuni casi private o nelle mani di società concessionarie. Nel 1861 la rete ferroviaria era di 2035 km; nel 1864 si programmò la costruzione di più di 3000 km, nel 1872 si arrivò a circa 7000 km, distribuiti su tutto il territorio, e nel 1884 a circa 10.000. In poco più di un decennio la rete si quintuplicò con un notevole impatto, non solo di natura economico-politica e imprenditoriale, ma anche sullo stesso immaginario che il Paese stava elaborando in riferimento alla propria identità e al proprio ‘paesaggio’. Le infrastrutture assunsero da allora un notevole significato estetico e ideologico.

Per molti versi, questa fase della trenizzazione fu, al di là dei numeri, un’occasione mancata, ma l’impatto sull’organizzazione delle imprese e del lavoro, nel settore sia pubblico sia privato, fu significativo. Il mercato italiano fu considerato territorio di conquista da parte delle imprese di altri Paesi europei che poi rimasero a investire in Italia, come nel caso di Neville. Oppure accadde che alcuni imprenditori italiani, dopo essersi formati in Francia o in Inghilterra, crearono in Italia delle aziende capaci di operare anche nei mercati europei: è il caso di Cottrau e della Savigliano. È un intreccio che ebbe molti e particolari esiti nei trasferimenti tecnologici e nella definizione dei ruoli e delle competenze nel mercato delle professioni.

Significativo è il caso del ponte sospeso dei Fiorentini a Roma, costruito su progetto di Montgolfier Bodin, i cui cavi vennero costruiti a Liverpool. Si differenzia dai tradizionali prototipi dei ponti a catenaria per innovazioni strutturali che lo pongono all’avanguardia:

Bodin modifica […] la tradizionale ed elementare struttura a cavi con elaborate parabole di sospensione a doppia catenaria, interrotta al centro in due rami simmetrici ed uguali, giocando anche sulla loro inclinazione sul piano verticale per pervenire ad un irrigidimento strutturale complessivo» (Jodice 1985, p. 216).

La doppia parabola costituisce un dispositivo tecnico in grado di fronteggiare l’elevata deformabilità del tipo strutturale sospeso, rispetto ai carichi asimmetrici, pur mantenendo una configurazione complessivamente simmetrica, in grado di assorbire efficacemente anche i carichi uniformi. Per alleggerire l’impatto paesaggistico, Bodin utilizza al posto dei più usuali piloni in mattoni o in pietrame dei piloni in ghisa, come aveva fatto in precedenza Dumont per il ponte senatorio, sempre a Roma, che accentuano una particolare valenza estetica tesa a produrre emozioni grazie al predominio degli aspetti meccanici e tecnologici, dove il metallo si esprime come ciò che può governare le molte forze in gioco.

Se Bodin usa ancora il sistema a catenaria, si stava però imponendo, dopo il progetto del ponte tubolare Britannia di Stephenson del 1850 e dei sistemi reticolari in ferro, un nuovo ‘immaginario tecnologico’ caratterizzato dall’orizzontalità, che poco ha a che vedere con l’immagine tradizionale del ponte e con quella logica rigorosa nella quale le forze si rappresentano in una sorta di estetica funzionalista nella quale le forme nascono dalle funzioni e tutto opera alla ricerca del maggior risultato con il minor sforzo. Questa nuova tecnica, ma anche questa nuova idea di immaginario, caratterizzò il progetto del ponte Pio a Velletri, di Oliver York, del 1862, il ponte dell’Industria a Roma, di Louis Hach, del 1862, il ponte di Piacenza dell’impresa Parent-Schaken-Caillet et Cie, sempre del 1862, e molti ponti di Cottrau a partire da quello di Mezzana Corti del 1865.

Il ponte Pio (sarebbe più corretto definirlo viadotto) è per l’epoca un’opera grandiosa, capace di caratterizzare l’intero paesaggio circostante. Il suo progettista, York, fu anche appaltatore generale del tronco della ferrovia Roma-Velletri. Il ponte è appoggiato su quattro sostegni, due spalle in muratura e due pile centrali in ferro, che si elevano dal fondovalle sopra un solido basamento. Le due pile sono suddivise in tre parti caratterizzate architettonicamente dalla presenza di due ordini, due dorici e uno ionico. Le strutture delle pile, realizzate in ferro fuso, sono dotate nella parte superiore di appoggi mobili, del tipo a cilindro, che permettono la libera dilatazione longitudinale dei travi, annullando così le azioni orizzontali che l’impalcato trasmette alle pile stesse. Sopra questi sostegni sono poggiate le travate di ferro, a via superiore, costituite da longarine longitudinali superiori e inferiori, collegate per mezzo di pareti laterali in struttura reticolare, in profili di ferro.

Il ponte, situato sopra un declivio, viene trattenuto a un’estremità mediante opportuni tiranti in modo tale da presentare un unico punto fisso, in corrispondenza della spalla. Su tutti gli altri appoggi le tre campate dell’impalcato in continuità sono invece completamente libere, dal punto di vista della deformabilità longitudinale:

ne risulta […] un’opera affascinante, nella quale sono manifesti i segni di una lotta tra due ideologie eterogenee e rivali, e nella quale la separazione tra ‘quantità’ e ‘qualità’, ancorché ricomporsi in una forse impossibile unità espressiva, è già drammaticamente evidente nella stessa perentoria separatezza fisica e linguistica della travatura orizzontale e dei suoi piloni di sostegno (Jodice 1985, p. 212).

Il ponte dell’Industria di Hach a Roma venne costruito da una società belga che riuscì, come da contratto, a metterlo in opera in soli diciotto mesi, adottando una logica di prefabbricazione che prevedeva che tutti gli elementi fossero costruiti in Inghilterra e poi assemblati a Roma. In questo progetto si utilizzò per la prima volta in Italia la fondazione ad aria compressa, una tecnica a cassoni che vide la propria origine in Francia nel 1841. Il ponte ha una caratteristica che accentua una dimensione ‘macchinista’ della costruzione: nella sua parte centrale diventa ponte levatoio. I due sistemi tubolari di 45 m, si appoggiano su piloni posti al centro del fiume e distanti tra loro 13 m.

L’Unità e il difficile processo di industrializzazione

Nel processo di unificazione politica, ma anche territoriale, era fondamentale per la mobilità delle persone, delle merci, ma anche delle idee, l’attraversamento del Po, che con le sue dimensioni e con la sua portata rendeva difficili i collegamenti nel Nord Italia. Ancora una volta si fece riferimento alla tecnologia francese, affidando l’incarico alla ditta parigina Parent-Schaken-Caillet et Cie, che tra il 1862 e il 1874 realizzò sul fiume padano ben quattro ponti in ferro. Il primo fu quello di Piacenza con una travata tubolare reticolare poggiante su otto piloni e due spalle terminali. Sono otto campate di 62,10 m (le estreme) e 75,60 m (le intermedie), per una lunghezza complessiva di 577,80 m e un peso totale di 2.935.000 kg. L’impatto in termini culturali fu notevolissimo: il paesaggio venne totalmente ridisegnato. La ‘potenza’ e l’‘essenzialità’ della tecnica trovarono un’altissima capacità espressiva con un linguaggio modernista solo in parte mitigato dai due portali neogotici, sormontati dallo scudo sabaudo e dalle allegorie dell’industria e dell’abbondanza disegnati da Angelo Biella. I portali non hanno nessuna funzione strutturale, indicano però il punto in cui si appoggia e, quindi, si radica il ponte, e ‘aprono’ e ‘chiudono’ un manufatto, allora percepito come altamente tecnologico, che nella sua stessa logica costruttiva potrebbe espandersi all’infinito, aprendo così la visione della tecnica alla dimensione dell’‘inquietante’.

L’industria meccanica italiana continuò però a non trovare una giusta dinamica economica e politica per potersi misurare con il mercato europeo. Gli stabilimenti più importanti erano indubbiamente annessi alle ferrovie ed erano quasi tutti impegnati nel settore ferroviario, nella costruzione di ponti e nelle costruzioni navali. Le officine erano numerose ma non avevano commesse durature e, come scrive Felice Giordano nel suo L’industrie del ferro in Italia, sin dal 1864 gli stabilimenti

vivono stentatamente e scagliati gli uni contro gli altri in rovinosa concorrenza, applicandosi nel tempo stesso e secondo le occorrenze, alle fabbricazioni le più disparate, come macchine idrauliche, a vapore, navali, locomotrici, mulini, macchine e attrezzi agrari, ponti e tettoie in ferro, proiettili armi (cit. in Caizzi 1965, p. 266).

Così, sino agli anni Ottanta non cambiò il conflitto che già si era presentato nel 1862 tra due ingegneri e deputati come Menabrea, uno dei più insigni uomini di scienza del tempo, e Giuseppe Colombo (1836-1921), che oltre a scrivere il Manuale dell’ingegnere nel 1877 sarà promotore della nascita dell’industria elettrica italiana, rettore del Politecnico di Milano e, in due occasioni, ministro del Regno. Il primo rifiutò la concessione dei crediti per la partecipazione dell’industria italiana all’Esposizione internazionale del 1862, affermando che il Paese avrebbe avuto amici fra le nazioni europee fintanto che fosse rimasto agricolo, mentre Colombo, soprattutto dopo aver visitato l’Esposizione, era invece convinto che fosse necessario un liberale processo di industrializzazione del Paese.

Il ventennio dopo l’unificazione fu caratterizzato da una vera e propria epopea della trenizzazione: epopea che produsse dinamiche industriali cruciali per la formazione, non solo dell’economia e della politica, ma anche del carattere nazionale. Tali dinamiche indussero anche a una riorganizzazione dei saperi e delle istituzioni delegate alla formazione. È significativo che, come abbiamo visto, in questo frangente la cultura italiana nella scienza delle costruzioni sviluppò, con personalità come Menabrea e Castigliano, settori di ricerca che avranno valenza europea. Altre figure significative, anche dal punto di vista della ricerca tecnico-scientifica, furono l’ingegner Giovanni Battista Biadego (che nel 1896 pubblicò un testo sulle Costruzioni metalliche in ferro e acciaio e che si occupò non solo della progettazione di ponti, ma anche di grandi trafori come il Fréjus, il San Gottardo e il Sempione) e l’ingegner Francesco Paolo Boubée. Ambedue furono legati alla società Cottrau, a testimonianza dell’intreccio che si andava costituendo tra ricerca scientifica e industria in Italia.

Biadego nel 1877 progettò e costruì un ponte ad arco metallico sul torrente Cellina a Montereale, in Friuli. Nel 1885 sul ponte sull’Adige a Verona «esplorò la via di una diversa concezione strutturale, ribaltando le arcate metalliche al di sopra del piano stradale sospeso sull’acqua consentendo in tal modo di non subire variazioni di livello nei confronti dei tratti sulle sponde» (Jodice 1985, p. 434). Boubée, napoletano come Cottrau, si era laureato ingegnere nella Scuola d’applicazione, era socio ordinario della Società des ingénieurs civils de Paris e del Collegio degli ingegneri di Napoli fin dal 1875, e dalla stessa epoca era professore incaricato di costruzioni metalliche nella Regia scuola. Dal 1887 fu direttore dell’Impresa industriale italiana di costruzioni metalliche. Nel 1872 collaborò alla formulazione di un progetto di piano regolatore della città di Napoli e, sempre a Napoli, progettò e realizzò la struttura in ferro e vetro che copre la Galleria Umberto I. Nel 1887 integrò con un’apposita pubblicazione il trattato sulle costruzioni civili di Gustav Adolf Breyman e nel 1880 pubblicò un Trattato elementare teorico e pratico di costruzioni metalliche.

In questa fase è significativo l’intreccio tra imprenditorialità, trasferimento dei saperi, ricerca, mondo universitario e, in generale, mondo del lavoro, intreccio che contribuì allo sviluppo di alcune imprese e a dare loro un profilo internazionale: è il caso di Cottrau, indubbiamente uno dei maggiori progettisti di strutture metalliche e ponti ferroviari a traliccio. Curioso è il fatto che Cottrau usasse per la costruzione del ponte sul Po a Mezzana Corti due grandi testate, dando loro un forte carattere architettonico ed evocando la tradizione medioevale lombarda per il bisogno, da una parte, di richiamare una forma insediativa corrispondente al castello e, dall’altra, di mitigare l’impatto con un mondo ‘ferrigno’, rappresentato dalla grande trave metallica. Questo tentativo di usare l’evocazione storicista, i linguaggi del passato per mascherare la prestanza e l’impellenza della tecnica, questo cedimento a ciò che oggi diremmo genius loci scomparirà nelle opere seguenti in cui verranno valorizzati gli aspetti strutturali e messe in evidenza le tecniche costruttive.

Nel 1868 Cottrau costruì il ponte girevole di Taranto e alcuni viadotti, come quello delle Tre fontane a Girgenti, quello di Palagianello, nel tratto Bari-Taranto, e quello di Castellaneta, sempre nello stesso tratto. Quest’ultimo è formato da una trave continua di 230 m, sostenuta da pile metalliche a traliccio alte sino a 70 m. La possibilità di svincolarsi da logiche formali consentì di adottare, anche sulle pile, leggere soluzioni a traliccio di facile montaggio e opportuna rigidezza.

Dal 1870 al 1887 furono progettate e costruite da Cottrau numerose opere (tra le altre, il ponte sul fiume Ticino a Sesto Calende, il ponte sulla Dora Riparia a Torino, il ponte sul fiume Piave a San Donà di Piave). In quegli anni ottenne inoltre la libera docenza presso la Regia scuola degli ingegneri e architetti di Napoli.

Nel 1864 Felice Giordano ingegnere, collaboratore di Quintino Sella, ispettore capo del Corpo delle miniere, firmò una relazione richiesta da Menabrea sulle condizioni dell’industria del ferro in Italia. La mappa che emerge contiene il numero degli operai dislocati nelle diverse zone – 900 a Torino, 400 a Savigliano, 230-300 a Porta Nuova (Milano), 440 a Firenze, 228 a Siena – e la segnalazione di altre imprese – l’Opificio Pietrasanta e lo stabilimento Guppy e C. a Napoli, gli stabilimenti Orlando e Ansaldo a Genova (quest’ultimo dal 1860 al 1863 aveva prodotto otto milioni di macchine di ogni tipo), la fabbrica Balleydier e quella dei successori Robertson a Genova-Sampierdarena, lo stabilimento Westermann a Sestri Ponente.

Queste realtà alimentarono l’insieme delle attività legate ai lavori pubblici e al successivo sviluppo industriale italiano. Un’impresa, in particolare, segnò profondamente l’innovazione del settore e riuscì a qualificarsi anche nel mercato europeo: la Savigliano. Dopo l’avvio negli anni Cinquanta e una fase di profonda crisi durata sino al 1879, il comune di Savigliano decise d’investire sulla società e affittò le officine già dismesse a una compagnia belga. Nel 1880 venne fondata la Società nazionale officine di Savigliano (SNOS), che si riorganizzò per riconquistare il mercato. Produsse mensilmente 50 vagoni, alcuni di grande eleganza, che verranno presentati all’Esposizione a Torino nel 1884. Costruì il leggendario treno Orient-Express. Oltre che ai prodotti ferroviari, la Savigliano si dedicò al settore dei ponti, ma anche a quello delle macchine elettriche e, in generale, alla meccanica, espandendo i propri interessi, dopo la Prima guerra mondiale, anche al settore aeronautico. Sotto la direzione di Röthlisberger progettò e costruì uno dei ponti in quel periodo più studiati in Europa – insieme a quelli metallici, come il ponte Maria Pia di Oporto e il viadotto di Garabit, ambedue di Eiffel –, ossia il già menzionato ponte di Paderno sull’Adda. Nel 1888 la Savigliano realizzò il viadotto sul Po a Cremona, su progetto dell’ingegner Riccardo Beduzzi dell’Ufficio del Genio civile della città, caratterizzato dal fatto di essere formato non da un solo elemento tubolare a travatura, ma da due affiancati. Le dimensioni corrispondono a una lunghezza totale di 957 m per un’altezza di 7 m. Il ponte presenta 11 campate di 81 m e una di 65 m, 11 pile e due spalle. A differenza del viadotto di Piacenza, precedente di più di 25 anni, non si sente ormai più il bisogno di ‘segnare’ l’inizio e/o la fine con dei portali e con qualche decorazione allegorica: la tecnica ha definitivamente imposto il proprio linguaggio e, forse, non produce più inquietudine. La Savigliano riuscì a trovare un proprio spazio nel mercato internazionale: costruì infatti un ponte a Zurigo, il ponte Ujpest sul Danubio e numerose opere in Grecia, Romania, Egitto e Albania.

Attorno ad aziende come l’Impresa industriale italiana di costruzioni metalliche e la Savigliano si muovevano dunque notevolissimi interessi economici e politici, ma anche figure di grande prestigio scientifico, o personalità capaci di strategie lungimiranti e di visioni tecnologiche innovative. Importante era anche la rete di società che ruotavano attorno a queste imponenti commesse, a loro volta caratterizzate da spiccate capacità imprenditoriali, come nel caso dell’Impresa di lavori pubblici dei fratelli Borini.

Nell’ultima fase del Novecento, prima che l’Italia si posizionasse tra il ristretto novero delle nazioni industrializzate, risolta la questione dell’unificazione geoinfrastrutturale con la diffusione delle ferrovie in quasi tutto il territorio nazionale, il problema urgente divenne modernizzare l’assetto urbano delle città. E di nuovo i ponti divennero uno strumento strategico: la mobilità urbana si fece sistema, ciò che era separato divenne unito. Inevitabilmente le città italiane acquisirono una fortissima identità segnata dalla loro stessa storia ‘monumentale’. Il progetto dei ponti che dovevano connettere le parti di città, una volta separate, o i centri storici con i nuovi aggregati urbani, si ritrovò a dover fare i conti con aspetti di linguaggio, per così dire, non solo ingegneristico, ma anche architettonico. I ponti divennero ‘figure’ fondamentali della modernizzazione. È una trasformazione che riguardò quasi tutte le città italiane, basti ricordare alcuni interventi dell’ingegnere Angelo Vescovali (1826-1895), capo dell’Ufficio tecnico di Roma, caratterizzati dal cedimento del predominio del ferro: di cinque ponti costruiti negli ultimi quindici anni del secolo, due, i ponti Garibaldi e Palatino, presentano pile in muratura. Ponte Garibaldi, in particolare, è costituito da arcate strutturali in ferro, rivestite in travertino. I ponti Umberto I, Regina Margherita, Cavour sono invece opere in sola muratura.

L’unione di ferro e cemento

La tecnica del conglomerato cementizio corrisponde a saperi antichissimi. Utilizzato sin dall’epoca romana, anche in opere di grande impegno costruttivo come nel caso del Pantheon, esso vide la sua fondamentale evoluzione ancorandosi alle tecniche ottocentesche tendenti a superare, con l’uso di armature metalliche, i limiti imposti dalla resistenza a trazione delle murature in pietra. In alcune strutture francesi in muratura del periodo neoclassico l’incidenza di acciaio nelle componenti strutturali, che riprendevano le proporzioni di elementi monolitici in pietra di epoca classica, era confrontabile con quella delle moderne travi in cemento armato. Il calcestruzzo è infatti simile alla pietra, ma, rispetto a essa, possiede la straordinaria capacità di adattarsi a qualunque forma. Come la pietra, manifesta una significativa resistenza alla compressione, ma la sua resistenza a trazione è del tutto trascurabile.

A partire dalla metà del 19° sec. le condizioni tecniche legate alla diffusione del ferro malleabile in ambito industriale e la disponibilità di sistemi teorici per la previsione e il controllo delle tensioni principali di trazione e compressione nel materiale resero possibile progettare e disegnare un sistema di barre d’acciaio, all’interno del calcestruzzo, allo scopo di conferire al conglomerato una resistenza a trazione: nacque in questo modo il cemento armato. Quest’unione di calcestruzzo e acciaio si dimostrò subito molto efficace: i due materiali presentano coefficienti di dilatazione termica equivalenti, il calcestruzzo è in grado di aderire al metallo garantendo la trasmissione degli sforzi e una protezione dai processi ossidativi sul copriferro. Sul piano teorico le barre d’armatura materializzano l’andamento delle isostatiche di trazione.

Nel 1849 il francese Joseph Monier realizzò fioriere in calcestruzzo, utilizzando una maglia metallica come armatura. Tra il 1867 e il 1880 egli depositò numerosi brevetti, tra i quali uno in particolare, del 1873, riguardò i ponti e le passerelle pedonali. François Hennebique, che nel 1880 aveva realizzato un primo esempio di piastra armata con tondi pieni in metallo, depositò nel 1892 il brevetto di una trave in cemento armato dotata di staffe a U, per resistere allo sforzo di taglio. Ingegnere e imprenditore, egli riuscì a realizzare una vasta struttura organizzativa, caratterizzata da filiali in numerosi Paesi, imponendosi così come uno dei principali artefici della diffusione del cemento armato nel mercato delle costruzioni di fine Ottocento.

In Italia, il sistema Hennebique arrivò molto presto, con l’apertura a Torino, già nel 1894, dello studio tecnico degli ingegneri Ferrero e Giovanni Antonio Porcheddu. Quest’ultimo in seguito fu concessionario unico del brevetto d’uso: il nuovo materiale si diffuse così in un periodo storico in cui lo sviluppo industriale del Paese era ormai maturo. Nel 1900, al concorso per il rifacimento del ponte Maria Teresa sul Po, venne presentato il progetto per un ponte ad arco in cemento armato, di luce pari a 95 m. Nel 1906 Porcheddu propose la realizzazione di un avveniristico viadotto autostradale a due livelli.

Nel 1911, a opera di Hennebique, con un fondamentale contributo da parte di Porcheddu, sorse a Roma il ponte Risorgimento, un arco in calcestruzzo di luce pari a 100 m, con freccia di 10 m, che rappresenterà in quell’epoca il primato mondiale, per lunghezza libera di campata, per un’opera in cemento armato.

Dall’Unità d’Italia alla fine dell’Ottocento si registra ancora una significativa dipendenza sia per le tecnologie sia per il recupero di materie prime rispetto allo scenario europeo. Dipendenza cruciale in quanto riguardava tutto il settore dei lavori pubblici che inevitabilmente caratterizza l’economia come la politica di una nazione. Questa dipendenza è dimostrata in modo oggettivo dai dati relativi all’importazione dei rottami di ferro, della ghisa e dell’acciaio, che aumenta da 27.000 quintali nel decennio 1861-70, a 238.000 nel decennio successivo, a 1.671.000 nel decennio 1881-90, sino ad arrivare a 2.913.000 nel decennio 1891-1900, con un parallelo indice di produzione industriale manifatturiero che rimane pressoché stabile tra il 1861 e il 1891.

Tra la fine dell’Ottocento e i primi anni del Novecento si verrà a formare una favorevole congiuntura economica che vede il reddito medio pro capite passare da 324 lire del 1891 a 523 del 1911-16, con un decollo industriale tenacemente perseguito dai ceti imprenditoriali del Nord, galvanizzati dalla rapida elettrificazione del Paese e quindi dalla disponibilità di una forma energetica a buon mercato.

La nuova tecnologia del cemento armato, che la società Porcheddu acquisì velocemente e con grande lungimiranza e che permetterà all’inizio del Novecento la realizzazione di una serie di opere significative – i silos granari del porto di Genova, la ricostruzione del campanile di S. Marco a Venezia, tra il 1903 e il 1912, la costruzione del ponte del Colombario a Torino nel 1908, il ponte sul Calvene del 1907, il ponte Risorgimento stesso e lo stabilimento Fiat Lingotto a Torino nel 1992, una delle opere più emblematiche della prima metà del Novecento in Italia –, rappresentò di fatto la possibilità di non dipendere più nelle opere pubbliche e nella costruzione delle infrastrutture territoriali da materie prime per l’Italia costose, come il ferro o l’acciaio, e di sviluppare una tradizione costruttiva che rappresenta una delle eccellenze della cultura italiana, quella che va da Porcheddu e da uno dei suoi più capaci collaboratori, Arturo Danusso, a figure come Pier Luigi Nervi, Riccardo Morandi, Sergio Musmeci.

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