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Le innovazioni costruttive realizzate dal signor Joseph Strauss per il progetto del Golden Gate Bridge furono numerose: Il modo in cui i lavoratori collegarono il cavo gigantesco stando in cima al mondo, e, cosa ancora più importante, il modo in cui costruirono le torri giganti.
Per la costruzione delle torri, gli ingegneri americani inventarono una macchina straordinaria: una gru a traliccio autosollevante. Osserva come questi due derrick a gambe rigide dispongono le celle d'acciaio. È affascinante il fatto che, dopo aver completato uno strato di celle, il derrick può salire e posizionarsi sopra le celle appena costruite. Da questa nuova altezza, il derrick può assemblare nuovamente il set successivo di celle. La domanda è: come fecero esattamente gli ingegneri americani a far “scalare” derrick così giganteschi?
Guarda questi enormi pistoni che forniscono supporto ai derrick. Per salire, i lavoratori dovevano prima fissare un telaio di guida all’ultimo pezzo assemblato. Ora, osserva questo ingegnoso sistema di pulegge e motori. Una volta completato il sistema, i lavoratori azionavano i supporti a pistone alla base, scollegati dalle torri. Se attivavano i motori, l’intero sistema saliva. In effetti, ci volevano 10 minuti per sollevare il sistema di 12 metri. Nota la fessura rinforzata perfettamente prefabbricata presente in altezza. Una volta completata la salita di 12 metri, i lavoratori attivavano i pistoni, bloccandoli nella nuova fessura. Come visto prima, il derrick iniziava a costruire la torre da questa nuova altezza.
Cosa succede in questi ponteggi a due livelli? Sono necessari milioni di rivetti per collegare le celle delle torri. Prima, i lavoratori dovevano riscaldare i rivetti. Poi, i rivetti venivano trasportati in cima alla torre con un metodo pneumatico innovativo. Il modo in cui i lavoratori collegavano le celle adiacenti è illustrato qui. Il lavoro di rivettatura della torre veniva effettuato per lo più dall'interno. Dopo l’assemblaggio di un livello, il set successivo di celle si montava sopra quelle inferiori come illustrato. I lavoratori potevano allora iniziare il processo di rivettatura per collegare i blocchi verticalmente. Per raggiungere l’area di lavoro sulla torre, i lavoratori utilizzavano questi ascensori incorporati.
Se ti è mai capitato di passeggiare lungo il camminamento pedonale del Golden Gate Bridge, potresti aver notato una piccola porta sulla torre. È difficile da credere, ma le torri del ponte hanno all'interno piccoli ascensori, usati principalmente per scopi di ispezione. Ciò significa che durante l’assemblaggio delle celle, gli ingegneri avevano previsto la presenza dell’ascensore.
Lo splendido Golden Gate Bridge è sorretto dalle torri appena descritte, e queste torri sono a loro volta sostenute da una solida fondazione subacquea. Ti starai chiedendo come sia stata costruita, inizialmente. Come puoi immaginare, considerate le forti correnti oceaniche, la costruzione di strutture in calcestruzzo così gigantesche non fu un’impresa semplice. Proprio in questo punto, subacquei con competenze ingegneristiche furono fondamentali per il successo del progetto.
Inizialmente, venne costruito un ponte temporaneo sul lato sud. Per realizzare una fondazione solida per il ponte, i subacquei dovettero prima trasformare il fondale oceanico irregolare in uno piatto e orizzontale. Un metodo semplice per farlo consiste nel far esplodere alcune cariche di dinamite sul fondale. Riesci a immaginare cosa succederebbe se la dinamite esplodesse in superficie? Gran parte dell’energia dell’esplosione verrebbe assorbita dall’acqua, lasciando intatta la struttura del fondale. Per ottenere i migliori risultati, la dinamite deve essere posizionata in profondità nel fondale, non in superficie. In questo modo, è il terreno ad assorbire la maggior parte dell’energia dell’esplosione. Il problema successivo è come mantenere la bomba all’interno del foro. Trattandosi di cariche temporizzate, un subacqueo umano non può eseguire questa operazione. Se non riescono a posizionare la bomba in tempo, puoi immaginare le conseguenze. Il signor Joseph Strauss trovò una soluzione ingegnosa: l’uso di tubi per esplosivi. I subacquei allineavano prima il tubo esattamente sopra il foro, facilitando il posizionamento della bomba. Una volta calata la bomba, una porzione controllata del fondale poteva essere fatta esplodere in modo efficiente e sicuro. Ma il lavoro dei subacquei non finiva con l’esplosione: dovevano anche rimuovere i materiali sciolti con getti ad alta pressione e, talvolta, aiutare la draga meccanica nella rimozione dei detriti. Dopo numerose esplosioni e molta pulizia, ottennero infine un fondale oceanico perfetto.
Con questo fondale perfetto, i subacquei potevano iniziare a montare le strutture prefabbricate in acciaio. Poiché all’epoca non esistevano ancora le bombole d’ossigeno, i subacquei respiravano sott’acqua tramite lunghi tubi collegati alla superficie. Dopo un’operazione estenuante durata quasi sei mesi, la struttura d’acciaio della fondazione fu finalmente pronta! I subacquei ricoprirono quindi la struttura con casseforme in legno.
Era giunto il momento del getto di calcestruzzo. L’intera struttura doveva essere riempita con calcestruzzo. Pompe giganti potevano trasportare il calcestruzzo fino alla struttura, ma un fallimento disastroso era in agguato. Per capire, facciamo un piccolo esperimento.
Qui ho una piccola struttura sommersa, ma usando cemento normale, osserviamo cosa succede se entra in contatto con l’acqua. Rimuovo la cassaforma. Il cemento si sta spargendo, si sta spargendo troppo. Sembra bello, vero, questo effetto? I pilastri sono lì, ma il cemento normale si è disperso ovunque.
La stessa cosa sarebbe successa anche nel cantiere del Golden Gate. Il calcestruzzo si sarebbe mescolato con l’acqua, non rimanendo all’interno della struttura, compromettendo l’intera costruzione. Vediamo ora la soluzione.
Qui ho usato un cemento speciale chiamato PCC. Anche dopo mezz’ora dall’indurimento, vediamo come si comporta quando viene a contatto con l’acqua. Rimane forte e stabile. Si sparge un po’, ma non troppo.
Per la costruzione delle torri, gli ingegneri americani inventarono una macchina straordinaria: una gru a traliccio autosollevante. Osserva come questi due derrick a gambe rigide dispongono le celle d'acciaio. È affascinante il fatto che, dopo aver completato uno strato di celle, il derrick può salire e posizionarsi sopra le celle appena costruite. Da questa nuova altezza, il derrick può assemblare nuovamente il set successivo di celle. La domanda è: come fecero esattamente gli ingegneri americani a far “scalare” derrick così giganteschi?
Guarda questi enormi pistoni che forniscono supporto ai derrick. Per salire, i lavoratori dovevano prima fissare un telaio di guida all’ultimo pezzo assemblato. Ora, osserva questo ingegnoso sistema di pulegge e motori. Una volta completato il sistema, i lavoratori azionavano i supporti a pistone alla base, scollegati dalle torri. Se attivavano i motori, l’intero sistema saliva. In effetti, ci volevano 10 minuti per sollevare il sistema di 12 metri. Nota la fessura rinforzata perfettamente prefabbricata presente in altezza. Una volta completata la salita di 12 metri, i lavoratori attivavano i pistoni, bloccandoli nella nuova fessura. Come visto prima, il derrick iniziava a costruire la torre da questa nuova altezza.
Cosa succede in questi ponteggi a due livelli? Sono necessari milioni di rivetti per collegare le celle delle torri. Prima, i lavoratori dovevano riscaldare i rivetti. Poi, i rivetti venivano trasportati in cima alla torre con un metodo pneumatico innovativo. Il modo in cui i lavoratori collegavano le celle adiacenti è illustrato qui. Il lavoro di rivettatura della torre veniva effettuato per lo più dall'interno. Dopo l’assemblaggio di un livello, il set successivo di celle si montava sopra quelle inferiori come illustrato. I lavoratori potevano allora iniziare il processo di rivettatura per collegare i blocchi verticalmente. Per raggiungere l’area di lavoro sulla torre, i lavoratori utilizzavano questi ascensori incorporati.
Se ti è mai capitato di passeggiare lungo il camminamento pedonale del Golden Gate Bridge, potresti aver notato una piccola porta sulla torre. È difficile da credere, ma le torri del ponte hanno all'interno piccoli ascensori, usati principalmente per scopi di ispezione. Ciò significa che durante l’assemblaggio delle celle, gli ingegneri avevano previsto la presenza dell’ascensore.
Lo splendido Golden Gate Bridge è sorretto dalle torri appena descritte, e queste torri sono a loro volta sostenute da una solida fondazione subacquea. Ti starai chiedendo come sia stata costruita, inizialmente. Come puoi immaginare, considerate le forti correnti oceaniche, la costruzione di strutture in calcestruzzo così gigantesche non fu un’impresa semplice. Proprio in questo punto, subacquei con competenze ingegneristiche furono fondamentali per il successo del progetto.
Inizialmente, venne costruito un ponte temporaneo sul lato sud. Per realizzare una fondazione solida per il ponte, i subacquei dovettero prima trasformare il fondale oceanico irregolare in uno piatto e orizzontale. Un metodo semplice per farlo consiste nel far esplodere alcune cariche di dinamite sul fondale. Riesci a immaginare cosa succederebbe se la dinamite esplodesse in superficie? Gran parte dell’energia dell’esplosione verrebbe assorbita dall’acqua, lasciando intatta la struttura del fondale. Per ottenere i migliori risultati, la dinamite deve essere posizionata in profondità nel fondale, non in superficie. In questo modo, è il terreno ad assorbire la maggior parte dell’energia dell’esplosione. Il problema successivo è come mantenere la bomba all’interno del foro. Trattandosi di cariche temporizzate, un subacqueo umano non può eseguire questa operazione. Se non riescono a posizionare la bomba in tempo, puoi immaginare le conseguenze. Il signor Joseph Strauss trovò una soluzione ingegnosa: l’uso di tubi per esplosivi. I subacquei allineavano prima il tubo esattamente sopra il foro, facilitando il posizionamento della bomba. Una volta calata la bomba, una porzione controllata del fondale poteva essere fatta esplodere in modo efficiente e sicuro. Ma il lavoro dei subacquei non finiva con l’esplosione: dovevano anche rimuovere i materiali sciolti con getti ad alta pressione e, talvolta, aiutare la draga meccanica nella rimozione dei detriti. Dopo numerose esplosioni e molta pulizia, ottennero infine un fondale oceanico perfetto.
Con questo fondale perfetto, i subacquei potevano iniziare a montare le strutture prefabbricate in acciaio. Poiché all’epoca non esistevano ancora le bombole d’ossigeno, i subacquei respiravano sott’acqua tramite lunghi tubi collegati alla superficie. Dopo un’operazione estenuante durata quasi sei mesi, la struttura d’acciaio della fondazione fu finalmente pronta! I subacquei ricoprirono quindi la struttura con casseforme in legno.
Era giunto il momento del getto di calcestruzzo. L’intera struttura doveva essere riempita con calcestruzzo. Pompe giganti potevano trasportare il calcestruzzo fino alla struttura, ma un fallimento disastroso era in agguato. Per capire, facciamo un piccolo esperimento.
Qui ho una piccola struttura sommersa, ma usando cemento normale, osserviamo cosa succede se entra in contatto con l’acqua. Rimuovo la cassaforma. Il cemento si sta spargendo, si sta spargendo troppo. Sembra bello, vero, questo effetto? I pilastri sono lì, ma il cemento normale si è disperso ovunque.
La stessa cosa sarebbe successa anche nel cantiere del Golden Gate. Il calcestruzzo si sarebbe mescolato con l’acqua, non rimanendo all’interno della struttura, compromettendo l’intera costruzione. Vediamo ora la soluzione.
Qui ho usato un cemento speciale chiamato PCC. Anche dopo mezz’ora dall’indurimento, vediamo come si comporta quando viene a contatto con l’acqua. Rimane forte e stabile. Si sparge un po’, ma non troppo.
Un cemento simile, adatto per condizioni marine e con alta lavorabilità, venne utilizzato anche per la fondazione del Golden Gate. Il getto sottomarino fu eseguito con una tecnica chiamata getto tramite “tremie”. Il “tubo tremie” è un tubo lungo e segmentato. Il calcestruzzo viene trasferito attraverso questi tubi. Puoi vedere che il “tubo tremie” è collegato a una gru. Durante il getto, il tubo veniva sollevato progressivamente. In questo modo il getto partiva dal basso e procedeva per strati. Così si riduceva il contatto con l’acqua.
Come puoi vedere, il nostro calcestruzzo speciale con additivi è diventato piuttosto solido dopo 12 ore di indurimento. Tutto ciò che restava da fare era pompare via l’acqua.
Il muro spesso costruito si trovava ora su un fondale marino debole. Idealmente, una fondazione dovrebbe poggiare su una base solida chiamata “strato duro”. Vediamo come abbassarono l’enorme struttura di calcestruzzo di 15 metri.
Il signor Strauss costruì inizialmente una spessa soletta in cemento armato affinché i lavoratori potessero operare sotto di essa. Poiché le correnti oceaniche erano molto forti, la parete di protezione poteva crollare in qualsiasi momento. La soletta serviva quindi sia da struttura di sicurezza sia da supporto. Il signor Strauss inserì il vano ascensore e il vano materiali all’interno delle pareti di protezione. Curiosamente, i lavoratori raggiungevano la camera di lavoro tramite un condotto. Continuando a perforare i massi e a scavare sotto la soletta. Hai notato questo piccolo tubo? Serviva per fornire aria costante alla camera, evitando che si riempisse d’acqua. Si trattava infatti di un sistema ad aria compressa, che manteneva la pressione interna superiore a quella dell’acqua esterna, impedendo infiltrazioni.
Durante questo processo, l’intera struttura poteva lentamente affondare nel fondale. Puoi vedere la sua forma affilata. Alla fine, raggiunsero lo strato roccioso. Dopo aver livellato lo strato, costruirono lì una struttura in acciaio e una fondazione in cemento armato. Da lì in avanti, completare la fondazione fu abbastanza semplice. Le pareti di protezione difendono la fondazione dalle onde del Pacifico.
Gli ingegneri potevano ora costruire le torri su queste fondazioni, come abbiamo visto in precedenza. Prima di erigere la torre, livellarono la superficie superiore del pilone in calcestruzzo. Per farlo, posero una spessa piastra d'acciaio sulla fondazione. Poi venne l’assemblaggio cellulare dei pezzi prefabbricati. Alcuni dettagli della geometria delle celle sono mostrati qui. Tuttavia, verso la fine della torre, le gru sollevarono una struttura dalla forma particolare chiamata sella. I cavi enormi del Golden Gate Bridge passano attraverso di essa.
Con la torre completamente eretta, i lavoratori si trovavano in cima al mondo, un’esperienza da brividi. Tuttavia, il lavoro era tutt’altro che terminato. Rimaneva un compito fondamentale: l’installazione dei cavi. Il cavo principale è in realtà composto da 27 mila fili d'acciaio più sottili, per una lunghezza totale di 129.000 chilometri. Per posare questi cavi, i lavoratori costruirono per sé un ponte provvisorio, una passerella. Per prima cosa, i lavoratori posarono un cavo di supporto. I cavi principali venivano fatti scorrere lungo il ponte tramite queste ruote rotanti. I fili sottili venivano fatti passare uno a uno sopra la torre attraverso la sella del cavo, e poi venivano bloccati dai lavoratori. Questi poi pressavano i fili saldamente usando una pressa idraulica. Contemporaneamente, avvolgevano i fili con filo di acciaio zincato, motivo per cui il cavo principale sembra un unico grande tubo anziché un insieme di fili. Questi cavi sono ancorati alla roccia tramite piastre d’acciaio dette " piastre di ancoraggio".
Una volta installati i cavi principali, vennero collegati a essi i cavi di sospensione. A quel punto, tutto ciò che restava da fare era costruire la struttura della piattaforma stradale e gettare il calcestruzzo della carreggiata. Sapevi che la proposta iniziale per la piattaforma stradale del Golden Gate Bridge prevedeva una struttura a due piani? Non è forse bellissima? Purtroppo, questo progetto fu respinto perché la costruzione di un ponte a due livelli avrebbe aumentato in modo significativo i costi e la complessità ingegneristica.
Successivamente, dovettero costruire la struttura della piattaforma stradale, un compito anch’esso piuttosto impegnativo. Per facilitare il processo, i lavoratori prefabbricarono ciascun elemento della travatura e lo portarono sul posto via nave. L’assemblaggio dei singoli elementi fu eseguito usando un derrick, e le loro connessioni vennero fissate tramite rivetti. Per garantire la sicurezza dei lavoratori in caso di caduta, venne installata una rete di protezione sotto il ponte. Con l’avanzamento della costruzione, la struttura veniva contemporaneamente collegata al cavo principale tramite i cavi di sospensione. Inoltre, per mantenere un carico uniforme sul cavo, i lavoratori assemblarono il sistema simultaneamente e in modo simmetrico in entrambe le direzioni da ciascuna torre. Finalmente, il Golden Gate venne unito! Furono usate ben 250 coppie di cavi verticali per fissare l’intera lunghezza della carreggiata al cavo principale.
Dopo la costruzione delle strutture in acciaio, i lavoratori verniciarono il ponte con un colore arancione internazionale speciale.
Ecco i dettagli della costruzione della strada in calcestruzzo sopra questa solida struttura. I lavoratori posero prima le casseforme in legno. Attaccarono le barre d'acciaio, le saldarono alle sezioni d'acciaio sottostanti, e successivamente versarono e compattarono il calcestruzzo utilizzando ago vibrante.
Il Golden Gate Bridge a San Francisco, California, ha un totale di sei corsie per veicoli. Vi è anche un camminamento pedonale dedicato sul lato est e una corsia separata per biciclette sul lato ovest, che offrono un passaggio sicuro a pedoni e ciclisti, consentendo a tutti di godere del ponte.
Come puoi vedere, il nostro calcestruzzo speciale con additivi è diventato piuttosto solido dopo 12 ore di indurimento. Tutto ciò che restava da fare era pompare via l’acqua.
Il muro spesso costruito si trovava ora su un fondale marino debole. Idealmente, una fondazione dovrebbe poggiare su una base solida chiamata “strato duro”. Vediamo come abbassarono l’enorme struttura di calcestruzzo di 15 metri.
Il signor Strauss costruì inizialmente una spessa soletta in cemento armato affinché i lavoratori potessero operare sotto di essa. Poiché le correnti oceaniche erano molto forti, la parete di protezione poteva crollare in qualsiasi momento. La soletta serviva quindi sia da struttura di sicurezza sia da supporto. Il signor Strauss inserì il vano ascensore e il vano materiali all’interno delle pareti di protezione. Curiosamente, i lavoratori raggiungevano la camera di lavoro tramite un condotto. Continuando a perforare i massi e a scavare sotto la soletta. Hai notato questo piccolo tubo? Serviva per fornire aria costante alla camera, evitando che si riempisse d’acqua. Si trattava infatti di un sistema ad aria compressa, che manteneva la pressione interna superiore a quella dell’acqua esterna, impedendo infiltrazioni.
Durante questo processo, l’intera struttura poteva lentamente affondare nel fondale. Puoi vedere la sua forma affilata. Alla fine, raggiunsero lo strato roccioso. Dopo aver livellato lo strato, costruirono lì una struttura in acciaio e una fondazione in cemento armato. Da lì in avanti, completare la fondazione fu abbastanza semplice. Le pareti di protezione difendono la fondazione dalle onde del Pacifico.
Gli ingegneri potevano ora costruire le torri su queste fondazioni, come abbiamo visto in precedenza. Prima di erigere la torre, livellarono la superficie superiore del pilone in calcestruzzo. Per farlo, posero una spessa piastra d'acciaio sulla fondazione. Poi venne l’assemblaggio cellulare dei pezzi prefabbricati. Alcuni dettagli della geometria delle celle sono mostrati qui. Tuttavia, verso la fine della torre, le gru sollevarono una struttura dalla forma particolare chiamata sella. I cavi enormi del Golden Gate Bridge passano attraverso di essa.
Con la torre completamente eretta, i lavoratori si trovavano in cima al mondo, un’esperienza da brividi. Tuttavia, il lavoro era tutt’altro che terminato. Rimaneva un compito fondamentale: l’installazione dei cavi. Il cavo principale è in realtà composto da 27 mila fili d'acciaio più sottili, per una lunghezza totale di 129.000 chilometri. Per posare questi cavi, i lavoratori costruirono per sé un ponte provvisorio, una passerella. Per prima cosa, i lavoratori posarono un cavo di supporto. I cavi principali venivano fatti scorrere lungo il ponte tramite queste ruote rotanti. I fili sottili venivano fatti passare uno a uno sopra la torre attraverso la sella del cavo, e poi venivano bloccati dai lavoratori. Questi poi pressavano i fili saldamente usando una pressa idraulica. Contemporaneamente, avvolgevano i fili con filo di acciaio zincato, motivo per cui il cavo principale sembra un unico grande tubo anziché un insieme di fili. Questi cavi sono ancorati alla roccia tramite piastre d’acciaio dette " piastre di ancoraggio".
Una volta installati i cavi principali, vennero collegati a essi i cavi di sospensione. A quel punto, tutto ciò che restava da fare era costruire la struttura della piattaforma stradale e gettare il calcestruzzo della carreggiata. Sapevi che la proposta iniziale per la piattaforma stradale del Golden Gate Bridge prevedeva una struttura a due piani? Non è forse bellissima? Purtroppo, questo progetto fu respinto perché la costruzione di un ponte a due livelli avrebbe aumentato in modo significativo i costi e la complessità ingegneristica.
Successivamente, dovettero costruire la struttura della piattaforma stradale, un compito anch’esso piuttosto impegnativo. Per facilitare il processo, i lavoratori prefabbricarono ciascun elemento della travatura e lo portarono sul posto via nave. L’assemblaggio dei singoli elementi fu eseguito usando un derrick, e le loro connessioni vennero fissate tramite rivetti. Per garantire la sicurezza dei lavoratori in caso di caduta, venne installata una rete di protezione sotto il ponte. Con l’avanzamento della costruzione, la struttura veniva contemporaneamente collegata al cavo principale tramite i cavi di sospensione. Inoltre, per mantenere un carico uniforme sul cavo, i lavoratori assemblarono il sistema simultaneamente e in modo simmetrico in entrambe le direzioni da ciascuna torre. Finalmente, il Golden Gate venne unito! Furono usate ben 250 coppie di cavi verticali per fissare l’intera lunghezza della carreggiata al cavo principale.
Dopo la costruzione delle strutture in acciaio, i lavoratori verniciarono il ponte con un colore arancione internazionale speciale.
Ecco i dettagli della costruzione della strada in calcestruzzo sopra questa solida struttura. I lavoratori posero prima le casseforme in legno. Attaccarono le barre d'acciaio, le saldarono alle sezioni d'acciaio sottostanti, e successivamente versarono e compattarono il calcestruzzo utilizzando ago vibrante.
Il Golden Gate Bridge a San Francisco, California, ha un totale di sei corsie per veicoli. Vi è anche un camminamento pedonale dedicato sul lato est e una corsia separata per biciclette sul lato ovest, che offrono un passaggio sicuro a pedoni e ciclisti, consentendo a tutti di godere del ponte.