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STATUA DELLA LIBERTÀ: Anche gli ingegneri di oggi restano sorpresi!

Una delle più grandi esplosioni non nucleari della storia, l’esplosione di Black Tom, causò gravi danni alla Statua della Libertà, ma non riuscì ad abbatterla. Il solido telaio in ferro della statua è collegato alla copertura di rame tramite queste barre piatte. È interessante notare che le barre piatte sono capaci di flettersi. Cosa accadrebbe in questo progetto se una forza intensa agisse sulla copertura di rame? Si può osservare che le barre piatte si piegano. Queste barre flessibili agiscono come isolatori a molla e la forza trasferita alla statua si riduce notevolmente.

In quel giorno cruciale, è così che la statua è stata salvata dall’abbattimento.

La bellezza di questa statua risiede ovviamente nella copertura di rame. La statua sembra un unico blocco solido ma in realtà è composta da molte lamine di rame, spesse appena 2,3 mm. Le lamine di rame sono unite tra loro tramite rivetti per formare questa splendida statua. La chiave è la perfezione con cui sono riusciti a riprodurre i dettagli della Lady Liberty su lamine di rame. Come hanno fatto a scolpire tutti questi minimi dettagli su una scala gigantesca circa 140 anni fa?

Quest’uomo, il signor Bartholdi, è il genio dietro questa splendida statua. Questo è il primo modello in argilla che realizzò: una Statua della Libertà alta 4 piedi. Voleva trasformare questo modello di 4 piedi in un modello finale alto 151 piedi. La normale tecnica di scala con pantografo non avrebbe funzionato per un’operazione di scala così imponente. Invece, il signor Bartholdi utilizzò un metodo geniale: il metodo dei fili a piombo.

Osservate questa operazione di scala in tre fasi. Il modello originale in argilla fu dapprima circondato da linee a piombo perfettamente distanziate. La struttura a piombo del secondo modello era esattamente due volte più grande della struttura originale. Il secondo modello era alto quasi 8 piedi, e gli artisti dovettero prima costruire un’armatura in legno per sostenerlo. Se si vuole ingrandire il naso, si devono marcare alcuni punti chiave su di esso. Concentrandoci su questo punto: prima dovevano inserire un piano e toccare il punto. Si poteva facilmente misurare la coordinata Z di quel punto. Ora restano due coordinate da determinare: X e Y. È chiaro che il punto sul naso si trova tra due linee a piombo. Questo permetteva di misurare facilmente il valore della coordinata X. La stessa tecnica veniva usata per la coordinata Y. Per ricostruire il naso, dovevano marcare e misurare molti punti simili. Se si volevano raddoppiare le dimensioni del naso, bastava moltiplicare tutti questi valori per 2. Dall’altra parte, un telaio in legno attendeva di essere ricoperto di gesso. Gli operai hanno iniziato a ricoprire il naso con il gesso, ma hanno dovuto adeguarsi alle misure ingrandite dei punti. Una volta completato il lavoro di intonacatura in conformità con i valori dei dati, il naso viene ridimensionato con precisione. Migliaia di punti dati come questi furono trasferiti per ingrandire l’intero modello. Si poteva facilmente verificare l’operazione di scala tramite misurazioni doppie.

Si ritiene che Bartholdi abbia effettuato altre due operazioni di scala per arrivare al modello finale a grandezza naturale, aggiungendo ogni volta più dettagli alla statua. Non riuscirono a contenere il modello finale in gesso nel loro studio. Perciò divisero la statua in molte sezioni.

Ora arriva la magia dell’operazione di sbalzo. Dal modello finale in gesso, i lavoratori fabbricarono uno scheletro in legno. Questo scheletro in legno riproduceva la forma di una sezione dell’abito. Sottili lastre di rame venivano appoggiate contro lo scheletro in legno e poi martellate. In questo modo, le lastre di rame assumevano esattamente la forma del modello in gesso. Poiché la martellatura avveniva dall’interno, la superficie esterna risultava liscia, priva di segni di martello.

Gli artigiani francesi realizzarono in totale 300 di queste lastre di rame. Ora la sfida era come collegare perfettamente e solidamente le diverse lastre. Per questo, utilizzarono la tecnica della rivettatura. Ecco una domanda interessante: sugli abiti della Statua, si vedono facilmente lastre di rame sovrapposte e piccoli rivetti. Tuttavia, non si osservano sovrapposizioni o rivetti sul viso. Lo stesso vale per mani e piedi. In queste zone, si vede solo una sottile linea. Com’è possibile? Come mostrato, il metodo normale di rivettatura produce teste di rivetto su entrambi i lati. Per conferire alla statua un aspetto elegante, gli ingegneri utilizzarono rivetti svasati in queste zone. Poiché le lamine non erano sovrapposte, dovettero aggiungere una striscia extra di rame, quindi procedere con la rivettatura. Questa tecnica evitava sporgenze esterne dei rivetti. Tale attenzione al dettaglio fu adottata dagli ingegneri per dare alla statua un aspetto raffinato.

Le lastre di rame rivettate erano sostenute da strisce d’armatura in ferro. La successiva grande domanda era come erigere questi pezzi verticalmente affinché nemmeno un forte vento potesse farli crollare. Queste lastre necessitavano di un robusto supporto interno. Bartholdi, che non sapeva come costruire una struttura di supporto per la copertura della Lady Liberty, si rivolse al più celebre architetto dell’epoca: Eugène Viollet-le-Duc. La sua soluzione fu un insieme di muri in muratura che comprendevano molti compartimenti. Questi compartimenti sarebbero poi stati riempiti di sabbia e rivestiti dalla copertura di rame. Questa struttura era sicuramente molto resistente alla forza del vento. Bartholdi pensava che i suoi problemi ingegneristici fossero finiti. Tuttavia, nel 1879, Viollet-le-Duc morì senza lasciare un piano tecnico dettagliato.

Questa volta Bartholdi si rivolse nientemeno che al signor Gustave Eiffel, colui che avrebbe costruito la Torre Eiffel anni dopo. La sua struttura era totalmente diversa da quella di Viollet-le-Duc. Era snella e moderna.

Questi quattro enormi piloni che si restringono verso l’alto sono i pilastri centrali dell’interno della struttura di Eiffel. La struttura era rinforzata da barre orizzontali e inclinate. Osservate come progettò la struttura di supporto per il braccio della statua. Le colonne principali del pilastro centrale erano dotate di una serie di travi. Queste travi poggiavano sul piedistallo. Inizia così il lungo tragitto delle barre di trazione. Esse si collegavano con una serie di travi inferiori incorporate nei piedistalli. Stringendo i grandi dadi delle barre di trazione, l’intera struttura in ferro della statua si fissava saldamente al piedistallo. Eiffel rese la struttura in ferro estremamente solida – che genio! Come abbiamo già appreso, barre piatte e flessibili collegano la copertura di rame al robusto telaio in ferro. In questo modo, Eiffel si assicurò che la sua struttura potesse oscillare leggermente quando fuori soffia il vento.

In questo modello in miniatura della Statua della Libertà, ho usato barre spesse per collegare il nucleo centrale alla copertura della statua. Quando sparo un proiettile su di essa, la statua semplicemente cade. Nel secondo modello ho usato barre sottili e flessibili. Come si può vedere, questa statua sopravvive all’urto. La vibrazione della copertura è riuscita ad assorbire l’energia del proiettile. Si noti che, per rendere il proiettile più pesante, abbiamo aggiunto una sfera d’acciaio all’interno.
Tuttavia, qui si presentò un altro problema: una reazione elettrochimica tra il ferro e il rame. Se fossero stati collegati direttamente, il metallo si sarebbe corroso in pochi anni. Eiffel risolse questo problema inserendo pezzi di amianto rivestiti di gommalacca tra i due metalli.

A Parigi, la statua stava raggiungendo la sua forma e bellezza finale. Tuttavia, a New York, stavano affrontando una grave crisi finanziaria per costruire il piedistallo della statua. Inoltre, il trasporto delle attrezzature e dei materiali da costruzione sull’isola era un’altra sfida enorme. A Parigi, la statua completata, senza piedistallo, attendeva pazientemente la sua destinazione finale. A New York, i lavori per il piedistallo procedevano estremamente lenti.

Nel gennaio del 1885, Bartholdi prese una decisione rischiosa. Decise di preparare la Lady Liberty per il viaggio. Ci vollero quasi sei mesi affinché i lavoratori smontassero con cura la statua. Impacchettarono la Statua della Libertà in 214 casse di legno e le caricarono su una nave della Marina francese.

Intanto, a destino, il comitato per la raccolta fondi faticava a trovare i finanziamenti ed a un certo punto sembrava che un piedistallo per la Statua della Libertà fosse un sogno impossibile. Il salvatore della Lady Liberty fu Joseph Pulitzer, un editore di giornale, che intervenne in quel momento. Lanciò la propria campagna di raccolta fondi sul suo quotidiano: The World. Nei suoi editoriali prendeva in giro i ricchi americani che non contribuivano alla statua e onorava gli americani comuni che donavano, stampando i loro nomi. In solo un mese, Pulitzer raccolse 25.000 dollari.

Il 17 giugno 1885, con un’accoglienza eroica, la nave francese raggiunse il porto di New York con la Lady Liberty smontata. Poiché non vi era ancora un piedistallo su cui posarla, le casse furono tenute in deposito. Molti altri giornali seguirono l’esempio di The World, e l’entusiasmo del pubblico crebbe notevolmente. Nell’agosto del 1885, il comitato raggiunse l’obiettivo di raccogliere 100.000 dollari.

Questa piramide tronca in calcestruzzo è la base del piedistallo. Il peso dell’intera statua è sostenuto da una fondamenta a piastra profonda 4,5 metri. Questi grandi blocchi di granito furono i principali materiali usati per la costruzione del piedistallo. Si può immaginare lo sforzo necessario per trasportare i pesanti blocchi di granito sull’isola tramite chiatte e navi. Gru e argani a vapore furono ampiamente utilizzati per sollevare il materiale. I lavoratori iniziarono il sapiente assemblaggio e la gettata del calcestruzzo dei blocchi di granito. Lasciarono uno spazio vuoto al centro. Questo spazio vuoto doveva contenere l’ingresso, le scale e un ascensore. Al livello 6P, fu costruita una terrazza panoramica.

Una volta completato il piedistallo, i lavoratori iniziarono l’assemblaggio del pilone centrale in ferro. In realtà, si trattava di un lavoro di riassemblaggio. Gustave Eiffel elaborò un piano e delle specifiche perfette dalla Francia per riassemblare correttamente la struttura in ferro. Si nota perfino la pianificazione accurata per la costruzione della scala a doppia elica. Questa scala che stanno costruendo andrà fino alla torcia della statua. Ci torneremo più avanti. Sotto la guida del suo team di ingegneri, i lavoratori completarono il lavoro di assemblaggio in modo perfetto.

Ora mancava solo l’aggancio della copertura di rame alle barre flessibili del telaio in ferro. Per questo lavoro, le impalcature non erano più necessarie. I lavoratori dovevano allineare i fori su entrambe le piastre prima della rivettatura. Bartholdi ebbe un ruolo importante nelle attività di ricostruzione della statua. Viaggiò negli Stati Uniti molte volte per questo.

Il 28 ottobre 1886, la statua fu inaugurata al pubblico tra grandi festeggiamenti. Il volto della statua era coperto da una bandiera francese e il signor Bartholdi che era posizionato all’interno della corona la reggeva. Quando Bartholdi lasciò cadere la bandiera, la statua fu ufficialmente dedicata al pubblico. Il colore verde caratteristico della statua richiese quasi 20 anni per formarsi. Si tratta, in realtà, di un rivestimento chiamato patina, formato da una reazione di ossidazione con l’aria. Questo strato agisce come uno strato stabile che protegge il rame dalla corrosione ulteriore. Durante i lavori di restauro del 1984, le autorità dovettero sostituire le barre d’armatura interne arrugginite, ma non fu necessario intervenire molto sulla copertura in rame. In quell’occasione, le autorità sostituirono anche la vecchia torcia con una più moderna. La vecchia torcia era troppo danneggiata per poter essere restaurata.

Se vuoi apprezzare l’impegno degli artigiani di Bartholdi, osserva i dettagli dell’abito indossato dalla Lady Liberty. Gli artigiani avrebbero potuto facilmente unire le lamine di rame come mostrato. Gli spettatori a terra non avrebbero mai notato questo lavoro approssimativo. Tuttavia, gli artigiani furono meticolosi e realizzarono entrambe le estremità del drappo – ovviamente un lavoro di metallo che comportava molte difficoltà nei giunti interni.

Salire sulla Statua della Libertà è un’esperienza divertente. Si può utilizzare l’ascensore o la scala e raggiungere la prima galleria panoramica. Concediti una breve pausa qui. Salite qualche gradino in più – ora inizia la vera salita – la salita attraverso la splendida scala elicoidale per raggiungere la corona della statua. Ricorda, da questo punto in poi solo scale, niente ascensore. Bisogna salire 146 gradini per arrivare in cima. Se ti senti stanco durante la salita, ci sono alcuni punti di sosta lungo il percorso. Mentre sali, potresti notare un’altra scala elicoidale sopra. In realtà servirà per scendere, non per salire. Una volta raggiunta la corona, potrai goderti la splendida vista sulle acque del porto di New York. Ora esploriamo come raggiungere il punto più alto della statua – la galleria della torcia. L’accesso alla torcia fu bloccato nel 1916 dopo l’esplosione di Black Tom. Se non fosse stato bloccato, si sarebbe potuta vivere un’altra magnifica salita e vista.

La Lady Liberty sopravvisse all’uragano Hazel, un uragano mortale del 1954, grazie alla geniale ingegneria di Eiffel. Secondo la nostra analisi, l’uragano, che soffiava a una velocità di 140 km/h, potrebbe aver fatto oscillare la statua di 10 cm e la torcia di 18 cm. L’esplosione di Black Tom del 1916 causò gravi danni alla statua. L’esplosione fu registrata con una magnitudo di 5,5 della scala Richter e produsse enormi onde d’urto. Le schegge dell’esplosione causarono seri danni alla copertura della statua. È interessante notare che la torcia della statua rimase illuminata durante l’evento. Il vetro della torcia si frantumò. Il braccio e la struttura interna subirono danni significativi. Dopo la riparazione, le autorità decisero di chiudere permanentemente la galleria della torcia ai visitatori. Probabilmente temevano che la struttura riparata non fosse robusta quanto quella originale di Eiffel.

Ora rendiamo omaggio al signor Gustave Eiffel soffiando aria contro il suo progetto strutturale. È stato divertente osservare la flessione delle barre. Abbi cura di te. Arrivederci.