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STORIA DELLE STRUTTURE IN MURATURA IN ITALIA

STORIA DELLE STRUTTURE IN MURATURE STORIA DELLE STRUTTURE IN MURATURE

Sezione costruttiva monolitica Pantheon (Roma) Italy

STORIA DELLE STRUTTURE IN MURATURE

STORIA DELLE STRUTTURE IN MURATURE

Pantheon (Roma) Italy

http://www.youtube.com/watch?v=io_-1U0IXbU
http://it.wikipedia.org/wiki/Pantheon_(Roma)
http://www.youtube.com/watch?v=V0uskPYrpDk

Evoluzione delle costruzioni in muratura

La conoscenza dello sviluppo che ha caratterizzato le costruzioni murarie, non solo è presupposto essenziale alla progettazione dei nuovi edifici, ma costituisce bagaglio imprescindibile per chi debba intervenire sul patrimonio edilizio esistente con interventi di manutenzione, consolidamento, miglioramento o adeguamento.
Purtroppo, invece , lo studio delle antiche costruzioni sembra essere divenuto appannaggio solamente degli storici, mentre nella realtà gli ingegneri e gli architetti avrebbero molto da imparare in tale settore. La continua necessità di studiare e approfondire la concezione delle antiche strutture, prima di compiere su di esse interventi di qualsiasi genere, mi ha convinto di conoscere il passato delle costruzioni, per poter operare efficacemente nel presente e poter preservare gli antichi edifici per il futuro: un futuro nel quale le costruzioni in cemento armato, minate dal cancro dell'armatura, saranno destinate in gran parte a scomparire, mentre l'edilizia in muratura (vittoriosa nella battaglia della sopravvivenza) sarà destinata a un recupero sempre maggiore oltre che a un rinnovato interesse.

Origini della muratura

a muratura a secco

Le prime costruzioni lapidee furono ottenute sovrapponendo semplicemente pietre nella forma in cui si trovavano, ovvero così come si erano distaccate dai massi rocciosi effetto degli agenti atmosferici o degli apparati radicali della vegetazione. Essendo inizialmente i muri realizzati "a secco", e cioè senza impiego di malta, la stabilità della costruzione era affidata sia alla grandezza dei blocchi che alla loro regolarità, e risultava tanto migliore quanto maggiore era la superficie di contatto. In presenza di materiale "minuto" o di pietre arrotondate (come quelle di fiume) o fortemente irregolari, si rese necessario l'uso di un elemento complementare come il fango, che avesse funzione di connettore. Con il perfezionamento degli utensili, si capì che per conseguire maggiori superfici di contatto conveniva sbozzare le pietre manualmente, prima della messa in opera. Si capi che quanto più tali superfici, oltre che piane, erano orizzontali tanto più stabili risultavano i muri: fu naturale, pertanto, l'evoluzione verso la pietra squadrata la cui forma di parallelepipedi consentiva un perfetto contatto tra le pietre e la trasmissione delle sole componenti verticali delle forze di gravità.

I leganti

Il legante, inizialmente, fu costituito da fango di natura qualunque e, solo in seguito, da argilla; certamente, però, la natura dei luoghi fece sperimentare e adottare anche altri materiali: ad esempio, nell'area mesopotamica ricca di giacimenti petroliferi, già nel secolo XXI a.C. si utilizzava anche il bitume. Frequenti sono stati i ritrovamenti di malte di gesso utilizzate come legante, dagli egizi nel III millennio a.C. e dai greci in età ellenistica; tali malte, pur presentando una presa molto rapida, perdevano però capacità resistente alla presenza di umidità. I romani, invece, ne introdussero e codificarono l'uso quale legante allo stato puro (come dimostrano gli edifici di epoca repubblicana in opus quadratum). L'abbondanza di cave di calcare in Campania fece sì che, proprio in tale regione, si verificasse la prima diffusione delle malte di calce (così come testimoniano gli scavi di Pompei). Poiché queste ultime presentavano notevole ritiro, nuove miscele vennero confezionate impastando il grassello di calce con inerti: uno di questi fu la sabbia che aveva la stessa funzione sgrassante" già esercitata sulle argille, ovvero la funzione di evitare l'eccessivo ritiro e le conseguenti fessurazioni. Impiegando come inerte la pozzolana (così chiamata dalla località di Puteoli - oggi Pozzuoli - ove era reperita) già nel III secolo a.c. i romani ottennero in Campania malte talmente tenaci da sfidare i secoli, resistendo benissimo anche all'umidità, in virtù del fatto che la pozzolana trasformava la calce aerea in calce idraulica.

La muratura in pietre artificiali

Per pietre artificiali si intendono quelle confezionate attraverso l'agglomerazione di materiali sciolti. Circa la loro origine, non sussiste alcun dubbio che esse siano nate in quelle località ove mancavano le pietre naturali di grandi dimensioni ma erano presenti materiali argillosi: questi, modellati allo stato plastico quando erano saturi di acqua, mantenevano la forma allorché venivano fatti asciugare all'aria, dando luogo a zolle rigide. Per evitare le screpolature che si verificavano durante l'essiccazione dell'argilla cruda si pensò di combinarla con altri materiali aventi funzione di ridurre tale fenomeno . Un primo sistema si ritrova negli stessi scritti biblici, ove si narra che gli 5 impasti per la costruzione dei mattoni venivano "additavate" con paglia avente funzione sgrassante: questa, peraltro, conferiva al materiale una maggiore resistenza a trazione esercitando una funzione di armatura capillare e dando così vita agli antenati dei conglomerati fibro-rinforzati. Un altro inerte adoperato per limitare i fenomeni di ritiro fu, la sabbia. Le murature a base di argilla cruda potevano essere costituite, in definitiva da:
- un impasto di terreno argilloso e paglia tritata, detto torchi;
- un conglomerato di terreno argilloso e pietre, denominato pisé;
- mattoni crudi essiccati al sole (caratterizzati da maggiore leggerezza rispetto alle pietre naturali e da tempi rapidissimi di produzione e di posa in opera).
Fra queste tre tipologie, la seconda assume grande importanza in quanto rappresenta l'antenato del calcestruzzo. Il pisé era costituito da un impasto di terra e pietre costipato all'interno di casseforme in legno. Tale tecnologia costruttiva si differenziava completamente da quella delle murature in pietra, non solo in quanto impiegava un materiale decisamente più economico, ma soprattutto perché l'uso delle casseforme consentiva di modellare le forme più svariate. Il pisé, comunque, considerato troppo umile per le costruzioni in confronto alla nobile pietra da taglio, fu relegato tra i materiali poveri sino alla fine dell'ottocento, allorché fu diffusamente reintrodotto in Francia da Cointeraux, che suggerì di realizzare con tale tecnologia costruzioni rurali a prova di incendio e muri ondulati. Per evitare l'inconveniente che i mattoni crudi presentavano una consistenza bassa(plastica allorché venivano a contatto con l'acqua)si pensò di cuocere gli elementi, dando luogo alla cosiddetta terracotta. Inizialmente impiegata per le costruzioni stagne. Nella confezione di mattoni cotti vennero usati solamente sgrassanti minerali (come la sabbia), in quanto quelli vegetali (come la paglia) venivano distrutti durante la fase di cottura. E proprio per il fatto che la cottura comportava costi elevatissimi , la produzione di mattoni cotti fu limitata alle opere più importanti, perlomeno fino all'avvento delle moderne fonti di energia. Il mattone ebbe un campo di utilizzazione più ridotto di quello della pietra, innanzitutto perché presentava una resistenza minore ma anche perché, essendo la stabilità dei muri affidata al peso proprio e allo spessore, particolarmente nelle sollecitazioni da sforzo normale eccentrico, era preferibile impiegare materiali dotati di elevato peso specifico.

Origini delle costruzioni

Le costruzioni mesopotamiche

Verso 1'VIII millennio a.c., in Medio Oriente una comunità di uomini si insediava nel fertilissimo bacino mesopotamico compreso tra il Tigri e l'Eufrate: venivano, così, realizzati i primi villaggi costituiti da case che, in considerazione del materiale disponibile sul greto dei fiumi, erano edificate con mattoni di fango essiccato al sole, talvolta additavate con paglia. L'esigenza di realizzare opere di difesa meno vulnerabili di quelle ottenute con l'argilla cruda costrinse, successivamente, gli uomini a trasportare pietre dalle vicine montagne per costruire muri di cinta. Il più antico e famoso insediamento (8350 ed il 7350 a.C.) è quello di Tell-es-Sultan, rimasto famoso per le sue difese, costituite da un muro in pietra dotato di una torre circolare. Tra il 6250 a.C. ed il 5400 a.C. fioriva la città di Cata1 Huyuk che si estendeva per ben 130.000 mq, con case molto vicine tra loro. Tra il 4000 a.C. ed il 3500 a. C., i Sumeri si insediarono costruendo la mitica città di Babilonia. Nella città di Eriddu, a sud di Babilonia (oggi Abu Sahariana), è stato ritrovato un tempio del 3000 a.c. circa, realizzato con mattoni di fango, al disopra di una piattaforma in pietra. Le costruzioni destinate ad abitazione erano realizzate mediante murature di argilla o di mattoni semplicemente sovrapposti o, talvolta, collegati da strati di canne e bitume. Nel caso di palazzi nobiliari e di templi, le murature venivano rivestite da pietre naturali oppure da mattoni cotti o smaltati. Tra il 2180 a.c.. e il 2160 a.c.. veniva costruita, addirittura, una galleria in muratura (larga circa 4,50 m e alta circa 3,60 m) che sottopassaggi il fiume Eufrate.

Le costruzioni egizie

Circa 7000 a.c. sorgevano, nella valle del Nilo, i primi insediamenti stabili di popolazioni etiopiche, anche se si fa risalire alla seconda metà del V millennio a.c.. la costruzione corrente di abitazioni realizzate con l'impiego di mattoni di fango essiccati al sole. Il graduale passaggio dall'impiego dei mattoni crudi a quello della pietra naturale, ben più resistente e durevole, avvenne per motivazioni religiose, cercarono di realizzare gli edifici funerari e quelli destinati al culto. All'inizio del periodo arcaico (comprendente la prima e la seconda dinastia) le tombe dei re e dei nobili erano costituite da una buca scavata nella sabbia, al disopra della quale veniva costruita una sovrastruttura di fango e legno (mastaba), destinata a proteggere la salma. In seguito a successive evoluzioni le buche divennero camere, anche multiple, e le mastabe furono sostituite da grandi edifici di forma parallelepipedi, per la cui costruzione venivano impiegati mattoni crudi disposti su strati orizzontali. La pietra naturale veniva usata solamente, in forma triliti, per la realizzazione degli stipiti e degli architravi delle porte, oppure come rivestimento in lastre. Per analogia, appare lecito ritenere che anche gli edifici dell'epoca destinati ad abitazione presentassero sistemi costruttivi simili. Agli inizi dell'Antico Regno (2667-2648 a.c.) l'architetto Imhotep, operando una vera e propria rivoluzione nelle tecniche costruttive, introdusse l'uso della pietra da taglio. Egli progettò per il faraone Zoser della terza dinastia, il primo grande edificio costruito dall'uomo interamente in pietra squadrata: un'opera piramidale al centro di un vasto complesso funerario recintato da un muro fortificato anch'esso in pietra squadrata. Il pietrame adoperato era calcare: di qualità più tenera e porosa per il nucleo interno e di qualità più compatta e resistente per il rivestimento esterno. I
Faraoni della prima e seconda dinastia, aveva una forma piramidale a base rettangolare (contrariamente alle successive che avranno pianta quadrata) con superfici non lisce ma a gradini. La sua costruzione però, subì successive evoluzioni partendo da una originaria mastaba (alta solamente 8 m) e giungendo, attraverso successivi ampliamenti e soprelevazioni, sino all'altezza di 61 m per complessivi sei gradoni. La transizione da questo genere di piramidi a quelle con pareti lisce si ebbe attraverso molteplici modificazioni delle tecniche costruttive, quali riempimento dei gradoni e il loro rivestimento. Le malte erano composte da sabbia e gesso.

Le costruzioni megalitiche europee

Dall'Anatolia, giunsero i primi colonizzatori dell'Europa che, circa 6000 anni a.c., realizzarono villaggi costituiti da case semplici a pianta quadrata, con struttura in mattoni di fango essiccato. A datare dal 4500 a.c.. circa, numerosissimi sono (particolarmente in Spagna, in Francia e in Gran Bretagna) i luoghi nei quali furono realizzate le cosiddette opere megalitiche.
Le strutture rudimentali più elementari sono costituite dai menhir: pilastri isolati con significato religioso che raggiungevano pesi e altezze considerevoli (anche superiori ai 20 m): aveva così origine il primo elemento portante verticale, progenitore della colonna e del pilastro. Sovrapponendo a due elementi verticali distanziati una pietra orizzontale, era nato il famoso trilite, costruzione realizzata con tre pietre, di cui quella orizzontale era, talvolta, costituita da lastroni di dimensioni ciclopiche. La massima espressione architettonica del trilite sarà il Tempio.

Le costruzioni minoiche e micenee

Le popolazioni dell'Asia minore davano luogo alla nascita della civiltà egea, il cui inizio si fa risalire alla fondazione della città di Troia (avvenuta intorno al 3000 a.c.). Gli edifici erano di tipo pluricellulare essendo costituiti da numerose pareti, generalmente ortogonali tra loro, che delimitavano piccoli ambienti. La muratura era, di solito, costituita da blocchi di pietra calcarea disposti ordinatamente e collegati internamente da spinotti in legno, che conferivano alla muratura anche una certa duttilità. Spesso i blocchi squadrati erano posti perimetrali da intelaiature in legno, dando così luogo al progenitore di quel sistema antisismico che sarà il futuro sistema baraccato. L'architettura preminente fu caratterizzata dalla costruzione di palazzi reali, tra i quali quello di Cnosso la cui fondazione si fa risalire al 1800 a.C. Gli edifici, quasi sempre mutiliamo (fino a quattro livelli), poggiavano su letti di posa ottenuti artificialmente con materiali sciolti che finivano con l'esercitare la funzione di isolatori nei riguardi delle vibrazioni del suolo. Tra il 1500 a.c. e il
1000 a.c. si sviluppò la cosiddetta civiltà prebellica o micenea, che grande influenza subì dalla cultura egizia e da quella risina, al punto da essere considerata come il tramite fra la civiltà egizia e quella greca. Le costruzioni giunte sino ai giorni nostri sono costituite essenzialmente da mutazioni per la difesa di città come Micene, caratterizzate dalla semplice sovrapposizione di blocchi di pietra poggianti su piedritti monolitici, talora architettavi, costituenti una sorta di struttura ad arco. La tipologia più antica di muratura fu certamente quella ciclopica, realizzata mediante enormi massi irregolari o poligonali, integrati da pietre più piccole aventi la funzione di colmare i vuoti; una seconda tipologia fu quella costituita da pietre poligonali le cui superfici di contatto, però, venivano rettificate; un terzo tipo, certamente più evoluto, fu formato da pietre squadrate perfettamente sovrapposte. Quest'ultimo sistema costruttivo può, ancora oggi, essere ammirato osservando i ruderi della cinta muraria che proteggeva Micene e la sua celeberrima Porta dei leoni, che rappresenta il più brillante esempio di trilite il cui architrave (lungo 5 m, largo 2.5 m e spesso 1 m) presenta, addirittura, sezione variabile. E' interessante notare come la muratura al lato dei leoni che sovrastano l'architrave non gravi direttamente sul trilite, essendo realizzata da pietre disposte con piccoli sbalzi, ovvero dal sistema costruttivo poi adottato nelle Tolosa. Le pietre utilizzate per la costruzione dei palazzi erano appena sbozzate, al contrario di quanto si riscontra nella reggia di Cnosso, ma anch'esse erano spesso collegate da perni di legno.

Le costruzioni greche

La civiltà greca nella quale si può distinguere:

  • un primo periodo, detto arcaico (700-450 a.c.), che ebbe come poli Sparta e Atene e
    fu caratterizzato dalla nascita del tempio;
  • un secondo periodo, detto aureo (450-430 a.c.), caratterizzato dalla costruzione del
    Partenone;
  • un terzo periodo, detto transitorio (430-306 a.c.);
  • un quarto periodo, detto ellenistico (306-50 a.c.).

Come l'architettura preistorica era stata caratterizzata dal trilite, così quella classica lo fu dalla colonna e dall'architrave. L'architettura greca fu segnata, essenzialmente, dalla costruzione di templi, inizialmente in legno e successivamente in muratura costituita da pietre squadrate e ben organizzate. Furono comuni all'architettura minoica sia la presenza di piani di posa degli edifici realizzati con materiali sciolti, che i collegamenti tra le pietre. Nel 480 a.c. da Arato veniva costruito un ponte in muratura sull' Ellesponto che superava una luce di 1250 m circa.

Le costruzioni etrusche

La civiltà etrusca, sviluppatasi in Toscana tra 1'VIII ed il I secolo a.c. in seguito all'insediamento di popolazioni provenienti dall'Asia Minore. L'architettura si articolò, fondamentalmente, nella costruzione dei muri di cinta delle città (che venivano realizzati a secco mediante blocchi squadrati di tufo o pietre calcaree poligonali) e nella costruzione di edifici pubblici o dedicati al culto. Proprio nell'ambito dell'edilizia funeraria si rinvengono interessantissimi esempi di costruzioni del VI secolo a.c., aventi forma rettangolare (le cui pareti sono realizzate con blocchi parallelepipedi ben squadrati posti in opera con sistema triliti) oppure di forma circolare (le cui coperture sono costituite da pietre di tufo squadrate aggettanti secondo cerchi concentrici).

Le costruzioni romane

I Romani, pur essendo migliori ingegneri dei Greci, operavano anch'essi su basi sperimentali e intuitive: nonostante ciò, le loro opere come fortificazioni, acquedotti e ponti, essendo dotate di elevati coefficienti di sicurezza, raramente crollarono; solo per gli edifici, che in seguito al forte inurbamento di epoca imperiale (dal 27 a.c..) ebbero un notevole sviluppo verticale. L'architettura romana derivò, inizialmente, da quella greca e da quella etrusca alle quali furono apportate, nel tempo, radicali trasformazioni sostituendo alle travi gli archi, ai tetti le volte e introducendo una serie vastissima di sistemi costruttivi dei muri. Grossa diffusione ebbe, presso i romani, la costruzione di abitazioni cosiddette cieli, anche se gli stessi divennero celebri nei secoli come costruttori di ponti e strade e per la realizzazione di acquedotti.
Per quanto riguarda le murature in pietra naturale, queste venivano realizzate, o utilizzando elementi lapidei per l'intero spessore, oppure creando due paramenti all'interno dei quali veniva effettuato un getto di conglomerato. Le pietre da taglio adoperate erano, essenzialmente, il tufo e il travertino. Le superfici di contatto superiore e inferiore venivano levigate per garantire una uniforme trasmissione degli sforzi tra elementi sovrastanti e sottostanti, mentre le superfici rimanenti non subivano alcuna particolare lavorazione. Il collegamento tra i diversi elementi lapidei non era quasi mai costituito da malte ma da grappe, inizialmente lignee e successivamente metalliche, per evitare i dissesti dovuti ad azioni sismiche o a cedimenti di fondazione.
Per quanto attiene le costruzioni in pietra artificiale, l'abbondanza di argilla nei dintorni di Roma fece sì che anche i mattoni fossero piuttosto diffusi, con funzioni essenzialmente decorative. Tutto il periodo repubblicano fu caratterizzato dall'uso di mattoni crudi di argilla con funzione portante, mentre nell'età imperiale questi furono adoperati quasi esclusivamente con funzione di cassaforma: per i muri di maggiore spessore, il puntellamento esterno dei paramenti era integrato da archi interni di alleggerimento, necessari a sopportare l’azione dei conglomerati durante il tempo di presa. Le costruzioni in mattoni cotti portanti ebbero grande sviluppo con l'avvento dell'Impero Romano di Oriente. Le malte adoperate dai romani possedevano elevata resistenza a compressione essendo confezionate e dosati secondo rigide proporzioni.
Per avere un quadro chiaro e completo dei sistemi di costruzione delle murature romane si ritiene opportuno riassumere le caratteristiche delle principali tipologie:

Opus siliceum:

muratura a secco, realizzata con grandi blocchi in pietra di forma poligonale accuratamente messi in opera (mura ciclopiche o pelasgiche), che venne adoperata principalmente per manufatti di difesa o per muri di sostegno.

Opus quadratum:

muratura a secco, realizzata con grandi blocchi squadrati di forma parallelepipedi (quasi sempre in tufo), disposti secondo filari orizzontali (tipologia molto diffusa a Pompei tra il VI e il V secolo a.c. con impiego di materiali tifoidi e di arenarie); sino all'avvento della muratura concreta, le pietre occuperanno l'intero spessore del muro per divenire, poi, solo paramenti esterni di contenimento del riempimento; i primi muri in opera quadrata risalgono agli inizi del IV secolo a.c. (mura serviate).

Opus spicatum

Muratura costituita da corsi orizzontali di pietre disposte a spina di pesa,. poste in opera invertendo il verso per ogni filare e interrompendolo con uno strato di pietre orizzontali; tale tipologia fu utilizzata, soprattutto, nelle fondazioni e nei basamenti.

Opus africanum:

Muratura costituita da grandi pilastri irregolari, realizzati con blocchi africana verticali e orizzontali sovrapposti aventi funzione portante, e da un riempimento di piccole pietre squadrate; tale tipologia detta anche a telaio risale al IV secolo a.c. e si ritrova a Pompei.

Opus craticium:

Muratura di tipo misto costituita da una intelaiatura in legno (generalmente a maglie rettangolari con pali e correnti, ma dotata anche di diagonali nelle zone sismiche) i cui riquadri erano riempiti con piccole pietre e malta; gli unici esempi ben conservati si ritrovano a Pompei e ad Ercolano, dove con tale tipologia si realizzavano tutti i tramezzi interni e le murature esterne al disopra del piano terreno; tali muri, leggeri sia per i materiali adoperati che per il ridotto spessore (20 cm circa), risultavano particolarmente indicati per gli edifici mutiliamo e per l'impiego in zona sismica.
Questa tipologia costruttiva, antenata delle strutture intelaiate, è stata diffusamente impiegata, nel cinquecento e nel seicento, in Francia, in Inghilterra e in Germania; ad essa fu ispirato il sistema baraccato adottato nelle zone sismiche sin dal XVII secolo, che sopravvive tutt'oggi nei centri minori.

Opus caementicium:

Conglomerato di pietrisco e malta di calce.

Opus incertum:

muratura a sacco con paramenti esterni in pietra da taglio poliedrica e nucleo interno in pus caementicium, ovvero in conglomerato; tale tipologia, con pietre piuttosto regolari, si ritrova a Pompei già nel III secolo a.c. (con l'impiego di materiali vulcanici e di arenaria) e durerà sino alla fine della Repubblica, quando sarà soppiantata dall'opus reticulatum; fu adoperata specialmente per la costruzione di muri di cinta, costruzioni rurali e templi.

STORIA DELLE STRUTTURE IN MURATURE
MURATURA A SACCO CON RIEMPIMENTO DI CALCESTRUZZO
STORIA DELLE STRUTTURE IN MURATURE

Opus reticulatum:

muratura a sacco ottenuta realizzando due paramenti esterni, costituiti da cubetti in tufo posti in opera con inclinazione di 45°, e gettando all'interno un nucleo di conglomerato; tale tipologia fu diffusa tra il I secolo a.c. e il I secolo d.C..

Opus mixtum:

muratura a sacco ottenuta realizzando due paramenti esterni, costituiti da fasce di pus reticulatum listate o incorniciate da mattoni, e gettando all'interno un nucleo di conglomerato; tale tipologia si ritrova nella residenza imperiale di Villa Jovis a Capri.

Opus vittatum:

Muratura a sacco con paramenti esterni, costituiti da blocchi di tufo (tuteli di dimensioni 10-20x 10-12 cm2) disposti su filari orizzontali, e nucleo interno in conglomerato; tale tipologia si diffuse dopo l'età auguste.

Opus latericium:

Muratura costituita da mattoni crudi (lateres) professional essay.

Opus testaceum:

muratura a sacco con paramenti esterni costituiti da mattoni (sfalsati) e nucleo interno in conglomerato; le prime grandi costruzioni realizzate con tale tipologia risalgonoall'età di Tiburio; in virtù della regolarità degli elementi e della loro semplice produzione le costruzioni furono notevolmente diffuse.
Numerose notizie sui criteri costruttivi adottati dai romani ci sono pervenute attraverso
il manoscritto del celeberrimo De Architectura, scritto da Marco Vitruvio Pollione tra
il 25 ed il 23 a.c..

Le costruzioni dal Medioevo al XVIII secolo

Nel primo Medioevo, a fronte di una generale decadenza culturale, gli artigiani delle costruzioni fecero notevoli progressi nella costruzione di edifici per il culto, unica attività promossa e sostenuta in tale periodo storico, insieme a castelli e muri di cinta.
Nell'Impero Romano d'Oriente l'architettura bizantina conservò il sistema costruttivo romano, seppur impiegando malte aeree applicate in strati dì maggiore spessore; con il procedere del tempo, però, si diffuse sempre più l'uso delle murature piene e non più a sacco. Nell'architettura bizantina si fece largo uso di murature in piccoli blocchi di pietra listata con mattoni e matte sabbia e coccio pesto. Nell'architettura cristiana le murature erano costituite (come quelle romane) da elementi eterogenei, ma mutavano procedimenti costruttivi ed i materiali componenti: veniva, infatti, realizzato prima un nucleo di muratura, quasi sempre caotica, composta da pietrame informe di varia pezzatura e da residui di laterizi; solamente quando questo si era assestato, si eseguivano i due paramenti esterni in pietrame squadrato o in laterizio. Le costruzioni furono caratterizzate dall'impiego di materiali generalmente provenienti dalla demolizione di altre opere e dall'uso di matte aeree poco resistenti..
I castelli continuarono ad essere costruiti secondo i canoni dell'architettura massiccia romana, attraverso una tecnica costruttiva basata sull'uso di pietre piccole e di grandi volumi di malta. Nel periodo che va dal IX al XIII secolo, un notevole impulso al risveglio di tutte le attività (anche tecniche) fu determinata dalla nascita dei Comuni e di nuovi centri di potere che promossero, peraltro, il rifiorire delle vecchie corporazioni. Sotto l'aspetto tipologico, le murature, continue fino all'architettura romanica, cominciarono a subire uno svuotamento caratterizzato dall'apertura di frequenti vani che, riducendo sempre più le sezioni resistenti, individuavano zone di maggiore concentrazione delle tensioni ove si rendeva necessario l'impiego di materiali dotati di resistenza più elevata. Tale tendenza si accentuò sempre di più fino a evidenziare, con l'avvento dell'architettura gotica nel XIII secolo, una prima distinzione tra struttura portante e struttura portata cui corrisponderà, generalmente, un differente impiego di materiali: pietra da taglio per le membrature sotto sforzo, laterizi o pietrame squadrato per le tamponature. Le cattedrali gotiche sorte in Italia, in Francia e in Germania furono caratterizzate da pilastri polittici e da volte ogivali a crociera, con costoloni diagonali, che rappresentarono una radicale innovazione in campo architettonico. Con il maggiore impiego degli archi, soprattutto rampanti, cominciò ad apparire un elemento strutturale nuovo, in grado di assorbire le spinte alle imposte estreme: il contrafforte in muratura. Tale periodo edilizio fu contrassegnato anche da un'altra tipologia architettonica nuova: i campanili, torri molto snelle la cui statica presentava problemi strutturali nuovi rispetto alle altre opere. Solamente nel secolo XIII si verificò un ritorno agli edifici in muratura, imposto dall'esigenza di porre rimedio alle vaste distruzioni causate dai frequenti incendi. Nel secolo XVII a seguito degli incendi distruttivi che colpirono alcune grandi capitali europee, come Mosca nel 1648 e Londra nel 1666, fu ulteriormente promossa la costruzione di edifici in muratura in luogo di quelli in legno writing service.

La "rivoluzione" nelle costruzioni

La cosiddetta Rivoluzione industriale caratterizzò gli ultimi decenni del secolo XVIII e la prima metà del secolo XIX. Una rinnovata visione strutturale, l'edificio non veniva più riguardato come insieme di elementi ma come organismo unitario, inteso a trasferire i carichi dalla struttura in elevazione a quella di fondazione. La nascita di materiali non naturali, resistenti a trazione oltre che a compressione, mentre consentiva nuovi modelli di calcolo e nuove tipologie strutturali, segnava il tramonto dell'egemonia della Muratura che per tanti secoli aveva dominato, praticamente incontrastata, il mondo delle costruzioni.
Una modificazione della struttura resistente, già nell'ambito delle stesse costruzioni lapidee, consistette nel sostituire gli elementi bidimensionali (costituiti dalle murature portanti) con elementi monodimensionali (costituiti da pilastri in muratura, di pietre spesso artificiali) che, particolarmente per gli edifici delle grandi periferie urbane destinati alla locazione, consentivano una maggiore flessibilità dei distributivi interni. Aveva, così, inizio quella distinzione tra strutture verticali portanti e portate che nel tempo si sarebbe sempre di più accentuata, sino a divenire caratteristica degli edifici in conglomerato cementizio armato e di quelli in acciaio. Un esempio di struttura portante con elementi monodimensionali in muratura è rappresentato dagli edifici progettati nell'ottocento da Alessandro Antonelli, nel quale i carichi verticali erano sopportati da pilastri e da archi ribassati (con spinte eliminate da catene immerse nel tessuto murario), mentre le azioni orizzontali erano fronteggiate da impalcati a volta, sempre in laterizio.

Tipologie edilizie dell’Italia Centrale e Meridionale

Le caratteristiche tipologiche dell'impianto urbanistico e dell'edilizia abitativa di innumerevoli Comuni dell'Italia Centrale e Meridionale, sono condizionanti per corrette scelte progettuali, volte al loro restauro e adeguamento. Cosicché, con la semplice elencazione di queste caratteristiche, possono essere introdotte in modo convincente le tipologie ottimali di intervento, chiarendo motivazioni e significato del sistema tecnologico proposto.
a) Lo schema strutturale riconoscibile negli edifici di abitazione ad ossatura muraria, è quello di trave tozza, a sezione pluriconnessa, ad asse verticale, lunghezza pari all'altezza dell'edificio, e sezione trasversale coincidente con la pianta dello stesso.
In detta pianta, i vari ambienti concorrono a costituire la forma "multi-cellulare", con setti di separazione e di contorno realizzati dalle pareti murarie; la struttura scatolare,
nel suo complesso, si può considerare generata dall'assemblaggio di elementi piani
(solai e pareti murarie) collegati lungo i bordi; i solai sono lastre orizzontali che chiudono più volte ogni singola cella, assicurandone la indeformabilità sotto carico.
Le pareti murarie si intersecano lungo gli spigoli verticali, punti nodali della sezione trasversale della trave pluriconnessa. I sovraccarichi verticali, che i solai riportano sui muri, si compongono con i carichi fissi, in una risultante generalmente non passante per il baricentro della sezione resistente orizzontale. La trave, che è una mensola con incastro al suolo, è quindi soggetta a sforzo normale eccentrico.
L'eccentricità cresce in presenza di forze orizzontasi, dovute al vento o a forze di massa conseguenti ad accelerazioni da sisma, e che danno luogo anche a sforzi taglianti e torcenti, il rapporto tra dimensione "della base e altezza fa rientrare generalmente questo schema di trave tra quelle definibili "tozze". (Solo per edifici a torre o per campanili, ci si potrebbe imbattere in travi snelle). Per questo motivo gli edifici scatolari in presenza di accelerazioni sismiche, vedono prevalere, come in tutte le travi tozze, gli effetti della caratteristica tagliante. Una verifica a sforzo normale e flessione, comunque, è immediatamente conducibile, perché la pluriconnessione non complica affatto, come è ben noto, lo studio di questo caso di sollecitazione. La verifica a taglio, invece, presuppone la preventiva determinazione del "centro di taglio" e non può fare a meno di considerare gli effetti, spesso determinanti, dalla presenza di vani. (Porte e finestre). Si tratta comunque di schemi poco vulnerabili alle azioni orizzontali, purché sia garantita l'efficienza delle singole lastre e dei loro mutui collegamenti. Ma spesso le impreviste e abnormi sollecitazioni dovute al sisma, che hanno trovato strutture già indebolite da fatiscenze fisio-logiche per degrado nel tempo, hanno comportato distacchi, lungo gli spigoli verticali, delle pareti contigue verticali. Questo venir meno dì collegamenti essenziali, per il comportamento monolitico del complesso scatolare pluricellulare, è intollerabile per la conservazione dell'immobile. Altrettanto grave è la sconnessione lungo gli attacchi degli orizzontamenti ai muri.
Anche i solai, frequentemente con orditura principale in travi di legno e secondaria in assito o panconcelli, sono poco rassicuranti quali elementi-lastre irrigidenti orizzontali; le travi sono spesso deteriorate, incurvate e presentano spaccature longitudinali.

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Muri e pareti di calcestruzzo isolato e non isolato.

Questa tecnica costruttiva, economica e versatile, si basa sull’uso del conglomerato cementizio, che può essere utilizzato oltre che per pilastri e travi anche per muri, sia portanti che divisori o di tamponamento. Nella realizzazione dei muri bisogna tener presenti le particolari caratteristiche del materiale e principalmente: la notevole dilatazione, il ritiro e la permeabilità. Il calcestruzzo è ottimo e soprattutto economico per i muri di sostegno, di grandi spessori, potendosi gettare con casseforme modulari sistema costruttivo casseforme per calcestruzzo di polistirene espanso in blocchi cassero "a perdere" termoacustico EPS SmartBlockPlus ™ ICF o recuperabili in lamiera di acciaio per le murature in fondazione. Nell’uso del calcestruzzo è sempre opportuna la posa in opera di una armatura di ferri di piccolo diametro. Più difficile risulta realizzazioni di pareti sottili a faccia vista, le quali sono più soggette a fessurazioni dovute al ritiro e alla dilatazione, e necessitano quindi di una adeguata armatura (tipo rete elettrosaldata). Questa problematica dovuta alle fessurazioni causata dal ritiro e dalla dilatazione viene totalmente assolta se il calcestruzzo amato se lo stesso viene versato all’ interno delle cavità delle murature composte dall’ innovativo sistema costruttivo casseforme per calcestruzzo di polistirene espanso in blocchi cassero "a perdere" termoacustico EPS SmartBlockPlus ™ ICF sistema che offre una maturazione naturale nei 28 gg e raggiungendo un circa 50% di resistenza strutturale a torsione e flessione sotto le azioni di un sima o a carichi verticali improvvisi a cui e soggetta una muratura o struttura.

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SEZIONE SISTEMA COSTRUTTIVO MONOLITICO CON CASSEFORME ISOLANTI EPS SmartBlockPlus ™ ICF & SOLAI EPS SmartFloorPlus ™ PER MURATURE ANTISISMICHE

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SETTI IN CALCESTRUZZO ARMATO SENZA ISOLAMENTO TERMICO INTEGRATO

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A. Parete semplice per realizzare dei divisori interni:B-C Pareti doppie per interni o per tamponamenti esterni .isolate termicamente e acusticamente,se necessario,con due tavolati di elementi forati di laterizio di uguale o diverso spessore

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A controparete in elementi forati per murature portanti o setti in C.A:B-c Pareti doppie per tamponamenti esterni con tavolato interno in elementi forati

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LA LEZIONE DEGLI ANTICHI ROMANI: DURABILITÀ E SOSTENIBILITÀ DELLE
OPERE ARCHITETTONICHE E STRUTTURALI

M. COLLEPARDI
Facoltà di Ingegneria Civile “Leonardo da Vinci” Politecnico di Milano

RIASSUNTO

Gli argomenti della durabilità e della sostenibilità nelle moderne costruzioni, cioè di opere che durino per una lunga vita di servizio e che siano compatibili con il rispetto ambientale, sono temi di grande attualità.
L’esame della storia delle costruzioni dell’epoca Romana consente di trarre utili insegnamenti su questi argomenti. A questo scopo nell’articolo sono analizzati tre case history che includono:

  1. un’opera architettonica come il Pantheon a Roma;
  2. un’opera di ingegneria strutturale come l’acquedotto che attualmente funge da
    ponte stradale a Nimes, in Francia;
  3. un sito archeologico situato a Cosa, sull’Argentario, in Toscana.

INTRODUZIONE

Una delle ragioni del successo dell’Impero Romano nell’espandersi fino ai confini del mondo da loro conosciuto era anche dovuto, in gran parte, alla loro grande abilità di costruire strade, ponti, acquedotti ma anche templi e monumenti bellissimi.
Le ragioni per riflettere sulla lezione dei Romani mi vengono anche suggerite da due temi di grande attualità nella ricerca scientifica e tecnologica nel settore dei materiali da costruzione: la durabilità e la sostenibilità delle strutture in calcestruzzo nell’architettura e nell’Ingegneria civile. Il suggerimento nasce dalla considerazione che questi temi – ancorché mai esplicitamente menzionati con questi termini nella letteratura antica, da Plinio il Vecchio e Vitruvio – siano in realtà ben presenti nel modo di concepire il costruito da parte dei Romani, come cercherò di dimostrare in questo articolo.

IL CALCESTRUZZO DEI ROMANI

La calce, più esattamente la calce idrata – Ca(OH)2 – è un legante aereo, in quanto mescolato con acqua indurisce solo all’aria per formare carbonato di calcio: Ca(OH)2 + (aria) CO2 _ CaCO3 +H2O [1]
Soprattutto in passato la calce idrata veniva utilizzata in forma di “grassello” che chimicamente è una miscela di Ca(OH)2 ed acqua, ottenuto “spegnendo” la calce viva (CaO) con un quantitativo di acqua in eccesso rispetto a quello richiesto per ottenere la calce idrata Ca(OH)2. Sebbene ci siano testimonianze (Plinio il Vecchio) che gli Egiziani conoscessero il modo di produrre la calce, tuttavia essa fu largamente impiegata solo successivamente dai Greci e soprattutto dai Romani.
Inizialmente fu impiegata sotto forma di malta aerea capace di indurire solo all’aria, mescolando calce idrata, acqua e sabbia normale. Successivamente si scoprì che sostituendo la sabbia normale con una sabbia di origine vulcanica (tipo quella esistente presso Pozzuoli, pulvis puteolana, la malta diventava idraulica, era in grado, cioè, di indurire anche sotto acqua e di raggiungere una maggiore resistenza meccanica. In questo contesto, si potrebbe definire pozzolanica una sabbia capace di trasformare una malta da aerea in idraulica nonostante il legante impiegato (calce) sia di per sé stesso aereo. L’effetto è fondamentalmente dovuto alla presenza, nella pozzolana, di silice (SiO2) ed allumina (Al2O3) reattive nei confronti della calce per il loro stato amorfo e vetroso si otteneva lo stesso effetto sostituendo la sabbia normale con argilla cotta macinata nota come coccio pesto (mattoni o tegole finemente macinate). Sia la sabbia di origine vulcanica (pozzolana naturale) che il coccio pesto (pozzolana artificiale) hanno la capacità di reagire con la calce trasformandola in alluminati di calcio idrati (C-A-H) e, soprattutto, in un idrosilicato di calcio (C – S – H) capace di produrre una maggiore resistenza meccanica e di indurire sotto acqua:
Ca(OH)2 + SiO2 + Al2O3 + H2O _ C – S – H + C –A – H [2]
In particolare dopo la scoperta del comportamento idraulico da parte di miscele di calce e pozzolana, iniziò l’uso della calce per produrre calcestruzzi mescolando calce, sabbia pozzolanica, acqua e rottami di mattoni o più frequentemente di pietra. Le murature in calcestruzzo sono state ampiamente costruite nell’antichità e sono citate nelle opere di Plinio il Vecchio (“Storia Naturale”) e di Vitruvio (“De Architectura”). Il calcestruzzo (opus caementitium) era costituito da rottami di pietra o mattoni,mescolati con calce, sabbia ed acqua; nelle opere idrauliche la sabbia veniva sostituita dalla pozzolana naturale o dal cocciopesto. Il rottame di pietra usato per confezionare il calcestruzzo, veniva indicato in latino, anche da Livio e Cicerone, con il termine di “caementum” dal verbo “caedo” che significa “taglio in pezzi”, da cui deriva anche l’italiano “incido” (cioè
“taglio dentro”). Val la pena di segnalare, secondo Goria (2), la curiosa trasformazione etimologica di “caementum” che, divenuto “cementum” nel passaggio dal latino classico a quello volgare, conservò originariamente il significato di “rottame di pietra”,, per poi assumere, attraverso un tipico processo di sineddoche, il significato di tutto il conglomerato formato, cioè, da acqua, legante, sabbia e rottame di pietra, cioè quello che oggi è definito “calcestruzzo”. In sostanza si indicò a lungo, fino al Medioevo, con il termine “cemento” quello che oggi è correttamente indicato con il nome di “calcestruzzo”. Solo alla fine del diciottesimo secolo, i vocaboli italiani “cemento” e “calcestruzzo” assunsero l’attuale significato di legante e conglomerato.
Per gli amanti della glottologia può essere interessante conoscere l’etimologia di “calcestruzzo”: esso deriva dal latino “calcis structio”, cioè struttura a base di calce; divenne poi “calcestrutto” ed infine “calcestruzzo”. Anche il vocabolo inglese molto noto ed elegante di concrete (calcestruzzo) viene dal latino “concretum”, ma presenta, rispetto al nostro “calcestruzzo”, una origine etimologica meno sofferta e più lineare. Cicerone scriveva infatti “concretum corpus ex elementis” che significa “corpo composto di elementi diversi” che include appunto il significato di “conglomerato”, talvolta usato in italiano in luogo del vocabolo “calcestruzzo”.
Nella maggior parte delle opere dei Romani, il calcestruzzo fu in realtà impiegato come riempimento tra i paramenti esterni in mattoni o in pietra che fungevano come casseforme permanenti (Figura 1). Infatti, nelle antiche costruzioni in calcestruzzo, i paramenti in mattoni o in pietre squadrate, che fungevano da casseri permanenti, venivano rapidamente riempiti di malta nella quale venivano poi conficcati a mano, più o meno regolarmente, i rottami di pietra e mattoni.
La scoperta della pozzolana segnò un rivoluzionario progresso nelle antiche costruzioni in calcestruzzo. Scrive Vitruvio nel capitolo VI del secondo dei suoi dieci libri sull’Architettura che la pozzolana di Baia o di Cuma “fa gagliarda non solo ogni specie di costruzione ma particolarmente quelle che si fanno in mare sott’acqua” (4).
La capacità del calcestruzzo di calce-pozzolana non solo di indurire all’interno di casseforme impenetrabili all’aria, ma anche e soprattutto sott’acqua, era ben nota a Vitruvio che, nel capitolo XII del quinto libro (4), a proposito delle costruzioni dei porti, scrive: “Queste costruzioni nell’acqua così sembrano doversi fare: si prenda l’arena da quelle regioni che da Cuma si estendono fino al promontorio di Minerva (“pozzolana” n.d.a.) e si adoperi in modo che nella miscela due parti di arena corrispondono ad una di calce. Indi nel luogo, che sarà stato stabilito, si calino dentro l’acqua cassoni senza fondo formati con travicelli e legami in legno rovere, e fortemente si fissino con ritegni: di poi con rastrelli si eguagli e si spur ghi quella parte di fondo di mare che rimane dentro i medesimi, indi vi si gettino
cementi (“rottami di pietre” n.d.a.) mescolati con la miscela formata come di sopra si è scritto, fintantoché venga riempito di costruzione il vuoto interno dei calcestruzzi”.
Con la caduta dell’Impero Romano, soprattutto lontano da Roma, iniziò un lento ma inesorabile declino nelle qualità delle costruzioni e si è molto discusso fino alla metà del diciottesimo secolo (2) su quale fosse il segreto che i Romani possedevano per la produzione del loro durabile calcestruzzo.

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Figura 1. Esempio di calcestruzzoromano gettato tra paramenti in mattoni.

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Figura 2. Schema della sezione della cupola del Pantheon ROMA ITALY

In realtà il segreto,tutt’altro che nascosto, era rintracciabile tra le righe delle opere di Vitruvio. E’ già stato menzionato il brano di Vitruvio sull’importanza dell’impiego delle pozzolane, ma val la pena ancora di citare altri brani tutti presi dal secondo dei suoi dieci libri, quello dedicato alle caratteristiche dei materiali, per garantire il successo nella costruzione.
A proposito della sabbia Vitruvio scrive (6): “Nelle costruzioni fatte con cementi (nota: con rottame di pietra, cioè nelle costruzioni in calcestruzzo) devesi in primo luogo aver cura di trovar l’arena che sia atta al mescolamento della materia e che non sia commista alla terra…… Fra tutte sarà ottima quella, che sfregata colle mani, cigola; quella ch’è terrosa manca d’asperità; però se sparsa sopra una bianca veste, poi scossa e scrollata non lascerà macchia né terra attaccata sarà pure idonea…. La sabbia marina poi ha questo di più, che i muri quando sarà tirato sopra di quelli l’intonaco, trasudando e salsedine, si dissolvono” (e per questo nel primo libro Vitruvio consiglia di lavare con acqua fluviale la sabbia marina). Non sono questi preziosi suggerimenti per i materiali destinati alle costruzioni durabili ?
A proposito della calce scrive Vitruvio (4): “Avendo spiegato i diversi generi dell’arena, si dee porre in opera tutta la diligenza intorno alla calce affinché sia cotta di pietra bianca o di selce; e quella che sarà di pietra più compatta e più dura sarà utile nella fabbricazione (del calcestruzzo) quella di pietra porosa nell’intonacato”. Vale la pena di sottolineare che le indicazioni sulla compattezza e sul colore bianco della pietra da cuocere indirizzassero i calcis coctores verso la scelta di una pietra che oggi noi sappiamo essere di calcare puro, e quindi verso un alto contenuto di CaO nel prodotto della cottura e verso un’elevata grassezza della calce spenta, Ca(OH)2; al contrario la presenza di impurità, che rendevano il calcare poroso e colorato, finivano con il diminuire il contenuto di CaO nella pietra cotta e, quindi, con l’aumentare la magrezza della calce spenta. E per non lasciare dubbi sulla qualità della calce Vitruvio suggerisce ancora (4): “Quando poi sarà fatta la macerazione (“spegnimento” n.d.a.) e diligentemente preparata per l’opera, si prenda un’ascia, e come si fende il legname, così si faccia alla calce macerata nella vasca: se coll’ascia si incontreranno sassolini (nota: noi oggi sappiamo che i “sassolini” erano in realtà dovuti ad un eccesso di cottura del CaO) non sarà ben macinata; se si estrarrà fuori il ferro asciutto e netto indicherà essere la calce magra e secca; se poi rimarrà attaccata intorno al ferro a guisa di glutine, indicherà essere grassa e ben macerata, e sarà ciò prova più che sufficiente per crederla ben preparata”.
Ed, inoltre, a proposito delle proporzioni nelle malte Vitruvio suggeriva (4): “Quando la calce sarà estinta, allora si mescoli alla materia in guisa che, se l’arena fosse fossile, si confondono tre parti di questa ed una calce. Se sarà fluviale o marina una di questa con due di arena e così vi sarà giusta proporzione del miscuglio. E se nella fluviale o marina si aggiungerà una terza parte di mattone pesto e vagliato, ciò formerà la composizione della materia ancora migliore per l’uso”.
Per la confezione del calcestruzzo Vitruvio suggerisce: pezzi di tufo con una malta costituita da pozzolana (2 parti) e calce (1 parte); per i pavimenti: 3 parti di rottami di mattoni ed una parte di calce oppure cinque parti di pietra frantumata (per dimensione contenibile in una mano) con due parti di calce; oppure ancora: due parti di pietra frantumata con una parte di cocciopesto ed una parte di calce. Ed, infine, a proposito della messa in opera, sia Vitruvio che Plinio il Vecchio, nella sua “Storia naturale”, raccomandano di battere e costipare tanto le malte degli intonaci quanto i calcestruzzi soprattutto nelle fondazioni con l’uso di mazze di ferro
(2), la qualcosa evidenzia quanto fosse importante, per la buona riuscita della costruzione, l’impiego di malte e calcestruzzi con la minore quantità di acqua possibile. Il declino della qualità nelle costruzioni iniziata con la caduta dell’impero Romano e proseguito per tutto il Medioevo può essere spiegato non già sulla base di un segreto non tramandato ma piuttosto per aver disatteso le raccomandazioni di Vitruvio. Ed infatti le fornaci di calce inizialmente molto curate nei dettagli costruttivi furono sostituite da rudimentali forni di campagna che generavano molto In cotto nella calce; furono sempre più impiegate sabbie sporche ed inquinate da argilla; si abbandonò l’uso della pozzolana vulcanica e del cocciopesto; ed infine si trascurò la tecnica di costipare adeguatamente malte e calcestruzzi confezionati con poca acqua.
Con il risveglio umanistico, in particolare dopo il quattordicesimo secolo, si tradussero e si rilessero i testi latini di Plinio il Vecchio e di Vitruvio del quale fu tradotta in italiano la sua opera (dal latino tramandata da Giovanni Sulpicio da Veroli) per la prima volta nel 1484 a Venezia in un’edizione priva di disegni e con non pochi errori nel testo. Nel 1511 il domenicano Giovanni Monsignori, più noto come Fra Giocondo, curò una riedizione dell’opera di Vitruvio corretta e ricca di illustrazioni, cui seguirono numerosissime altre traduzioni fin quasi alla fine dell’800 tra le quali quella qui utilizzata per le citazioni in italiano (4).

ALCUNI ESEMPI ISTRUTTIVI DI COSTRUZIONI

Di seguito sono illustrati tre esempi di costruzioni romane in calcestruzzo dove appaiono evidenziati i concetti di durabilità e sostenibilità; si tratta di una costruzione architettonica (il Pantheon di Roma), di un’opera dell’ingegneria idraulica
(l’Acquedotto di Nimes in Francia) e di un’opera marittima (il Porto di Cosa sull’Argentario).

Il Pantheon

Oltre ad essere un capolavoro dell’Architettura mondiale, per la bellezza della forma, l’arditezza della tecnica costruttiva, l’illuminazione straordinaria all’interno del monumento, è la costruzione dell’antica Roma conservatasi più intatta fino ai giorni nostri. Non credo si possa citare al mondo un’opera in calcestruzzo più durabile del Pantheon.
Fu costruito in soli 7 anni con Adriano Imperatore dal 118 al 125 d.C. edificando una cupola semisferica su una precedente costruzione eseguita circa un secolo prima da Marco Agrippa figlio di Lucio, come appare scritto sul frontone del portico.
L’arditezza della costruzione sta soprattutto nella cupola in calcestruzzo del diametro record di 43,3 m (più grande di quello della cupola della Basilica di San Pietro) costruita con sabbia ordinaria ed inerti leggeri (pomice) legati con calce e pozzolana. La cupola, che poggia su una struttura circolare in mattoni spessa 6 m,
è stata realizzata gettando entro casseforme in legno un calcestruzzo sempre più leggero con massa volumica decrescente dal basso verso l’alto grazie al diverso rapporto pomice/sabbia. Nella parte bassa si conficcavano nella malta pezzi di travertino o mattoni in seguito battuti con mazze metalliche mentre nella parte più alta si impiegavano anche anfore vuote per alleggerire – unitamente all’impiego della pomice – il calcestruzzo. Ciò ha consentito, tra l’altro, di realizzare
l’ardito progetto di costruire una struttura perfettamente semi-sferica (essendo l’altezza della cupola uguale al suo diametro di 43,3 m) con lo spessore della cupola che si riduce da 6 a 1,2 m in corrispondenza dell’apertura circola (oculus) con diametro di 8,7 m nella sommità (Figura 2).

Pont du Gard

Pont du Gard a Nimes, in Francia, l’antica Nemansis dei Romani, faceva parte di un acquedotto che portava l’acqua dalla sorgente di Uzès fino alla città di Nimes per oltre 50 Km per lo più attraversando zone interrate. Sono due gli aspetti che più colpiscono questa opera dell’ingegneria idraulica ed architettonica al tempo stesso costruita da Marco Agrippa all’epoca dell’imperatore Augusto (2-19 d.C.):
4) l’incredibile precisione nella pendenza dell’acquedotto che doveva trasportare per gravità l’acqua da Uzés a Nimes per 50 km contando solo su un dislivello di 17 m, pari cioè ad una pendenza di 1 m ogni 3 km, cioè dello 0,3‰.
Per la realizzazione di quest’obiettivo gli ingegneri Romani attraversarono colline scavando in sotterraneo e costruirono il ponte che attraversava il fiume Gard al fine di mantenere quella minima pendenza dello 0,3‰ capace di garantire il flusso dell’acqua per gravità;
5) la bellezza artistica del ponte che presenta un’altezza di 49 m per una lunghezza di 273 m; il ponte attraversa il fiume con 4 arcate al piano inferiore (con una luce di 24,5 m ed uno spessore di oltre 6,36 m per resistere alla corrente del fiume), sei arcate al piano intermedio (con uno spessore minore di 4,54 m) e 35 arcate nel piano superiore (con uno spessore ancora minore di 3,06 m) sopra le quali scorre l’acquedotto vero e proprio (Figura 3).
Il Pont du Gard è un altro esempio di capolavoro ingegneristico ed architettonico costruito per durare a lungo. Non subì, infatti, degrado grazie all’impiego di malta pozzolanica che rivestiva la superficie interna dell’acquedotto. Tuttavia nel Medioevo fu impropriamente utilizzato come ponte stradale, per il quale non era stato costruito, e si verificarono preoccupanti fessure alla base del secondo piano di archi. Il dissesto fu riparato nel XVIII secolo riportando il monumento alla sua
architettura originale ed affiancandolo con un ponte stradale senza modificare l’aspetto del Pont du Gard come costruito dai Romani.

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Figura 3 - Le tre arcate di Pont du Gard per sostenere l’acquedotto in alto.

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Figura 4 - Calcestruzzo romano con rottami di anfore impiegato per il molo di Cosa

Cosa

Che cosa è una località sul Mar Tirreno in Toscana, in prossimità del Monte Argentario. Nell’antichità il suo porto, costruito dai Romani (Portus Cosanus), svolse un ruolo di grande importanza per l’attività della pesca (5). Nell’area del porto di Cosa esistono ancora alcune antiche strutture destinate in passato a diverse funzioni (6). La più grande di queste strutture, attualmente tutta sommersa dall’acqua di mare, fungeva da frangiflutti. Su questa struttura, furono costruiti due dei cinque grandi moli in calcestruzzo ancora esistenti a distanza di oltre due millenni. Inoltre, tre muri in terrapieno (due dei quali a struttura poligonale) si spingevano dalla costa verso il mare per alcuni chilometri. L’insieme di queste costruzioni formava un ingegnoso sistema di canali che collegavano al ma-re la laguna naturale riservata all’allevamento dei pesci. Certamente da un punto
di vista squisitamente estetico, ciò che rimane di quelle strutture è di secondaria importanza soprattutto in un paese come l’Italia così ricco di straordinarie costruzioni, talvolta ancora integre come il Pantheon. Ciò che rimane delle strutture portuali di Cosa è ben poco per l’abbandono delle attività originali nei secoli successivi.
In un interessante articolo il canadese Ted Bremner (6) ha esaminato alcuni aspetti riguardanti la scelta dei materiali e la straordinaria durabilità del materiale delle strutture di Cosa che possono essere sicuramente catalogate nella categoria dei calcestruzzi leggeri a prolungata durabilità.
I cinque moli in calcestruzzo (larghi 7 m, lunghi 5 m ed alti 5 m) furono costruiti nel 237 a.C.; nella costruzione di questi moli si possono riconoscere due tipi di calcestruzzo, entrambi a base di calce-pozzolana come legante, ed entrambi con aggregati leggeri (Figura 9): nello strato inferiore del calcestruzzo, parzialmente sommerso in acqua, furono impiegati, come aggregati naturali leggeri, tufi provenienti da un’area vulcanica a 60-80 km a nord-est di Cosa; nel calcestruzzo dello strato superiore, tutto fuori acqua, furono impiegati, come aggregati artificiali leggeri, rottami di anfore (Figura 5), presumibilmente scarti di lavorazione di un impianto locale per la produzione di contenitori ceramici destinati al trasporto del vino.
L’impiego di aggregati leggeri – naturali o artificiali – fu tenuto in grande conto dai costruttori Romani per ridurre i carichi in servizio derivanti dal peso proprio della struttura (si pensi al Pantheon) o, come per il Porto di Cosa, per alleviare la fatica nel trasporto e messa in opera dei materiali.
Inoltre, dallo studio dei calcestruzzi del Porto di Cosa emerge un altro importante aspetto della civiltà dei Romani: la capacità di riciclare materiali di scarto di altre lavorazioni (nel caso specifico rottami di anfore) per la costruzione di opere durabili, un tema questo di grande attualità nel mondo moderno dove spesso si invocano durabilità e sostenibilità senza però spesso metterle in atto.
Un’altra importante considerazione sulla scelta dei materiali riguarda l’origine della pozzolana impiegata nelle strutture del Porto di Cosa: un esame comparato (eseguito dall’università della Pennsylvania) sulla pozzolana presente nei moli del Porto di Cosa e su quella utilizzata nelle costruzioni di Pozzuoli ha evidenziato che si tratta di materiale lavico proveniente dalla stessa area (6), Si deve quindi concludere che i costruttori del Porto di Cosa non si fermarono davanti alle difficoltà di un trasporto per alcune centinaia di chilometri, da Pozzuoli a Cosa, per utilizzare quella pozzolana che già a quell’epoca godeva fama di materiale indispensabile per le opere a lunga durabilità.
La straordinaria durabilità a lungo termine delle strutture in calcestruzzo a base di calce-pozzolana riceve una conferma dalle opere portuali di Cosa: i moli, pur essendo continuamente immersi in acqua marina ed esposti alle sollecitazioni fortemente abrasive derivanti dal moto ondoso in presenza della sabbia e della ghiaia della costa, hanno conservato sostanzialmente le dimensioni originali dopo oltre 2000 anni dalla loro costruzione.

CONCLUSIONI

L’analisi di tre costruzioni appartenenti all’architettura (come il Pantheon), all’ingegneria idraulica (come l’acquedotto sul Pont du Gard) ed all’ingegneria marittima, come i resti del Porto di Cosa, mettono in evidenza che i Romani, abilissimi architetti e costruttori, misero in atto le seguenti regole:
a) impiegare materiali durabili (per esempio pozzolane vulcaniche naturali o artificiali come il cocciopesto);
b) alleggerire le strutture con materiali (tufo ed anfore) in relazione ai carichi statici
(Pantheon e Pont du Gard) ed alla loro messa in opera (Porto di Cosa);
c) recuperare dalle costruzioni demolite i mattoni per produrre pozzolane artificiali,
cocciopesto) e scarti di altre lavorazione (rottami di anfore) per una intelligente allocazione dei rifiuti di altre lavorazioni;
d) trasportare anche a lunga distanza (da Pozzuoli a Cosa) materiali pozzolanici necessari a garantire la durabilità dell’opera.

BIBLIOGRAFIA

(1) M. Collepardi, “Scienza e tecnologia del calcestruzzo” Terza Edizione, Ed.
Hoepli, Milano (1987)
(2) C. Goria, “Evoluzione storica dei leganti e dei conglomerati:
dall’empirismo alla loro conoscenza razionale”, in Cemento: Storia, Tecnologia,
Applicazioni, Ed Fratelli Fabbri Editori, Milano (1976)
(3) J.P. Adam, “L’arte di costruire presso i Romani, materiali e tecniche”, Ed.
Longanesi & C., Milano 1984
(4) B. Galliani, “Dell’Architettura, Libri Dieci di M.Vitruvio Pollione”, Ed. A.
Dozio, Milano (1832)
(5) A.M. Mc Cam, “The Roman Port and Fishery of Cosa – A center of Ancient
Trade, Princeton University Press, Princeton, New Jersey, USA,
1987, pp 347
(6) T.W. Bremner, “Una “Cosa” molto antica”, Enco Journal, N° 9, pg 1-3,
1998

http://www.addiment.it/pdf/Articolo%20AICAP.pdf

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