Gli architetti di edifici famosi restano impressi nella memoria. Gli ingegneri dietro di loro, le persone che hanno trasformato i loro progetti in realtà, spesso restano invece in secondo piano. Eppure meritano almeno la stessa considerazione dei creativi ideatori di celebri opere edilizie. Oggi vogliamo presentarvi un ingegnere di questo tipo: Fazlur Rahman Khan.
Grattacieli: non senza Fazlur Rahman Khan
Probabilmente ognuno di voi è stato almeno una volta in una grande città. Forse vivete persino voi stessi in una. Allora lo conoscete sicuramente: moderne facciate vetrate che sembrano non finire mai in altezza. Come se i giganti di acciaio e vetro crescessero all’infinito verso il cielo.
I grattacieli fanno ormai parte dello skyline cittadino, sono del tutto scontati. A renderli possibili è stato un uomo di cui forse non avete mai sentito parlare: Fazlur Rahman Khan. Uno dei più importanti ingegneri civili del XX secolo, rivoluzionò la costruzione dei grattacieli e rese possibili edifici famosi come il Burj Khalifa.
Fazlur Rahman Khan: quando i grattacieli raggiunsero i loro limiti
Negli anni '50 e '60, la costruzione di grattacieli era molto più che la semplice creazione di spazi abitativi. Un’opera particolarmente alta significava soprattutto prestigio: per i suoi creatori e per la città interessata. Ogni metropoli che si rispettasse voleva poter vantare almeno un edificio particolarmente alto.
I metodi costruttivi dell’epoca però non erano sufficienti. I costi dei materiali erano troppo elevati, il peso proprio sembrava eccessivo. A ciò si aggiungevano i carichi dovuti al vento o ai terremoti, che non erano solo difficili da compensare, ma comportavano calcoli estremamente complessi. Ricordiamo: all’epoca non esisteva ancora un software di calcolo strutturale in grado di eseguire simili calcoli. Il comune sistema costruttivo a telaio in acciaio diventava sempre più inefficiente.
Quindi nella costruzione di grattacieli c’erano problemi, e non certo di poco conto. In particolare, il carico del vento mostrava i limiti dei grattacieli. Più un edificio è alto, più forti sono le forze del vento, che agiscono orizzontalmente e lateralmente sulla struttura. Un grattacielo in cui i venti laterali divennero un problema fu ad esempio il Citigroup Center di New York. Se volete saperne di più, trovate l’articolo qui: Citigroup Center: panico, insabbiamento e un uragano .
Fazlur Rahman Khan: innovazione nei grattacieli
Fazlur Rahman Khan nacque nell’attuale Bangladesh e studiò ingegneria civile presso l’Indian Institute of Engineering Science and Technology di Shibpur. In seguito conseguì il bachelor in ingegneria civile alla Bangladesh University of Engineering and Technology.
Grazie al sostegno di due borse di studio, Fazlur Rahman Khan poté recarsi negli Stati Uniti nel 1952. Lì studiò all’University of Illinois e, nel giro di tre anni, ottenne due master – uno in statica delle costruzioni e uno in meccanica teorica e applicata. A ciò seguì un dottorato in statica delle costruzioni. Davvero impressionante, non trovate?
Piccola curiosità a margine: Fazlur Rahman Khan vide il suo primo grattacielo solo a 21 anni. Nella sua città natale, infatti, nessun edificio superava i tre piani. Entrare negli Stati Uniti in edifici di altezza – per gli standard odierni – media deve essere stato emozionante per lui: non solo qualcosa di completamente nuovo, ma anche una enorme fonte d’ispirazione.
Fazlur Rahman Khan e il sistema a tubo
Dopo aver conseguito i suoi titoli di studio, Fazlur Rahman Khan iniziò a lavorare presso lo studio di architettura Skidmore, Owings & Merrill (SOM) a Chicago. Undici anni dopo vi divenne persino partner. Mentre gli architetti del suo ufficio, come ad esempio Bruce Graham, progettavano gli edifici, lui rifletteva su come risolvere il problema della moderna costruzione di grattacieli.
Il problema principale erano il materiale e il suo peso proprio. Costruire in altezza era assolutamente inefficiente e costoso. Per chiarirvelo in modo concreto, vediamo brevemente come si costruiva fino a quel momento quando si trattava di edifici il più possibile alti.
Il classico: telaio in acciaio („struttura a scheletro“)
Il classico fino ad allora era la struttura a telaio in acciaio, chiamata anche struttura a scheletro. Il nome già dice molto: si trattava di uno scheletro per il futuro edificio, una fitta rete di montanti in acciaio e travi.
I carichi che agiscono sull’opera vengono assorbiti all’interno proprio da questo scheletro. La facciata è quindi soltanto un rivestimento, che viene successivamente applicato. Il problema: oltre una certa altezza, il vento diventa un grande rischio. Infatti esso genera oscillazioni, flessione e fa sì che l’intero edificio si comporti come un’enorme leva.
L’unica soluzione era installare travi in acciaio più spesse, più montanti e reti di acciaio con maglie più fitte. Ma qui emergeva il principale problema dei grattacieli di quell’epoca: diventavano troppo pesanti e troppo costosi. Più costi dei materiali, spazi interni poco pratici a causa dei troppi montanti e quindi piante poco flessibili e difficili da utilizzare.
In breve: il sistema non era semplicemente abbastanza efficiente per grandi altezze e raggiungeva rapidamente i propri limiti. Fazlur Rahman Khan si pose una domanda decisiva: perché la struttura portante si trova all’interno, quando all’esterno sarebbe molto più utile? Approfondiamo la questione!
Innovazione di Fazlur Rahman Khan: sistema a tubo
Fazlur Rahman Khan progettò un concetto completamente nuovo: l’edificio stesso diventa la struttura portante. Beh, in realtà non era del tutto nuovo, perché trasse l’ispirazione direttamente dalla natura della sua terra natale. Una delle specie vegetali più comuni lì è il bambù. E questo cresce in tubi cavi, inseriti uno nell’altro.
L’intera struttura portante qui è l’involucro stesso! E questo principio Fazlur Rahman Khan lo trasferì ai grattacieli. Il suo approccio si basava su montanti verticali ravvicinati, collegati tra loro da travi orizzontali. Ne risultava una pelle esterna rigida, che assorbe la maggior parte del carico e lo trasferisce verso il basso.
Grazie a questa innovazione di Fazlur Rahman Khan, i grattacieli necessitavano di molti meno elementi portanti all’interno. In questo modo nacquero le ampie superfici libere che conosciamo, per esempio, come tipici uffici open space dei centri urbani.
Il sistema strutturale di Fazlur Rahman Khan non si concentrava più verso l’interno, ma verso l’esterno. Ciò portava molta stabilità, perché gli edifici diventavano notevolmente più resistenti alle oscillazioni e alla flessione. E non passò molto tempo prima che potesse mettere in pratica la sua teoria.
Fazlur Rahman Khan: i suoi edifici più famosi
Il suo primo edificio con struttura tubolare fu il Chestnut De-Witt Apartment Building. Inoltre collaborò anche ai progetti del John Hancock Center da 100 piani. La sua buona reputazione nel settore gli valse presto i soprannomi di “Einstein dell’ingegneria civile” e “il più grande ingegnere civile del XX secolo”.
Il suo capolavoro, tuttavia, fu il Sears Tower di Chicago, con 110 piani. In seguito fu ribattezzato Willis Tower e dal 1973 al 1998 fu l'edificio più alto del mondo. Senza l'innovativo sistema a tubo di Fazlur Rahman Khan, queste opere non avrebbero potuto essere realizzate affatto.
Grazie al sistema a tubo, gli edifici potevano raggiungere altezze enormi, senza perdere stabilità strutturale. A ciò si aggiungeva il metodo costruttivo efficiente, che si traduceva soprattutto in costi di costruzione più bassi e in un minor impiego di materiale. Con ciò Fazlur Rahman Khan stabilì nuovi standard nella costruzione di grattacieli a livello mondiale.
Fazlur Rahman Khan: pioniere del CAD
Non solo per quanto riguarda i sistemi costruttivi Fazlur Rahman Khan fu un vero pioniere, sempre alla ricerca di soluzioni per rendere gli edifici più efficienti. Negli anni '70 arrivarono sul mercato le prime serie analisi strutturali per computer: la nascita del software di calcolo strutturale.
SOM, lo studio di architettura in cui Fazlur Rahman Khan era partner, fu tra i primi ad affrontare concretamente la questione. Furono Graham e Khan a convincere i loro soci ad acquistare un mainframe. Nel settore delle costruzioni, già allora si guardava con una certa diffidenza alle nuove tecnologie. Tuttavia i loro soci acconsentirono e Khan iniziò a programmare il sistema per il calcolo delle equazioni per la progettazione strutturale. In questo modo diede un contributo pionieristico all’intero settore.
Conclusione: l’eredità di Fazlur Rahman Khan
Fazlur Rahman Khan morì a 52 anni a seguito di un infarto. Ma la sua innovativa concezione costruttiva per i grattacieli continua ancora oggi ad avere un grande impatto sul modo in cui costruiamo. Grattacieli come il Burj Khalifa o il One World Trade Center si basano sul suo lavoro.
Senza il sistema a tubo di Fazlur Rahman Khan, edifici di questo tipo sarebbero stati difficilmente possibili in questa forma. Sebbene goda di grande riconoscimento nel mondo professionale – e ancora oggi – il suo nome è quasi sconosciuto al grande pubblico. Dopotutto, gli ingegneri lavorano più che altro dietro le quinte.
Una cosa è certa: Fazlur Rahman Khan ha cambiato in modo duraturo il nostro settore delle costruzioni. Ci ha regalato un sistema costruttivo che ha reso possibili gli skyline moderni, quelli che si vedono in innumerevoli fotografie. Forse la prossima volta ci penserete quando, in una grande città, guarderete verso l’alto e ammirerete come il limpido cielo azzurro si riflette nella facciata di un grattacielo. Proprio quella facciata è ciò che sostiene l’intero edificio.
