Cosa potrebbe esserci di meglio?Pexels Da quando il Golden Gate Bridge è stato aperto al traffico il 27 maggio 1937, è stato un simbolo iconico nel panorama americano.
Nel 1870, le persone si erano rese conto della necessità di costruire un ponte che attraversasse lo stretto del Golden Gate per collegare la città di San Francisco con la contea di Marin. Tuttavia, passò un altro mezzo secolo prima che l'ingegnere strutturale Joseph Strauss presentasse la sua proposta di ponte. I piani si sono evoluti e il progetto definitivo è stato approvato come un ponte sospeso che ha finito per prendere oltre quattro anni per costruire .
Quando il Golden Gate Bridge è stato costruito, era il ponte sospeso più lungo del mondo: i cavi reggono la carreggiata tra due torri, senza supporti intermedi. E l'ambientazione presentava una serie di sfide intrinseche. È costato circa 37 milioni di dollari USA al tempo; costruire la stessa struttura oggi costerebbe circa un miliardo di dollari. Quindi, come ha resistito il design negli ultimi 80 anni - e faremmo le cose diversamente se partissimo da zero oggi? 
Schema di un ponte sospeso. I cavi di supporto rossi trasferiscono le forze dai cavi di sospensione neri alle torri e agli ancoraggi blu.Conversazione
Il ponte sospeso più lungo del mondo
Il Golden Gate Bridge è un ponte sospeso, il che significa che si basa su cavi e bretelle in tensione insieme a torri in compressione per attraversare una lunga distanza senza supporti intermedi. L'impalcato stradale pende da bretelle verticali che si collegano ai due cavi principali che corrono tra le torri e gli ancoraggi all'estremità. Le bretelle trasferiscono le forze veicolari e il peso proprio ai cavi portanti ancorati alle torri e al terreno solido. 
Un semplice ponte sospeso intrecciato.Le avventure di Rutahsa
Il primi ponti di questo tipo probabilmente collegava due falesie con funi flessibili per attraversare una valle o un fiume. Centinaia di anni fa, queste corde erano fatte di fibra vegetale; le catene di ferro vennero dopo. Il ponte di Brooklyn a New York City, aperto nel 1883, fu il primo ad utilizzare cavi d'acciaio, divenuti poi standard.
Le torri probabilmente iniziarono come una semplice roccia su ciascun lato di una valle; alla fine gli ingegneri usarono enormi pilastri in pietra o acciaio. Il Golden Gate Bridge, ad esempio, è sostenuto da un moncone su ciascuna estremità e dalle due torri, che sono poste su fondamenta annegate nel fondale marino.
I due cavi di supporto del Golden Gate Bridge sono quasi l'unica cosa che non è stata cambiata da quando il ponte è stato aperto al traffico nel 1937. Ogni cavo principale è formato da 27.572 fili di acciaio con lo spessore approssimativo di una matita. Le squadre di costruzione hanno appeso quasi 80.000 miglia di cavi metallici da un lato all'altro del ponte.
È quasi impossibile produrre un cavo lungo e spesso in un unico pezzo senza difetti per svolgere questo lavoro. E, soprattutto, se un unico grosso cavo reggesse il ponte e gli succedesse qualcosa, ci sarebbe un guasto catastrofico. Affidarsi a fili più piccoli significa che qualsiasi guasto sarebbe più lento, lasciando il tempo per deviare il disastro.
Da quando le persone hanno iniziato a riflettere su un ponte nella baia di San Francisco, c'era una grande preoccupazione per la capacità della struttura di resistere ai forti venti del luogo, alle acque turbolente e alle possibili forze sismiche. San Francisco si trova all'incrocio di due placche tettoniche attive – ovviamente nessuno voleva vedere un terremoto far crollare il ponte, che attualmente porta in giro 112.000 veicoli al giorno .
Per evitare questo problema, i costruttori hanno anche posizionato degli ammortizzatori a ciascuna estremità del ponte per assorbire l'energia proveniente dal vento o dalle forze sismiche. Questi smorzatori di vibrazioni appositamente progettati sono cilindri del diametro di un metro costituiti da un nucleo di piombo ricoperto di gomma. Posizionati in punti strategici, assorbono energia che altrimenti potrebbe causare il crollo del ponte.
Mantenerlo in buona forma
La saggezza popolare suggerirebbe che un progetto infrastrutturale venga realizzato subito dopo la sua inaugurazione. Ma mantenere il Golden Gate Bridge in perfetta forma richiede una manutenzione rigorosa continua. Da 80 anni, squadre di manutenzione dedicate aver effettuato la manutenzione del ponte, riverniciando e sostituendo i componenti corrosi o rotti ove necessario.
Questo lavoro deve essere svolto secondo standard rigorosi. Ad esempio, quando uno qualsiasi delle migliaia di bulloni che collegano tutti i vari pezzi del ponte deve essere sostituito, non ne vengono estratti più di due contemporaneamente, per mantenere il ponte al sicuro da forti venti o terremoti.
Ci sono anche problemi di manutenzione strutturale. A causa del passare del tempo e della continua variabilità della temperatura, i cavi e le bretelle si allungano o si contraggono e necessitano di periodici controlli e ritensionamenti. Questo tipo di regolazione è indicato come accordatura ed è simile a come un musicista mantiene uno strumento a corda che suona al meglio.
Cosa cambierebbe se lo costruissimo oggi?
A causa dell'enorme spese di manutenzione , alcune persone hanno suggerito di ricostruire il Golden Gate Bridge in modo da limitare i costi di manutenzione e funzionamento in corso. Mettendo da parte la fattibilità politica, come farebbero gli ingegneri a progettare il ponte se oggi lo costruissero da zero?
Nel tempo, i ricercatori hanno sviluppato materiali più leggeri. L'uso di polimeri rinforzati con fibre (FRP) anziché acciaio o cemento è un modo per ridurre il peso di una struttura di questa portata. Questo peso proprio è in genere responsabile dell'utilizzo dal 70 all'80 percento della sua resistenza: questo è il carico massimo che può sopportare prima che si guasti. Riducendolo, la struttura del ponte avrebbe bisogno di meno forza, consentendo opzioni più economiche e più facili.
Ad esempio, i progettisti hanno iniziato a utilizzare materiali compositi fibrorinforzati (FRP) in ponti come il Market Street Bridge in West Virginia. FRP utilizza una resina plastica per legare insieme fibre di vetro o carbonio, che danno forza al materiale. Essendo quattro volte più leggeri del cemento, gli FRP sono da cinque a sei volte più resistenti.
Probabilmente il primo obiettivo di un progettista per il cambiamento in un sostituto del Golden Gate Bridge sarebbe la composizione dei cavi. L'acciaio attualmente in uso è corrosivo, quattro volte più pesante rispetto ai materiali più recenti e può rompersi in ambienti con umidità e temperatura difficili, proprio come quelli che incontra in questo luogo. I cavi in carbonio sono più inerti e già in uso in tutto il mondo. 
In un ponte strallato, i cavi si collegano direttamente dall'impalcato alle torri.Conversazione
Questi materiali più leggeri dell'acciaio potrebbero essere utilizzati anche in altri elementi del ponte, come la carreggiata stradale. L'uso di un decking composito di plastica potrebbe ridurre il peso proprio del ponte del Golden Gate Bridge di un fattore cinque. Ciò consentirebbe agli ingegneri di progettare e costruire un ponte strallato piuttosto che un ponte sospeso. Il vantaggio ci sarebbe la possibilità di farla finita con le bretelle; in un ponte strallato le forze vengono trasmesse direttamente dall'impalcato alle torri tramite i cavi. Il primo ponte strallato autostradale con cavi CFRP è lo Stork Bridge in Svizzera, aperto nel 1996.
Un ponte strallato può avere una campata più lunga di un ponte sospeso, quindi la sua struttura tra i supporti e la riva potrebbe essere più semplice. Anche costruire le torri più vicino alla riva, dove il letto d'acqua è più basso, aiuterebbe ad alleviare uno dei problemi principali quando il Golden Gate Bridge è stato costruito per la prima volta: è molto difficile e costoso lavorare sulle fondamenta delle torri in acque profonde con forti correnti.
Anche il sistema di smorzamento potrebbe essere affrontato con un nuovo design. Gli smorzatori con nucleo di piombo utilizzati nella costruzione del Golden Gate potrebbero essere sostituiti da tecnologie più recenti che sono in grado di resistere meglio al vento, al traffico e alle forze sismiche. Questo miglioramento garantirebbe che un cedimento come quello del Tacoma Narrows Bridge - quando il vento soffiava lateralmente il ponte, si attorcigliava e crollava - sarebbe stato evitato.
Detto questo, il Golden Gate Bridge sta ancora andando bene. Anche con altre opzioni fattibili ed economiche, nessuno sta realisticamente lavorando per sostituire l'icona Art Deco e il suo famoso lavoro di verniciatura arancione internazionale. Il Golden Gate Bridge è attentamente monitorato per assicurarsi che non superi i suoi limiti di stress dovuti al traffico, al vento e ai carichi sismici. Possiamo aspettarci almeno altri 80 anni di questo capolavoro di ingegneria.
Hota Ganga Rao è Professore di Ingegneria Civile e Ambientale presso Università della West Virginia e Maria Martinez de Lahidalga de Lorenzo è un assistente di ricerca laureato presso Università della West Virginia . Questo articolo è stato originariamente pubblicato su La conversazione . Leggi il articolo originale .
