Materials i Arquitectura Industrial: Ferro, Vidre i Ciment (S. XVIII-XX)

Materials i Arquitectura Industrial: Ferro, Vidre i Ciment

El Ferro: Innovació i Mecanització (S. XVIII-XIX)

El ferro, durant l’època de la industrialització, va ser un dels materials més utilitzats i innovadors. Era un material molt nou que va substituir diferents elements constructius gràcies a les seves característiques i propietats. Aquest material era molt resistent i se li podien donar diferents formes, fins al punt de poder mecanitzar algunes peces. Més endavant, es va utilitzar per crear l’acer i les foses. Es va aplicar, per exemple, en la construcció de la màquina de vapor de J. Watt. Amb el temps, el ferro s’ha anat perfeccionant i millorant.

Aplicació del Ferro Colat i Ferro Laminat

El ferro colat és aquell que surt dels forns en estat líquid i que es pot emmotllar. El ferro laminat és aquell que també surt dels forns, però que no és emmotllat, sinó que es destina a ser laminat.

• El ferro colat s’utilitza més per elaborar elements no estructurals (com una paella) o decoratius.
• El ferro laminat es pot utilitzar per elaborar bigues.

La Biblioteca de Sainte-Geneviève de París utilitza ambdós tipus: el ferro colat s’utilitza en motlles per a decoracions que acompanyen les bigues fetes de ferro laminat. S'opta per aquesta combinació perquè cada tipus de ferro és òptim per al seu ús concret, resultant en un material final de gran qualitat.

Impacte del Ferro en el Càlcul Estructural

El ferro laminat va permetre la construcció de grans estructures com la Torre Eiffel, ponts i viaductes. Aquestes construccions requerien els càlculs estructurals necessaris per dur-les a terme.

Gràcies a aquests càlculs, es podia determinar la quantitat de ferro necessària (per evitar malbaratament) i la seva ubicació precisa per fer que l'element fos eficient. La importància del càlcul va ser tal que es van crear despatxos especialitzats únicament en el càlcul d'estructures, transformant els oficis de la construcció i les professions tècniques.

Les Tres Principals Èpoques de l'Arquitectura del Ferro

1. Ferro de Fosa o Ferro Colat (c. 1778): Generalment utilitzat en motlles per elaborar petites eines, armes i elements.
2. Ferro Dolç (c. 1784): Generalment era pudelitzat. Més endavant es va descobrir que es podia laminar. El seu ús podia ser tant d'acabat com estructural.
3. Acer (c. 1855): Va aparèixer com a "substitut" del ferro laminat, oferint major resistència.

El Vidre: Procés i Aplicació en l'Arquitectura

Extracció i Fabricació del Vidre

El vidre és generalment un element complementari que acompanya i dona un acabat diferent a les construccions. S’aconsegueix gràcies a la mescla de sorra de sílice, carbonat de calci i calcària a una temperatura de 1500 ºC, tot i que també es pot trobar de forma natural. El seu procés de fabricació és variat segons l'objecte que es vulgui crear: cúpules, finestres, gots, etc.

El Vidre com a Complement de l'Arquitectura del Ferro

El vidre va ser adoptat com a element complementari per permetre l'entrada de llum a les estructures i oferir un acabat més elegant. Un exemple destacat és el Crystal Palace. Aquesta construcció està elaborada amb ferro i gairebé tota ella amb vidre. La incorporació dels vidres en les estructures fa que els espais semblin molt més grans i permet l'entrada de llum natural.

Durant el segle XIX, el vidre va anar adoptant una nova funció constructiva, demostrant que amb ell també es podien elaborar grans construccions, i no només ser un element complementari.

Del Morter de Calç al Ciment Artificial

Procés d'Investigació i Descobriment

El morter de calç va ser molt utilitzat en l’època preindustrial, però amb l'arribada de la industrialització, no va ser suficient. El morter de calç es preparava durant tres dies i tres nits en un forn amb volta. Amb aquest mètode s’aconseguia la calç viva que, mesclada amb aigua, s’obtenia un conglomerat universal.

Amb el temps, es va investigar fins a arribar al ciment, un conglomerat capaç de seguir el ritme de la industrialització.

• John Smeaton (1756) va descobrir el ciment hidràulic mentre reparava un far que no aguantava bé el morter de calç a causa de les condicions de l’aigua i la salinitat.
• Joseph Aspdin (1824) descobreix el ciment pòrtland artificial.
• Isaac Charles Johnson descobreix el clinker.
• Ernest Leslie Ransome crea un forn rotatori que permet produir el clinker en grans quantitats.

Avantatges i Problemes del Ciment Pòrtland d'Aspdin

El ciment pòrtland artificial presentava grans propietats adhesives i cohesives, cosa que en feia l'ús molt variat i extens. També presentava una plasticitat molt bona, sent molt mal·leable. Un dels grans problemes que tenia el ciment pòrtland artificial d'Aspdin era la baixa resistència inicial.

Aplicacions Inicials del Ciment Artificial

Les primeres aplicacions del ciment artificial anaven destinades a la creació i aplicació d’estructures en massa, com la terra batuda, però també s’aplicaven en preses d’aigua (com la del Mississipí). Exemples d’aplicacions inicials eren peces com acabats decoratius o per fer mosaics. També es va fer servir per recobrir la paret d’una presa, ja que tenia un bon caràcter plàstic, cosa que facilitava el modelatge i estalviava temps en l’obra.

Joseph Monier i l'Associació Ferro-Ciment

Joseph Monier va ser la primera persona a associar el ciment i el ferro. Monier, que era jardiner, estava al càrrec dels jardins de Versalles. Va tenir la idea de crear una barca de ciment amb barres de ferro al seu interior. Va decidir patentar aquesta idea, però la va acabar venent a una empresa alemanya sense obtenir-ne gaire èxit inicialment.

La Patent de François Hennebique

La patent de François Hennebique (1892) va consistir a patentar els mètodes de càlcul per elaborar les estructures de pilars i jàsseres que subjectaven els sostres de formigó armat.

Hennebique es va interessar pel treball de Monier i va decidir actuar basant-se en el mètode de prova i error. Amb la seva patent, va permetre calcular les diferents estructures i en va permetre l'ús sempre que s'utilitzessin alguns dels seus despatxos que va crear per dur a terme aquests càlculs.

Comparativa de Sistemes: Hennebique i Wayss & Freytag

Ways & Freytag era l’empresa alemanya que va comprar la patent de Monier (ferro i ciment units). El problema d’aquesta empresa va ser que va trigar 20 anys a saber com calcular les estructures de manera eficient.

En canvi, Hennebique basava el seu treball en el mètode de la prova i l'error, fins que finalment va aconseguir patentar el mètode de càlcul de pilars i jàsseres.

Hennebique va arribar a construir edificis molt pesants. L'impacte d'aquests nous sistemes constructius va ser la creació de nous tipus d'edificis que van permetre obrir grans espais interiors, ja que les estructures de formigó armat podien suportar càrregues amb elements més esvelts que la maçoneria tradicional.

Modernització de les Professions Tècniques

Arran de la idea de Monier, van sorgir i evolucionar nous mètodes per calcular i construir. Els mètodes de càlcul de Hennebique i Wayss & Freytag van suposar un gran avenç en el sistema constructiu. La creació de despatxos especialitzats en el càlcul d'estructures va professionalitzar l'enginyeria estructural, creant noves necessitats constructives i perfils tècnics.