Født fra en idé fra den franske politikeren Édouard René de Laboulaye i 1965, som en gave fra Frankrike til USA, designet i Frankrike fra kl. 1875, deretter transportert og montert i New York i 1886, Frihetsgudinnen står fortsatt i dag emblematisk monument av moderne Amerika. Med en total høyde på ca 93 mbase inkludert, figuren skiller seg ut for 46 m på Liberty Islandi New York Bay vendt mot Manhattan, og kombinerer skulpturkunsten til Frédéric Auguste Bartholdi med den strukturelle oppfatningen av Gustave Eiffel. Det offisielle navnet i sin helhet er Frihet som lyser opp verden og representerer begrepene frihet, demokrati og å overvinne undertrykkelse. Utover de symbolske betydningene, utgjorde det strukturelle systemet, selv om det bare var synlig fra innsiden av statuen, for tiden et viktig eksempel på teknologisk optimalisering av formen og materialene som ble brukt.
Det teknologiske systemet til Frihetsgudinnen
Som helhet er strukturelle system Frihetsgudinnen er delt inn i tre grunnleggende komponenter:
- Den ytre «huden»;
- Den intern-eksterne forbindelsesstrukturen;
- Den interne hovedstøttestrukturen.
Eiffel unnfanget et enkelt og effektivt strukturelt system: a sentral jerngitterstruktur som fungerer som en støttende kjerne. Denne strukturen er ikke en stiv monolittisk kropp, men et system romstol optimalisert for å motstå gravitasjonsbelastninger og fremfor alt sidevindkrefter. Faktisk har statuen ingen andre spesielle funksjoner enn den å støtte sin egen vekt og være stabil mot trykket produsert av luftstrømmene som passerer gjennom den.
Designkriteriene til New York-giganten
Ved å være plassert i et eksponert marint miljø, opplever statuen vindens handlinger som en seile av enorme proporsjoner. Stabilitet mot en eventuell velt er garantert av en forankringssystem dypt i betong- og granittbunnen. Vekten på statuen (ca. 225 tonn) bidrar til global stabilitet, men er ikke nok til å motvirke den fullstendig. Av denne grunn overvinner det mekaniske forankringssystemet dette problemet, og sender alt tilbake til den solide nedre fundamentblokken. Likevel må strukturen garantere begrensede reiseutflukter pgavindpåvirkningog det er av denne grunn at den indre bærende kjernen er optimalisert, i form og materialer som brukes, gjennom det interne retikulære skjemaet. For tiden er estimerte svingninger av statuen i nærvær av sterk vind er i størrelsesorden 10 cm på toppen.
Fagverket
En forenklet måte å forstå funksjonsmekanismen til skjelettet til Frihetsgudinnen er å forestille seg det som en hylle rotert vertikalt. Denne gjenstanden, som sitter fast i sin grunnposisjon, garanterer støtte, gjennom stivhet og motstand, både for vertikale handlinger (dvs. sin egen vekt og beleggets vekt) og for horisontale handlinger (som vind). Imidlertid brytes denne «hyllen», i stedet for å være tenkt som en kontinuerlig monolittisk kropp, ned og remoduleres i mange deler gjennom en retikulær fagverk, dvs. sett med sammenkoblede stenger som garanterer riktig overføring av stress fra toppen til fundamentene. På denne måten er prosjektmaterialet som brukes optimalisert for den spesifikke geometrien til saken: som betyr å lage den samme strukturen ved å bruke mye mindre materiale og samtidig holde prosjektbetingelsene uendret. Den retikulære hovedstrukturen – det vil si den sentrale kroppen som fungerer som en vertikal hylle – er flankert av en rekke sekundære retikulære strukturer som gjør at de indre rommene kan formes bedre og de andre delene av statuen kan lages, som armen og fakkelen.
De boltede forbindelsene
Tilkoblingssystemet er type spikret: denne typen tilkobling kan betraktes som en stamfar til de mest aktuelle boltede løsningene. Spikringen skjedde ved å sette spikrene inn i de forberedte hullene, tidligere laget i metallelementene som skal kobles sammen. Når de var plassert, kom disse gjentaeller naglet på langsfor å oppnå to utstikkende elementer ved endene av hullet som, sammenføyd med skaftet, utførte en funksjon som ligner på mutteren og hodet i en boltet union. Denne typen forbindelse mellom stenger, utbredt og laget ved hjelp av mange spiker, garanterer fortsatt en tilstrekkelig deformerbarhet til stengene, for å tillate beskjedne bevegelser av strukturen under driftsfasen. Denne designbetingelsen er grunnleggende siden strukturen – takket være disse små bevegelsene – kan tilpasse seg ytre temperaturforholdunngå utbruddet av høyspenningstilstander som kan kompromittere stabiliteten og generere lokale kriser i materialets motstand.
Kobberkledningen
De dekkersom spiller rollen som sekundær struktur av statuen, er laget av kobber. Over tid har materialet på grunn av oksidasjon utviklet en karakteristisk patina som dekker overflatelagene, og skjuler den faktiske fargen på fasaden som i dag fremstår vanngrønn nettopp på grunn av tilstedeværelsen av dette oksidlaget. I seg selv har det generiske kobberpanelet sitt eget bæreevneå måtte motstå vindtrykk som presser eller suger lokalt. Dette systemet av paneler, hensiktsmessig modulert og formet for å lette montering og modellering av skulpturen i sin helhet på stedet, er mye knyttet til hoved- og sekundære metallstrukturer.
Kobberkledningen viste seg imidlertid ikke å være et veldig lykkelig valg: tilstedeværelsen av indre jernelementer og et fuktig og salt marint miljø skapte faktisk de ideelle forholdene for fødselen av en galvanisk korrosjonsproblem. Mangelen på passende beskyttelse eller tilstrekkelig isolasjon mellom de to metallene førte til gradvis svekkelse av de indre stengene og spikretforbindelsene, noe som gjorde et større restaureringsinngrep nødvendig mellom 1984 og 1986. Den implementerte løsningen skisserte utskifting av jernstenger med rustfrie stålelementer, og innsetting av isolasjonsmateriale mellom kobber og stål for å forhindre oppstart av nye galvaniske par.
