Fari su vite e fari caisson: costruire sulla sabbia e sui bassifondi
Il problema del fondo molle
Le secche che circondano la costa dell'Maryland, della Virginia, della Carolina del Nord e del Delaware — il sistema di bassifondi della Chesapeake Bay e dei suoi affluenti, con profondità raramente superiori ai cinque metri — sono tra le acque più pericolose della costa est americana. Segnalarle con fari normali era impossibile: non c'era roccia su cui fondare, solo sabbia e limo che si spostavano con le correnti. Una torre in muratura su quel substrato sarebbe affondata o si sarebbe inclinata nel giro di pochi anni, come testimoniano i fallimenti dei primi tentativi di costruire fari su fondali coesivi di scarsa capacità portante.
La soluzione fu inventata — o almeno brevettata e applicata ai fari — dall'ingegnere irlandese Alexander Mitchell nel 1833. Mitchell, che era diventato cieco da adulto, elaborò la teoria del palo a vite o screw-pile: un paletto metallico con una larga piastra elicoidale alla base, simile a un cavatappi, che poteva essere avvitato meccanicamente nel sedimento fino a una profondità sufficiente a offrire resistenza adeguata. Più pali a vite assemblati in un telaio metallico formavano la struttura su cui costruire un faro.
I fari screw-pile: struttura e tipologia
Il primo faro su pali a vite fu costruito da Mitchell nel 1838 nel porto di Maplin Sands, al largo dell'Essex in Inghilterra. Ma fu negli Stati Uniti che il sistema ebbe il suo massimo sviluppo, grazie alle condizioni ideali della Chesapeake Bay e dei suoi estuari: fondali bassi e fangosi su centinaia di chilometri di costa.
Un faro screw-pile tipico della Chesapeake si appoggiava su cinque, sette o nove pali di ferro disposti in cerchio, avvitati nel fondo a profondità di tre-sei metri. Il telaio metallico superiore sosteneva una piattaforma esagonale o ottagonale su cui era costruita la casa del guardiano — in genere in legno, a un piano, con una piccola cucina, una stanza da letto e uno spazio per gli strumenti — e la colonna che portava il lanternino.
Queste strutture erano funzionali, economiche da costruire e relativamente facili da mantenere. Ma avevano un difetto grave: erano vulnerabili al ghiaccio. Quando la Chesapeake ghiacciava — come accadeva con frequenza nel diciannovesimo secolo — i lastroni di ghiaccio in deriva potevano abbattersi sui pali con una forza sufficiente a distruggerli o a spostare l'intera struttura dalla posizione originale. Numerosi fari screw-pile della Chesapeake furono distrutti o gravemente danneggiati da ghiaccio in deriva tra il 1850 e il 1930.
Il Hooper's Strait Lighthouse, originariamente costruito nel 1867 e spostato dopo i danni del ghiaccio nel 1879, è oggi conservato al Chesapeake Bay Maritime Museum a St. Michaels, Maryland, dove è possibile visitare l'interno — uno dei pochi esempi superstiti di questi fari ottagonali su pali.
I fari caisson: una risposta al ghiaccio
Il caisson lighthouse fu sviluppato come risposta diretta alla vulnerabilità al ghiaccio dei fari screw-pile. L'ingegnere che ne perfezionò la tecnica fu il maggiore Hartman Bache, dell'ingegneria militare americana, che applicò la tecnologia del cassone pneumatico — già usata per la fondazione dei ponti in acque profonde — alla costruzione dei fari.
Un caisson è essenzialmente un grande cilindro cavo di metallo o cemento armato, affondato nel sedimento marine e poi riempito di cemento per creare una fondazione solida e massiccia. I fari caisson della Chesapeake e del Delaware, costruiti in gran numero tra il 1870 e il 1910, hanno basi cilindriche del diametro di circa 10 metri, sufficienti a resistere all'urto di lastroni di ghiaccio. La base massiccia si restringe poi in una torre che porta il lanternino a un'altezza di 15-20 metri sull'acqua.
Il Craighill Channel Lower Lighthouse nel Maryland, costruito nel 1873, è uno degli esempi meglio conservati di questa tipologia. La sua forma — una base cilindrica bianca che si restringe a una colonna più sottile con il lanternino in cima — ha ispirato il soprannome americano di "candlestick lighthouse" (faro a candelabro) o, più pittoresco, "spark-plug lighthouse" (faro a candela d'accensione).
Tecnica di installazione dei caisson
L'installazione di un caisson richiede operazioni ingegneristiche di una certa complessità. Il cilindro metallico — prefabbricato in fonderia — viene trasportato sul sito e posizionato verticalmente sull'acqua. Inizialmente galleggia; viene poi appesantito progressivamente per affondare nel sedimento. Mentre scende, la sabbia e il limo vengono rimossi dall'interno con draghe o con aria compressa tramite il sistema pneumatico per cui la tecnica prende il nome.
Raggiunta la profondità di fondazione desiderata — in genere 4-6 metri sotto il fondo marino — il cilindro viene riempito di calcestruzzo. Questo processo richiedeva settimane di lavoro su una piattaforma galleggiante, esposta al vento, alle correnti e al traffico marittimo. Nei cantieri più difficili, come i fari del Delaware River, era necessario posizionare boe di segnalazione intorno al sito di costruzione per proteggere gli operai dalle collisioni.
Fari screw-pile in Europa
Anche in Europa la tecnica dei pali a vite trovò applicazione, sebbene in misura minore rispetto agli Stati Uniti. In Gran Bretagna, Trinity House costruì diversi fari su pali a vite nelle acque costiere basse dell'Inghilterra orientale e nell'estuario del Tamigi. Il Maplin Sands Lighthouse originale di Mitchell, smontato nel 1932 quando fu sostituito da una boa luminosa, era stato uno dei fari più fotografati dell'Essex.
In Svezia, alcuni fanali costieri nell'arcipelago di Stoccolma utilizzano fondazioni su pali avvitati nel substrato roccioso — una variante del sistema Mitchell adattata al granito del Baltico piuttosto che alla sabbia.
Il destino di queste strutture
La maggior parte dei fari screw-pile e caisson americani sono stati dismessi nel corso del ventesimo secolo, sostituiti da boe luminose automatizzate molto meno costose da mantenere. Il processo di dismissione è stato accelerato dal National Historic Lighthouse Preservation Act del 2000, che ha favorito il trasferimento di molte strutture a organizzazioni di tutela.
Alcuni sono stati smontati e trasportati a terra per essere conservati come musei. Il Thomas Point Shoal Lighthouse nel Maryland, costruito come faro screw-pile ottagonale nel 1875, è rimasto straordinariamente sul sito originale — l'unico faro screw-pile americano ancora in posizione originale nelle acque — ed è stato inserito nel Registro Nazionale dei Luoghi Storici. È accessibile in barca d'estate.
Questi fari raccontano una storia di ingegneria ingegnosa e di adattamento alle condizioni locali che i grandi fari offshore in granito non possono narrare. Sono la dimostrazione che le soluzioni tecniche migliori non sono sempre le più spettacolari, ma quelle che risolvono il problema specifico con i materiali e le competenze disponibili.
Per esplorare la distribuzione di questi fari nelle acque della Chesapeake, del Delaware e di altri bacini dove la tecnica fu applicata, usate la mappa interattiva e filtrate per la zona che vi interessa.