Ingegneria civile e tecnologia delle costruzioni

I decenni che circondano la rivoluzione americana, dal 1760 fino al 1820 circa, hanno visto pochi progressi nella tecnologia degli edifici. Dove si verificava il cambiamento era spesso piccolo, locale e incrementale. Gli edifici dell'inizio del XIX secolo hanno un aspetto diverso dalle loro controparti coloniali, un prodotto della nuova sensibilità repubblicana che ha spogliato i dettagli decorati dello stile georgiano classico e lo ha sostituito con le linee più semplici dello stile federale. Nonostante il cambiamento di aspetto, tuttavia, gli edifici della nuova nazione americana furono costruiti con le stesse tecniche tradizionali che erano state in uso per generazioni.

Materiali da costruzione

La disponibilità di legname e lo sviluppo iniziale delle segherie hanno reso il legno il materiale da costruzione preferito all'inizio dell'America. Entro la metà del diciottesimo secolo, le convenzioni standardizzate per le dimensioni e la qualità del legname facilitavano le transazioni a lunga distanza, e un complesso sistema di segatrici, agenti e cantieri spostò il legno dal lotto di legname ai paesi e alle città dove era in corso la costruzione. La maggior parte dei costruttori ha modellato i propri edifici da schizzi veloci e modelli mentali tradizionali, sostituendo creatività, intuizione ed esperienza con disegni e progetti scritti più formali. Negli anni sessanta del Settecento i libri di progettazione architettonica inglesi divennero disponibili nelle colonie e incoraggiarono un maggiore livello di uniformità e standardizzazione negli edifici urbani d'élite di alto livello. Nel 1760 i modelli venivano utilizzati da commercianti di tutte le classi e le convenzioni architettoniche inglesi influenzarono sempre più le tecniche di costruzione vernacolari e i progetti anche nelle campagne.

La maggior parte delle strutture in legno erano incorniciate da pesanti pali e travi scolpiti a mano uniti tra loro da giunti a mortasa e tenone intagliati a mano, coperti con guaine e assi e coperti con scandole di legno spaccate a mano. I telai venivano spesso incastrati in sottogruppi presso il mulino o il cantiere del falegname, quindi contrassegnati, smontati e spediti al cantiere. Sul sito, i costruttori ricostruivano i sottogruppi, quindi supervisionavano il sollevamento, in cui i cittadini locali si riunivano per un giorno per tirare i lati in posizione e fissare il telaio del tetto. Alzare un telaio era una faccenda pericolosa, quindi era importante che tutti i soggetti coinvolti capissero come doveva andare l'inquadratura. Di conseguenza, la tradizione dell'allevamento di case ha lavorato contro le innovazioni nell'inquadratura. Con i progressi nella tecnologia delle segherie nel 1790, i membri delle intelaiature segate sostituirono sempre più i legni squadrati e contribuirono ad alimentare il boom edilizio di quel decennio. Anche i chiodi tagliati a macchina, un'alternativa economica ai chiodi forgiati a mano che erano stati usati per secoli, divennero ampiamente disponibili nel primo decennio del diciannovesimo secolo. La disponibilità sia di legname segato che di chiodi ha portato a uno stile di costruzione a telaio rinforzato più economico, che ha sostituito alcune delle pesanti strutture in legno con borchie più piccole e standardizzate attaccate da chiodi piuttosto che giunti intagliati a mano.

Nel medio Atlantico e nel sud, si è svolta una quantità significativa di costruzioni in mattoni, in particolare in città come Filadelfia e Baltimora, dove i mattoni sono stati utilizzati per costruire interi blocchi di case a schiera residenziali. C'erano poche strutture in mattoni nel nord-est, in gran parte a causa della mancanza della pietra calcarea necessaria sia per la malta che per l'intonaco. L'eccezione era nella costruzione di camini, dove il mattone era in uso ovunque dalla fine del XVII secolo. Le volte in mattoni, che intorno al 1800 avevano sostituito le fondamenta di pietrisco sotto le ciminiere, costituivano sia una base più solida che una cantina incorporata. La lavorazione del mattone era un'arte antica, e in questo periodo ci furono poche deviazioni dal processo produttivo tradizionale, l'unica vera innovazione arrivò nel 1815 con la combustione del carbone antracite e della legna nelle fornaci. La combinazione ha creato mattoni e malta leggermente inferiori, ma ha ridotto notevolmente i tempi e i costi coinvolti.

La maggior parte delle fondamenta del diciottesimo secolo erano costruite in terra battuta o pietre e massi poco aderenti legati insieme da malta. Negli anni 1790 il miglioramento delle tecniche di estrazione e scissione consentì ai costruttori di coprire le fondamenta con lastre di granito squadrate che aumentavano notevolmente la durata e la stabilità. Anche le tecniche di fresatura e taglio della pietra furono perfezionate in questo decennio, con un conseguente aumento dell'uso di granito e marmo per scopi sia strutturali che decorativi.

Industrializzazione e trasformazione

Gli anni 1820 e 1830 furono testimoni di una drammatica trasformazione nella tecnologia degli edifici. Le segherie iniziarono a sostituire le vecchie seghe a saliscendi, che tagliavano solo in discesa, con la nuova e più produttiva sega circolare a taglio continuo. Di conseguenza, telai segati, scandole e listelli per intonaco divennero tutti molto più economici e ampiamente disponibili rispetto ai loro antecedenti modellati a mano. Le segherie a vapore iniziarono a liberare i segatori dalla loro dipendenza dal flusso d'acqua stagionale. I nuovi macchinari per la testa dei chiodi resero i chiodi tagliati ancora più economici e l'invenzione delle macchine per la piallatura ridusse notevolmente il tempo e l'abilità necessari per dimensionare le tavole e produrre lavori di finitura. I carpentieri passarono dal sistema di misurazione delle regole dello scriba, in cui i singoli membri dell'inquadratura erano allineati e adattati l'uno rispetto all'altro, alla regola del quadrato, che enfatizzava la standardizzazione e l'intercambiabilità degli elementi dell'inquadratura. Questi sviluppi tecnologici, insieme alla necessità di una costruzione rapida ed economica sulla frontiera americana in espansione, hanno portato all'invenzione della costruzione a palloncino. Utilizzato per la prima volta a Fort Dearborn, vicino a Chicago nel 1833, il telaio del palloncino sostituì i pali, le travi e le bretelle con file di perni, travi e travetti più piccoli e più leggeri, interamente tenuti insieme da chiodi anziché giunti intagliati a mano.

Le macchine a vapore facilitavano le operazioni di sollevamento e taglio nelle cave e l'ardesia divenne un materiale di copertura sempre più popolare, in particolare nelle città, dove i tetti di scandole di legno si erano rivelati pericolosi per il rischio di incendio. La produzione di mattoni meccanizzata, l'uso del cemento colato nella costruzione e le strutture con intelaiatura in ferro iniziarono ad apparire alla fine degli anni 1820. Lo sviluppo di pratiche stufe in ghisa all'inizio degli anni '1830 del XIX secolo liberò i costruttori dalle limitazioni sulle planimetrie imposte dalla precedente necessità di un caminetto in ogni stanza. Più scelte erano disponibili per i costruttori, ma la tecnologia e le pratiche di costruzione degli anni 1820 e 1830 stavano anche trasformando l'edificio da un commercio artigianale tradizionale in un'operazione in stile fabbrica. Sebbene in molti luoghi, in particolare in campagna, le pratiche edilizie vernacolari e artigianali siano continuate per gran parte del diciannovesimo secolo, l'industrializzazione avvenuta alla fine del primo periodo nazionale ha prodotto tecnologie di costruzione più efficienti e standardizzate che si adattano alle esigenze del nazione in rapida crescita.