Squire Whipple è una figura pressoché sconosciuta nel panorama europeo; al contrario nel mondo anglosassone è considerato come "the father of modern frame structure…" (S. P. Timoscenko "History of strengh of materials", New York, 1953) ed il suo testo, "A work on bridge building" (Utica, New York, 1847), è considerato uno dei primi in cui si manifesta con chiarezza il passaggio "dall'empiria" alla progettazione assistita dal calcolo delle travi reticolari di grande luce

In altri termini, Whippple pone a frutto e mette insieme le conoscenze della meccanica con la tecnica delle costruzioni, cioè applica lo studio teorico alla costruzione, settori che fino ad allora, anche dopo l'apporto galileiano, avevano ancora seguito strade parallele seppure destinate a congiungersi.
Whipple nasce il 16 settembre del 1804 a Hardwick in Massachusetts, da una famiglia di piccoli proprietari terrieri. Nel 1817 la famiglia si trasferisce a Springfield, nello stato di New York, dove il padre fonda un cotonificio in cui il giovane Squire acquisisce pratica e passione per la meccanica pratica studiando e sviluppando i meccanismi per migliorare la produzione.
Il suo iter di studi non è molto regolare; alterna lo studio personale con la frequentazione delle scuole locali all'Hartwick Academy e poi alla Faifield Academy. Negli anni successivi si impegna, preparandosi autonomamente, per entrare nella "Senior Class" dell'Union College a Schenectady, New York.
Il suo diario ci informa di questo periodo della sua vita orientata soprattutto al piacere personale che Whipple trae dallo studio, grazie anche alla biblioteca di famiglia.
Negli anni giovanili Whipple continuò, perciò, ad alternare lo studio teorico al lavoro nell'azienda paterna migliorando la sua conoscenza per gli oggetti meccanici quali orologi, piccoli sistemi idraulici e costruzioni edili.
Parallelamente alle attività manuali Whipple trova il tempo per lo studio dei Commentarii, la lettura delle novelle di Scott, le opere di Johnson, ecc. ecc.; suona giornalmente il violino, studia latino, greco e francese, matematica, astronomia e chimica. Non mancano, nella sua formazione culturale, nozioni di medicina, curiosamente ostetricia, ed ovviamente una particolare predilizione per l'architettura.
Whipple completa la sua preparazione di fonfo leggendo volumi di Paley "Principles of moral and political philosophy" utilizzato per molto tempo come testo base all'Union College.

- L'interno della biblioteca dell'Union College in una foto dell'epoca.

Sotto la supervisione di un tutor studiò tutti i volumi di Blackstone, "Commentaries", e "Treatise on civil jurisdiction of Justice of thepeace in the state of New York" come consuetudine all'epoca quando il sistema scolastico statunitense era impegnato nel passaggio dal modello coloniale a quello autonomista.
I programmi dell'Union College, nel 1802 prevedevano due materie fondamentali: topografia e navigazione; successivamente aumentò la presenza di materie quali matematica e scienze generali. Nel 1828 il curriculum degli studenti del primo anno era centrato soprattutto sulla conoscenza del latino e del greco, questione che rendeva arduo il passaggio agli anni superiori.
Per gli studenti del secondo anno erano previste alcune scelte opzionali ma, in generale, chi seguiva le materie scientifiche dedicava un terzo degli studi alla matematica e non mancavano materie quali l'ottica, la fisica, l'astronomia, la geometria descrittiva, la chimica e l'anatomia, quest'ultima disciplina ritenuta fondamentale per comprendere i segreti della meccanica del corpo umano. Questo fu l'iter di studi seguito da Whipple (ASCE transactions vol.36 p.527 "Squire Whipple, hon. M. Am. Soc. C.E.") che ottenne il titolo accademico nel 1830.

- La prima classe d'ingegneri laureatasi all'Union College; evidente è la preponderante presenza degli strumenti topografici.

Completati gli studi Whipple trovò impiego alla Baltimora & Ohio Railroad, dove rimase fino al 1832; successivamente passò alla società New York State Canals e N.Y. & Eire Railroads dove risulta nei ruoli dal 1833 al 1851 in qualità di ingegnere civile, specificando però "time non exclusively employed".
Anche durante questo periodo Whipple fu sempre impegnato su due fronti, quello pratico dell'esecuzione di opere edili e quello teorico, della trigonometria in particolare, che sfrutterà nel suo trattato "A work on bridge building: consist of two essays, the one elementary and general, the othere giving original plans, and pratical details for iron and wooden bridges".
Per la società assegnataria dei lavori del Canale Eire, Whipple fornì la sua opera soprattutto come topografo ed estimatore, oltre a collaborare alla progettazione della relativa ferrovia.
Qui ricoprì, per breve tempo, la carica d'ingegnere della Divisione Est sotto la direzione dell'ingegnere capo Edwin F. Johnston. Benché fosse molto impegnato, trovò anche il tempo per ideare, perfezionare e costruire una ventina di innovativi strumenti topografici.
Nel 1840 brevettò un sistema di conche di navigazione per pesare chiatte da duecento a trecento tonnellate; ne costruì un modello a cui seguì la realizzazione: l'idea ebbe successo e molte altre ne furono costruite sulla base del suo brevetto.

- Resti di una delle conche di navigazione brevetto Whipple.

Whipple iniziò ad interessarsi ai ponti alla fine degli Anni Trenta dell'Ottocento; il 24 aprile del 1841 brevettò un ponte a travata reticolare in "ferro" che aveva il corrente superiore arcuato.
Con tale sistema strutturale costruì non pochi ponti con luci da settanta a cento piedi (21 - 30 m) destinati a sopportare ingenti carichi dinamici.
Whipple dimostrò anche buone qualità imprenditoriali poiché per convincere la "committenza" - la società che gestiva l'appalto del Canale Eire - dell'efficacia del suo brevetto per ponti reticolari in "ferro", investì personalmente mille dollari per far costruire un ponte dimostrativo a Utica; i risultati furono così convincenti che la Società del Canale Eire gli affidò l'appalto per la sostituzione di tutti i ponti in legno pericolanti del Canale.

- Prospetto e schema di montaggio di un ponte realizzato in base al primo brevetto Whipple.

Attorno alla metà dell'Ottocento il ponte "brevetto Whipple" divenne l'archetipo per quasi tutti i ponti metallici ferroviari del Nord America.
Dagli anni Cinquanta, Whipple iniziò la progettazione e realizzazione dei ponti ferroviari per la New York and Eire Railway che però non ebbero la fortuna degli altri. Infatti, furono tutti rimossi a seguito del crollo di uno in acciaio della stessa linea ferroviaria ma "di diversa forma e proporzioni rispetto a quelli di Whipple" (J. Rogers. D. Kennon, R. T. Jaske e F. Griggs Jr,"Civil Engineering History, Emgineers make history" Asce New York 1996 p. 148).
Nel 1852 Whipple ideò e realizzò una trave reticolare a forma trapezoidale di 146 piedi (48m) di luce per la Rensselaer and Saratoga Railroad, vicino a Troy nello stato di New York; fu il primo esempio di trave reticolare con montanti, posti sulle spalle, inclinati.

- Brevetto della trave con aste trapezoidali costruita per la Saratoga Railroad.

La guerra civile costituisce l'ultimo ostacolo alla definitiva affermazione di Whipple come ingegnere. La prima edizione del saggio sul calcolo delle travi reticolari, quello del 1847, Whipple si trova costretto a pubblicarla a proprie spese ed in un numero ridotto di copie al punto che ebbe scarsa diffusione.
La situazione cambiò quando sorse, nel 1852, l'American Society of Civil Engineers, operativa dal 1868, che annoverò, tra i suoi primi atti, la nomina di Squire Whipple in qualità di membro onorario. In questo si può leggere, però, anche una sorte di emarginazione dall'ambiente ingegneristico-imprenditoriale nord Americano. Infatti, Whipple non è fra i fondatori dell'American Society of Civil Engineers, ma solo membro onorario e non effettivo.
Comunque dagli anni Settanta il discreto successo del suo procedimento di calcolo indusse Whipple a pubblicarne una nuova edizione riveduta e corretta, presso l'editore newyorkese Van Nostrand che in trent'anni ne produsse altre quattro edizioni.
"A work on bridge building" rappresentò un fondamentale contributo per la costruzione dei ponti giungendo in un particolare momento della storia della ferrovia, diffusasi negli Stati Uniti a partire dal 1829. Le grandi linee "coast to coast" ed i nuovi carichi dinamici dovuti all'aumento delle dimensioni, peso e velocità dei convogli, determinarono, infatti, l'impellente necessità di strumenti di calcolo rapidi ed efficaci per valutare le sollecitazioni sulle aste, determinarne le dimensioni e, soprattutto, individuare la tipologia strutturale più efficace e facilmente ripetitiva.
Whipple ebbe il merito di proporre la valutazione delle sollecitazioni nelle aste sfruttando l'elementare scomposizione analitica delle forze. Infatti, in qualità di topografo, Whipple possedeva ottima padronanza della trigonometria che applicò al calcolo degli sforzi nelle reticolari, specificando che per il campo delle costruzioni essa non risultava indispensabile, infatti si sarebbe potuta ottenere una precisione soddisfacente anche per via grafica.
Il metodo è, inoltre, presentato con una veste didattica efficace: si inizia dalla più semplice "trave armata", si passa alla capriata e quindi si giunge alle più complesse travi reticolari, compreso il Bowstring da lui brevettato.

-Uno degli aspetti particolarmente interessanti è che Whipple, pur dichiarando che il procedimento da lui illustrato si basa sulla trigonometria, non cita alcuna funzione trigonometrica, sostituite sempre dal più elementare rapporto tra i lati. In questo leggiamo la natura estremamente pratica del trattato.
Una volta determinati gli sforzi nelle aste, l'autore procede a dimensionare le membrature procedendo poi al confronto tra il costo di realizzazione dei vari schemi strutturali.
Particolarmente interessante è l'attenzione dedicata al problema delle aste compresse; Whipple ben conosceva il problema dell'instabilità elastica, perciò propose di applicare un coefficiente moltiplicatore alla formula della compressione semplice:

Il coefficiente, chiamato "capacità di resistenza", impone al numeratore il diametro dell'asta al cubo e al denominatore la lunghezza al quadrato dell'asta inclinata, espressa come somma dei quadrati dei cateti. Questo coefficiente, sempre minore di zero, serviva, in sostanza, come correttivo di parzializzazione della sezione resistente.
La seconda parte del saggio è dedicata ai dettagli costruttivi dei ponti ed è il risultato dell'esperienza di Whipple maturata presso la ferrovia del canale Eire.

Da questa breve analisi del trattato di Whipple emerge la straordinarietà dell'opera che anticipa la tradizione europea del calcolo delle strutture reticolari. Anticipa le teoria di J. W. Schwedler, del 1851, di K. Culmann, del 1866, e di L. Cremona, del 1872.
Inoltre, è facile dimostrare come almeno due ingegneri europei, Culmann (Der bau der holzere bruken in den Vereinigten von nordamerika, Werner-verlang, Wien 1851) e Karl Ritter von Ghega (Uber nordamerikanisce brukenbau und berechnunc des tragungsvermogess der Howe'sehen bruken, von…, Prandel & Compagnie, Wien 1845) abbiano conosciuto l'opera di Whipple e l'abbiano considerata superata, infatti il metodo proposto costituisce la soluzione analitica "per nodi", e quindi basata sulla scomposizione delle forze. Questo procedimento era applicato da molti nella pratica, a Whipple quindi il grande merito di averlo sistematizzato e diffuso nel nord America.

M. Guardini

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