Mirajul cupolelor din sticla
Sticla este un material care nu suporta o tensiune de intindere prea mare, dar care poate fi folosit foarte bine pentru sarcini portante. Combinand materiale rezistente la intindere, dar de multe ori instabile cu sticla, se pot realiza structuri portante impunatoare si filigrane.
Observand natura, se constata ca se pot realiza structuri portante pentru sarcini nebanuite cu structuri arcuite sau sub forma de cupola, adica structuri curbate cu una sau mai multe axe. De exemplu: frunzele subtiri si lungi ale plantelor sunt usor curbate, pentru a avea destula putere pana in varfuri impotriva fortei gravitationale si a vantului. Un cuib de pasari, din ierburi si crengute innadite sub forma de nacela, poate sustine o sarcina multipla propriei greutati. Carapacea curbata dar usoara a unei broaste testoase confera protectie impotriva atacurilor din exterior. Forma cojilor de ou sau a scoicilor se regaseste de multe ori in obiecte de uz casnic – dar si in structuri portante folosite in constructii. Forma de „coaja“ se regaseste in natura si in tehnica deopotriva.
Istoria structurilor portante curbate
Daca definim coaja in general doar prin functia sa, precum si prin procesul de formare, respectiv de productie, atunci in cazul structurilor portante curbate mai joaca un rol decisiv si materialul folosit (pentru rezistenta la presiune sau la tensiunea de intindere) si capacitatea de absorbtie a sarcinii (inel de presiune sau centura).
Capacitatea de formare a anumitor materiale de constructii pentru producerea de structuri curbate a fost descoperita inca din antichitate. Romanii, spre exemplu, si-au putut imbogati arhitectura cu superbe cupole – prin descoperirile numite opus incertum (zid construit din pietre nefasonate de forma neregulata, legate cu mortar), respectiv opus caementitium (zidarie din piatra sparta ce are ca liant calcarul ars) in secolul al III i.H. – cum ar fi cea a Panteonului din Roma, a carui constructie a inceput din 118 d. H. sub Adrian, cu un diametru de 43,6 de metri fara piloni.
Interiorul acestei constructii, dedicate cultului pagan al soarelui, putea fi umplut in latime si in inaltime de o sfera, care ar fi simbolizat soarele. Panteonul si-a pastrat timp de peste un mileniu si jumatate renumele de constructie cu cea mai mare cupola din lume.
De abia mai tarziu, in era industrializarii, a fost dezvoltata folosirea betonului armat, mai ales de catre Joseph Monier (1823 - 1906), un gradinar francez. Primul sau brevet de inventie din anul 1867 se referea la „betonul turnat in jurul unui schelet de otel“, care astfel putea lua forme curbate. Tot in mijlocul secolului al XIX-lea poate fi datata o aplicatie destul de neobisnuita sub forma unei cale de vapor din beton, turnata de Lambot.
Betonul armat confera o rezistenta sporita si permite astfel folosirea de piese mai subtiri, pe de alta parte permite si preluarea de sarcini cu tensiune de intindere mult mai mari, ceea ce facea posibila construirea de tavane cu bordura lata, scari din pietre nefasonate de forma neregulata sau acoperisuri curbate.
Trebuia sa treaca mai mult de jumatate de secol pana cand inginerii arhitecti sa poata realiza primele aplicatii moderne in domeniul structurilor curbate: inginerul francez Eugène Freyssinet a construit in 1913 o hala de avioane fara piloni pe un perimetru de circa 46x60 metri. Zece ani mai tarziu au urmat halele aviatice de la Orly, cu o inaltime de 60 de metri pe un plan de 91x175 metri fara piloni.
In anii 40 si 50 ai secolului trecut, inginerul constructor italian Pier Luigi Nervi (1891 - 1979) a fost cel care a reusit, cu ajutorul unor elemente curbate prefabricate, sa dezvolte aceste constructii in mod decisiv din punct de vedere artistic, constructiv si al procedeelor de productie (de ex. prin hala de avioane de la Orvieto in 1941, halele olimpice si de expozitiile de la Roma intre 1957 si 1960).
In Germania, s-a inceput dezvoltarea si construirea de cladiri cu forme curbate de abia spre sfarsitul primului Razboi Mondial. Este de remarcat faptul ca si astazi mai exista cladirea de testare conceputa de Franz Dischinger pentru Dyckerhoff AG din Wiesbaden: o cupola din otel beton cu un diametru de 7,3 metri si o grosime de doar 1,5 cm!
Fizicianul si inginerul Walther Bauersfeld (1879 - 1959) a construit in anul 1923 o cupola pentru planetariul conceput de el insusi in 1919 pe terenul firmei Carl Zeiss din Jena, cu un diametru de 16 metri si o grosime de doar 3 cm. Constructia a fost prevazuta cu 3.840 de coaste care impreuna cu steaua de cuplare au o greutate de numai 3,6 tone. Mai tarziu, a fost adaugata asa-numita cupola de inchidere cu diametru de circa 40 de metri si 6 cm grosime, precum si, in 1925, cupola existenta si astazi a planetariului Zeiss cu un diametru de 24,84 metri.
Anii 50 ai secolului al XX-lea au fost marcati mai ales de cei doi arhitecti ingineri Félix Candela si Heinz Isler prin constructii, proiecte si procedee de executie si calculare exemplare. In special elvetianul Isler a inteles repede ca procedeul folosit pana atunci pentru a prescrie matematic o forma geometrica nu era satisfacator nici din punct de vedere estetic, dat nici static. Mai ales studiile naturii l-au condus la metode de a gasi forme pe baza fizicii. Printre operele sale din Elvetia se numara de exemplu benzinaria de pe autostrada A1, situata la nord de Berna la Deitingen, sau centrul floristic din Camorino (Tessin-ul de Sud).
De asemenea, spaniolul Candela a lucrat mai intai in Mexic, apoi in SUA. El a dezvoltat forma paraboloidului hiperbolic pana la aplicabilitatea ei practica. Constructia sa cea mai reusita este, in opinia lui, restaurantul „Los Manantiales“ din Xochimilco (Mexic), construit in 1958, care este un model ce a fost copiat de mai multe ori (de exemplu in Germania prin restaurantul „Seerose“, construit in 1980 la Potsdam, imaginea 5). Printre celelalte constructii cunoscute, la care s-au folosit formele libere, se numara si cladirea operei din Sydney, cunoscuta si dincolo de granitele Australiei.
Efectul structurilor portante la constructii din sticla
Exista insa constructii curbate impunatoare si din sticla, de cele mai multe ori fiind vorba de constructii deosebit de usoare din otel si sticla. Epocala este constructia din 1851, realizata dupa planurile si sub conducerea lui Joseph Paxton (1803 - 1865), un gradinar britanic, pentru Great Exhibition of the Works of Industry of all Nations (Expozitia Mondiala) din parcul londonez Hyde: un palat din cristal care adaposteste o hala de expozitii de circa 563x124 metri, care era structurat modular pe rastere dreptunghiulare de 77x17 cu o distanta intre piloni de cate 24 picioare (7,315 metri), cu un acoperis poligonal format din geamuri de doar 2 mm grosime, suflate manual de 2x4 picioare (61,0 cmx121,9 cm).
De asemenea, cupola de sticla care acopera curtea interioara a cladirii Stadthaus din Zürich dateaza din 1899. Traverse paralele din otel cu talpa inferioara a grinzii curbata, dintr-un profil in forma de T, sunt legate prin arcuri din tigle din sticla cu sant pentru mortar, astfel incat se creeaza o forma cunoscuta sub denumirea de „torus“ (un colac cilindric asemanator unui colac de salvare).
Constructii moderne, cum ar fi cupola din sticla a cladirii Reichstag-ului din Berlin, rotonda Pinacotecii din München, o cupola din sticla cu un diametru de peste treizeci de metri, sau centrul Paul Klee din Berna in Elvetia, deschis abia in 20 iunie anul trecut, cu structurile sale in valuri din otel si sticla, sunt mult prea cunoscute, pentru a mai fi prezentate detaliat aici.
Totusi, dorim sa atragem atentia asupra unei cladiri impunatoare ce va fi inaugurata pe 28 mai urmand a fi noua gara centrala a Berlinului, fosta gara Lehrte.
„Catedrala mobilitatii“, proiectata de arhitectul Meinhard von Gerkan este deosebit de impunatoare: o hala lunga de 321 de metri, din sticla si acoperita de trei peroane feroviare curbate, doua arcuri asezate transversal cu cate 12 etaje ce acopera aceasta hala ca un pod in axa peroanelor, precum si un acoperis din sticla curbat, asezat intre acesti zgarie-nori, ofera chiar si unui vizitator obisnuit cu arhitectura zilelor noastre o experienta similara celei pe care au trait-o oamenii acum 150 de ani in palatul de cristal din Londra.
„Fie ca este zi sau noapte, ca este lumina soarelui sau artificiala – la 150 de ani de la Paxton, lumina ramane un mediu a carui putere creatoare joaca un rol dominant in si pentru arhitectura, de aceea trebuie privit conceptional ca o componenta integranta pentru o constructie in care sa te simti bine la fiecare proiect arhitectonic“, apreciaza Von Gerkan.
Intr-o era, in care arhitectura nu mai este privita ca o arta, ci mai degraba ca un domeniu al economiei, influentata tehnic, structurile curbate, formate din geamuri in forme dreptunghiulare, triunghiulare sau de romburi constituie alternative practice. Una din formele cel mai des intalnite este cupola cu grilaje din plasa care dispune de o baza patrata si se deformeaza cu tendinta spre forme de romb. Cupola geodezica o datoram arhitectului american Buckminster Fuller (1895 - 1983), o cupola formata din subdivizarea multipla a unei parti acoperitoare a suprafetei mantalei in forma de icosaedru (definitie: icosaedru este un corp, a carui suprafata este formata din 20 de triunghiuri identice). Pavilionul SUA de la EXPO 1967 din Montreal (Quebec, Canada), o cupola Fuller geodezica modificata, avand circa 60 de metri inaltime (vezi imaginea 9), prin care trecea chiar trenul monosina al expozitiei, a dat nastere la serioase controverse, fiind insa si cel mai mare succes de public al expozitiei si de multe ori comparat cu palatul de cristal de la expozitia mondiala de la Londra. Multi ani mai tarziu urma sa se intensifice comparatia: dupa inchiderea expozitiei mondiale din 1851, palatul de cristal de la Londra a fost demontat, pentru a fi remontat in 1854 intr-o forma usor modificata la Sydenham.
In anul 1936 un incendiu a distrus constructia in intregime. Si la pavilionul EXPO de la Montreal a ars capitonajul din acril al cupolei, in 1977, ramanand doar ruina scheletului cupolei din tevi de otel si constructia de cadre pentru platforme. De la lucrarile de reamenajare si renovare din anul 1997 incoace, constructia adaposteste astazi centrul Ecowatch, un muzeu multimedia despre ecosistemul acvatic Great Lakes/St. Lawrence River.
