Tofil Jolanta Rozwoj Cięgien

7/25/2019 Tofil Jolanta Rozwoj Cigien

1/6

Jolanta Tofil*

* Tofil Jolanta, dr in. arch., Politechnika lska, Orodek Geometrii i Grafiki Inynierskiej.

ROZWJ WSPCZESNYCH PRZEKRY O KONSTRUKCJICIGNOWEJ

evolutIon of contemporary roofs of strIng

constructIon

Konstrukcje cignowe s dzi synonimem nowoczesnoci: celowoci i logiki dziea jako wymg ekonomicz-noci i zamierzenia twrcy: w budowlach wielkich przekry i pokonywania wielkich rozpitoci. W kategoriinowoczesnoci mieci si take bicie rekordw w tym zakresie.

Sowa kluczowe: przekrycia, konstrukcje cignowe, konstrukcja wiszca, forma architektoniczna

String constructions constitute a synonym of modern technology, purpose and logic of a piece, as an eco-nomic requirement and intensions of a creator in constructions of big roof shells and gapping great spans.Breaking records in that domain also falls into this modern category.

Keywords: roofs, string structures, suspension structure, architectural form

Przekrycia wiszce o bardzo prostej konstrukcjibyy znane w dalekiej przeszoci. Wykorzystanie skrzwierzcych, a pniej prymitywnie plecionych matoraz skrconych wkien rolinnych jako lin znanebyo od najdawniejszych czasw. Niestety ze wzglduna nietrwao stosowanych materiaw, zachowaosi niewiele ladw owego budownictwa.

W staroytnej Grecji i Azji Mniejszej stosowanokonstrukcje namiotowe. W upalne lub deszczowedni przekrywano ptnami aglowymi pomieszczeniaprzeznaczone na cele publiczne. Zasady konstruk-cyjne tych przekry wywodziy si z konstrukcji aglina statkach. W staroytnym Rzymie po raz pierwszyzastosowano pcienne przekrycie wiszce na linach,

chronice trybuny przed promieniami soca tzw. we-larium w Colosseum. Ogromna ta budowla w ksztacieelipsy o rednicach 156 i 188 metra bya przekrywanaw czasie igrzysk [1].

Do dnia dzisiejszego plemiona ludzi koczujcych(Nomadw) oraz ludno krajw sabo rozwini-tych gospodarczo wykorzystuj podobny sposb

budowania, ze wzgldu na niskie koszty i atwowznoszenia i przenoszenia konstrukcji z miejsca namiejsce. Z tych samych przyczyn przekrycia wisz-ce s powszechnie wykorzystywane przez wojskooraz dla widowisk cyrkowych. Najwiksze budowlecyrkowe powstay pod koniec XIX i na pocztku XXwieku.


2/6

382

1, 2. Hala widowiskowa Katowice, Polska. www.sportsvenue-technology.com / Spectacle Arena, Katowice, Poland3, 4. Stadion Olimpijski, Monachium, Niemcy. www.mimoa.eu, http://muc.in/pic/munich_olympic_stadium / Olympicstadium,Munich, Germany

12

3 4


3/6

383

Er inynierskich konstrukcji wiszcych o duychrozpitociach zapocztkowa wiek XIX, kiedy towynaleziono sposb masowej produkcji lin stalo-wych o znacznej wytrzymaoci na zerwanie. Jednak

pocztkowo liny stalowe wykorzystywano jedynie dokonstrukcji mostw. Prawdziwy rozkwit konstrukcjicignowych rozpocz si w drugiej poowie XX wiekui nadal obserwujemy niesabnce zainteresowanietego typu ustrojami.

Pierwszym obiektem, w ktrym zastosowano linyo wysokiej wytrzymaoci na zerwanie jest Arenaw Raleigh. Obiekt ten da pocztek rozwojowi wsp-czesnych wstpnie napitych konstrukcji przekry

wiszcych.W roku 1950 Maciej Nowicki zaprojektowa pio-

niersk konstrukcj wspomnianej wyej areny CowPalace, ktr wzniesiono w roku 1953 [2]. Konstrukcjnon dachu stanowi wstpnie napita siatka cigno-wa w ksztacie paraboloidy hiperbolicznej. Siatka taskada si z lin o zrnicowanej rednicy, mocowanychdo dwch wzajemnie przecinajcych si parabolicz-

nych ukw elbetowych. Cz lin spra przekryciew kierunku poprzecznym. Natomiast stref powoki niespron podtrzymuj boczne napite odcigi linowe,wachlarzowe, zakotwione ukonie w supach ciany.Gwne wymiary obiektu w rzucie poziomym wynosz:dugo 97 m i szeroko 92 m [3].

Krzyujce si uki none wznosz si na wyso-ko 27,4 m i s podparte supami, ktre przenoszjedynie ciar wasny ukw. Poniewa wystpowao

zagroenie przesunicia si fundamentu po grunciena wypadek przekroczenia si tarcia uki poczonoza pomoc spronych kabli.

W omawianej konstrukcji przekrycia po raz pierw-szy zastosowano powierzchni siodow z krzyu-jcych si lin, dziki czemu rozwizano niezwyklewany problem odprowadzenia wody opadowej(woda spywa do najniszych punktw skrzyowaniaukw) [4].

Hala jest osonita szklan cian, ktra wzmacniawraenie lekkoci i dynamizmu formy architektonicz-nej budowli wynikajcej z zastosowanego rozwizaniaprzekrycia. Wspomnian cian przecina wstga

elbetowa, stanowica jednoczenie belk podtrzy-mujc konstrukcj trybuny.Pokrycie dachu zaprojektowano z blachy falistej, izo-

lacji termicznej oraz warstwy materiau bitumicznego.Obiekt zdoby Nagrod Honorow AIA w 1953 roku,

zosta zaliczony w poczet 10 najbardziej znaczcychbudynkw w historii architektury przez ArchitecturalRecordw 1957, sprowokowa liczne naladownictwa,zainspirowa wielu, jak choby Saarinena (lodowisko

Uniwersytetu w Yale w New Haven, terminal DullesAirport w Waszyngtonie) i zosta pniej na dugozapomniany.

Wedug Curta Siegela powierzchnia dachu rozpi-ta pomidzy ukami (...) staa si prototypem dachuwiszcego, a raczej naleaoby powiedzie siatki

z napitych cigien, zakrzywionej w dwch przeciw-

nych kierunkach, przez co zwrcioby si uwag na

form powierzchni dachowej, ktra dla tej strukturyjest waniejsza ni forma ukw[5].Wrcz dosownym cytatem z Areny, zwanej

take Paraboleum, jest Hala Kongresowa w Berliniezaprojektowana przez H. Stubbinsa. Zrealizowanaw 1957 r. posiada wymiary w rzucie poziomym: 75 m na61 m. W maju 1980 roku, po 23 latach eksploatacjidach uleg awarii, ktrej przyczyn bya korozja linnonych dachu, szczeglnie w pobliu zakotwie

w elbetowym dwigarze brzegowym. W 1986 rokuhal odbudowano, udoskonalajc konstrukcj no-n dachu [6].

Kolejnymi etapami na drodze udoskonalania tegotypu rozwiza byo zastpienie ciskanych ukwpiercieniami, co dao pocztek rozwojowi konstrukcjiwiszcych na planie koa. Dwa pierwsze, rwnocze-nie i niezalenie opracowane projekty, to: przekryciepawilonu USA na wiatowej Wystawie, odbywajcej


4/6


5/6

385

Prekursorskie przykady projektowe:

Hala widowiskowa w Katowicach, Polska [10](Il. 1, 2)

Autor: Wacaw ZalewskiWsppraca: arch. Maciej Krasiski, Maciej GintowtKonstrukcja: Andrzej rawskiRealizacja 1961 r.

Program uytkowy tego obiektu przewiduje mo-liwo organizowania rnych imprez przy widownimajcej nawet do 18 000 miejsc siedzcych.

Gwn bry hali stanowi skomponowany na

rzucie koowym odwrcony stoek city paszczyznukon. Konstrukcj non przekrycia hali jest 120dwigarw linowych zamocowanych w zewntrz-nym sztywnym stalowym piercieniu obwodowymo rednicy 100 m. Dwigary przebiegaj promieniciei nad rodkiem areny s uchwycone wewntrznymstalowym piercieniem zwornikowym o rednicy32 m. Zewntrzny piercie obwodowy o przekroju

skrzynkowym poczony jest ze stalow konstrukcjpodpr i ma za zadanie przenie siy ciskajce,a piercie zwornikowy o konstrukcji kratowej siyrozcigajce wywoane nacigiem zakotwionychw nich kabli.

Bardzo ciekawym pod wzgldem architekto-nicznym rozwizaniem jest wsparcie na piercieniuzwornikowym kopuy latarni. Kopua ta skadasi z dwch czci: grnej w ksztacie paraboloidy

obrotowej i dolnej w ksztacie stoka citego. Naobwodzie latarni umieszczono wietliki.

Supy, na ktrych spoczywa konstrukcja dachu,zostay podparte przegubowo na stopach fundamen-towych. Rozwizanie to, co jest bardzo istotne, umo-liwia pionowe i poziome odksztacenie si konstrukcjiposadowionej w warunkach szkd grniczych.

Utrwalenie formy obiektu nastpio w zdecydo-wanie czytelnych konturach. Stoek foremny zosta

odwrcony i wbity w ziemi oraz city ukonpaszczyzn tworzc ksztat budowli. Urozmaiceniemformy jest kopua latarnia o obrotowym ksztacieumieszczona w centralnym punkcie zadaszenia.

Odwrcenie ciaru bryy wzgldem si przyciganiaziemskiego i wyrane pochylenie paszczyzny prze-krycia sprawia, e budowla odznacza si dynamikkompozycji architektonicznej.

Zesp obiektw olimpijskich w Monachium, Niem-

cy [11](Il. 3, 4)Autor: Frei OttoRealizacja: 1972 r.

Przekrycie obiektw zespou olimpijskiego w Mo-nachium wzniesionego na Olimpiad w 1972 roku. Za-oenie obejmuje obiekty na powierzchni 78 400 m2.Przekrycie okrelane jako najwiksza konstrukcjadachowa wiata, przekrywa trybuny 80-tysicznegostadionu, hal sportow na 12 tysicy widzw i basenz 7,5-tysiczn widowni oraz cigi komunikacyjne

pomidzy tymi obiektami.Osnow tego kolosalnego przekrycia stanowiortogonalna siatka cignowa rozpita pomidzy ci-gnami brzegowymi. Cao podwieszona za pomoclin do 12 masztw o wysokoci 50,080,0 m. Gowicemasztw posiadaj kulisty ksztat zostay specjalnieopracowane dla wpicia do nich lin nonych. Stalo-wym masztom o przekroju rurowym nadano ksztatwrzecionowaty. Poszerzenie supa w czci rodkowej

przeciwdziaa najwikszym wyboczeniom, jakie mo-gyby tu wystpi. Supy zamocowano przegubowow fundamentach. Z tego wzgldu wymagaj wielo-kierunkowych odcigw kotwionych w masywnychfundamentach na terenie wok obiektw. Konstrukcjalinowa zostaa wypeniona panelami z przyciemnio-nego szka akrylowego, gruboci 4 mm. Zapewnia tonaturalne dowietlenie wntrz obiektw sportowychi cigw komunikacyjnych.


6/6

386

Elementy tego wzorcowego rozwizania byywielokrotnie powielane w innych obiektach.

Zadaszenie tworzy sekwencja namiotw, rozpitychmidzy wysokimi punktami masztami. Uksztatowanie

przekrycia jest przykadem, w ktrym odczytujemyinstynktowne denie do korzystnego rozkadu si.Siy ujarzmione, jakby zatrzymane w ruchu, zobra-zowane s w liniach i powierzchniach krzywych. Ichrozmieszczenie w przestrzeni rozstrzyga o efekcie grypodporzdkowanej poszukiwaniu architektonicznej

formy. Siatka cignowa poprzez wielokierunkowolinii sprawia wraenie mobilnej struktury. Prostopady(ortogonalny) ukad kabli podkrela spjno strukturyprzekrycia. Wrzecionowate pylony ustroju zawieszenia

swj dynamiczny charakter zawdziczaj odchyleniuod pionu. Skojarzeniem przekrycia w ujciu caocio-wym jest powierzchnia wzburzonego morza lub teobcej planety usianej kraterami. Natomiast rysunekna jego powierzchni kojarzy si moe z wzorem naskrzydach waki czy te nietoperza.

PRZYPISY

[1] M. Salwadori, Sia architektury. Dlaczego budynki stoj,Warszawa 2001, s. 260.[2] T. Barucki,Architektura i architekci wiata wspczesne-go, Maciej Nowicki, Warszawa 1986.[3] M. A. Urbaska, Arena Nowickiego, Architektura &Biznes 1998 nr 4.[4] W. Borusiewicz, Konstrukcje budowlane dla architektw,

Warszawa 1978, s. 352.[5] C. Siegel, Formy strukturalne w nowoczesnej architek-turze, Warszawa 1964.[6] Sz. Pakowski, Konstrukcje cignowe, Warszawa 1994,s. 11.[7] A. Pawowski, P. Trbacz, Konstrukcje cignowe, Archi-tektura-Murator 1997 nr 8.

[8] System wznoszenia kopu strukturalnych, ktremontuje si z wycinkw na poziomie terenu i etapamipodnosi w gr, jednoczenie montujc osprzt i insta-lacje. Podnoszenie odbywa si za pomoc podnonikwhydraulicznych lub pneumatycznych. Gdy konstrukcjaosignie docelowe pooenie, brakujce pola zostaj uzu-penione, a wzy usztywnione. System ten zastosowano

po raz pierwszy w 1984 roku przy budowie hali sportowejw Tokio. Wg J. Rbielak, Ksztatowanie systemw konstruk-cyjnych kopu prtowo-cignowych, Architektura-Murator2000 nr 12.[9] M. Salwadori, op.cit., s. 267.[10] Dane techniczne: W. Borusiewicz, op.cit., s. 351.[11] Dane techniczne: www.eurostadiums.com.

BIBLIOGRAFIA

Addis W., The Art of the Structural Engineer, Artemis, Lon-don 1994.Barucki T.,Archi tektura i architekci wiata wspczesne-go, Maciej Nowicki , Wydawnictwo Arkady, Warszawa1986.Borusiewicz W., Konstrukcje budowlane dla architektw,Wydawnictwo Arkady, Warszawa 1978.Geiger D., Membrane Structures. Encyclopedia of archi-tecturedesign, Engineering & construction, J. Wiley, NewYork 1989.

Harbison R.,Zbudowane, niezbudowane i nie do zbudowa-nia. W poszukiwaniu znaczenia architektonicznego, prze. B.Gadomska, Wydawnictwo Murator, Warszawa 2001.P. Jodidio, Nowe formy. Architektura lat dziewidziesitychXX wieku, prze. M. Motak, Warszawa 1998.Ku S., Pyrak S., Reichhart A., O perspektywach rozwojustalowych konstrukcji duych rozpitoci i przestrzennych,Inynieria i Budownictwo 2001 nr 9.P. Trzeciak, Przygody architektury XX wieku, Nasza Ksigar-nia, Warszawa 1974.

Documents

Tofil Jolanta Rozwoj Cięgien