Santiago Calatrava - Orasul artei i tiineiValencia

Frank Gehry - DG Bank - Berlin

Biserica Sfintii Petru si Paul - Steinhausen

Catedrala St. Etienne - Auxerre

Sistemul constructiv (sau sistemul structural, sau structura, sau acel ceva care de obicei nu se vede dar care ine construcia s nu se prabueasc), este intim legat de forma construciei i reprezint o expresie a materialelor folosite. El este impus, supervizat i modelat de arhitect, dar calculat de inginer, fiecare din cei doi avnd astfel responsabiliti specifice.

Structura poate fi ascuns sau aparent. De fiecare dat ns, scopul arhitectului este acelai: de a modela spaiul i de a transmite privitorului

. Astfel, o persoan nconjurat de drama bombastic a unei cldiri baroce, sau de curbele fluide ale lui Ghery, poate s aib o reacie estetic satisfctoare fr s tie cum a fost nlat cldirea (

).Spuneam c structura poate fi i aparent. Cine a ptruns ntr-o

catedral gotic sau ntr-o construcie gndit de Calatrava a rmas uimit de performanele i frumusee

)

ARTA I STRUCTURA

sistemetriliticsistemul

constructive

ntr-o cldire, o grind este elementul de structur orizontal care leag capetele a doi stlpi. Dac reunim un grup de stlpi verticali i i legm cu grinzi orizontale, obinem cadrul unei cldiri: pare ca o pdure.

Acum s lum un burete dreptunghiular, ca acelea folosite la buctrie, sau o pies dreptunghiular de cauciuc spongios (cu ct este mai lung, cu atta este mai bine). Cu ajutorul unui creion colorat se deseneaz o serie de linii verticale pe una din feele nguste i apoi se ncovoaie capetele buretelui cu minile.

grindaPe grinzile care snt rezemate pe stlpi se descarc",

la rndul lor, greutile planeelor, iar planeele preiau" ncrcarea cu oameni i a ntregului mobilier de pe ele.

Pentru a gsi de ce ntr-o grind se dezvolt att ntindere, ct i compresiune, s aezm o linie subire de plastic sau de oel pe dou cri aezate la o distan de civa centimetri. Apoi s aezm pe linie o greutate, cum ar fi o piatr sau o crticic sau, mai bine, s apsam n jos la mijlocul ei cu degetul.

Vei observa c, sub aciunea greutii sau a degetului, mijlocul grinzii-linie" se deformeazn jos i grinda devine curb. Ea se ncovoaie.

n unele elemente structurale se dezvolt concomitent ntindere i compresiune. Cel mai important dintre aceste elemente este .

Vei observa c distanele dintre liniile verticale se scurteaz la partea superioar i se lungesc la pa r t ea i n f e r i oa r a g r i n z i i spongioase. Deoarece ntinderea lungete i compresiunea scurteaz, v vei da seama c, atunci cnd grinda se ncovoaie, partea inferioar a grinzii este ntins, iar partea superioar este comprimat

Dac, n plus, desenai cu creionul colorat o linie orizontal la jumtatea distanei dintre marginea superioar i cea inferioar a feei buretelui, vei observa c distana dintre liniile verticale rmne neschimbat n lungul acestei linii orizontale i acelai lucru se ntmpl i cu lungimea liniei. Aceasta nseamn c, n lungul acestei linii orizontale, n grind nu se produce nici ntindere, nici compresiune. Din acest motiv linia median orizontal este numit . Linia supus presiunii degetului s-a comportat ca i grinda spongioas ncovoiat, dar lungirile i scurtrile de la marginile inferioar i superioar snt att de nensemnate nct nu se pot distinge.

Dac inem buretele ntr-o mn i apsm n jos captul liber al buretelui cu cealalt mn, vom observa c liniile verticale sedistaneaz ntre ele la marginea superioar i se apropie la mar-ginea inferioar. ntr-o asemenea grind, pe care o numim

i care este rezemat la un singur capt, partea superioar a grinzii este ntins, iar partea inferioar este comprimat, deoarece grinda se curbeaz n jos, dar exist o fibr medie ca i la o grind care se curbeaz n sus, la unul sau la ambele capete.

Balcoanele unei cldiri snt rezemate obinuit pe grinzi n consol. Totui ele nu se ncovoaie att de mult ca o pies spongioas deoarece snt fcute din materiale foarte rigide, cum snt oelul, betonul sau lemnul. ntr-o cldire format din cadre, grinzile snt supuse la ncovoiere datorit ncrcrilor de pe planee, iar stlpii snt comprimai de grinzi. ntregul cadru lucreaz unitar deoarece ncrcrile construciei produc compresiune n stlpi i ncovoiere (care este o combinaie de compresiune i de ntindere) n grinzi.

sistemetriliticsistemul

constructive

MATERIALUL I STRUCTURA

Probabil c o prezentare a sistemelor structurale ar fi mai bine neleas, mai puin plicticoas dar mai dinamic dac ar fi facut n paralel cu parcurgerea stilurilor i perioadelor care au marcat istoria arhitecturii. De aceea capitolul despre structur va incheia prezentarea unei perioade mai ample din istoria arhitecturii, perioad caracterizat de respectivul sistem constructiv.

nainte de a ncepe cu cel mai simplu sistem constructiv cunoscut n istorie sunt necesare cteva cuvinte pregtitoare.

n nevoia de a se ap ra de stihii, de a se exprima n raport cu divinitatea, de a- i afirma puterea, de a concepe o via social , omul i-a folosit ingeniozita ea n alegerea pe care le-a folosit n construc ii.

De la blocurile de ghia ale eschimo ilor, de la primele temple de lemn ale grecilor, de la ogivele de piatr gotice la metalul i betonul armat de ast zi toate materialele s nt supuse for e care i pun la ncercare rezisten a.

For a gravita ional sau alte for e tind s deformeze un element n dou moduri fundamentale : fie s -l , fie s -l

t

,

u acelorai

materialelor

striveasc ntind . For ele care l strivesc se numesc for e de

compresiune

For ele care l trag i l ntind ca un elastic se numesc for e de ntindere

SISTEMUL TRILITICSistemul constructiv trilitic este

cel mai simplu i cel mai folosit de-a lungul timpului. Este format din dou elemente verticale i un al treilea aezat peste acestea n poziie orizontal, ca o punte. Elementele verticale pot fi elemente punctiforme (stlpi, coloane) sau perei.

menhiri+dolmen

T

riliton, provine din prefixul tri=3 si grecescul lythos=stanc i

descrie ansamblul format din trei st nci, dou verticale sus inand-o pe a treia, orizontal .

elasticitateaDac materialele de construcie nu au suficient

rezisten la sau la , sau la amndou, grinzile i stlpii cldirii se vor rupe sub ncrcrile grele ale planeelor i cldirea se va prbui, soldndu-se cu victime omeneti.

Rezistena nu este ns tot ce se cere de la un bun material de construcie. Toate materialele, att cele ce lucreaz la ntindere, ct i la compresiune, mai trebuie s aib o alt proprietate important numit .

Rezemai capetele unei linii metalice pe dou scaune i apsai-o n jos. n timp ce apsai, msurai cu ajutorul altei linii aezate vertical, lng mijlocul primei linii, cu ct se deplaseaz n jos punctul ei median, cu alte cuvinte, msurai s-geata pe care o capt. S spunem c la o apsare uoar, linia capt o sgeat de 6 mm. Dac apsarea nceteaz, dispare i sgeata. Mrii apsarea i vei msura o sgeat mai mare, fie de 25 mm. Dac ntrerupei apsarea, sgeata dispare din nou. Ori de cte ori dispare sgeata, cnd nceteaz apsarea, spunem c (dup cum se poate vedea, o linie de cauciuc este numit n mod corect elastic, deoarece dac nceteaz apsarea, ea revine la lungimea iniial).

Totui, dac se mrete apsarea n jos a liniei de oel, pn ce apare pe ea o ndoitur, la mijloc, vei constata c sgeata nu dispare cnd se nltur apsarea. De aceea, elasticitatea este o proprietate cerut tuturor materialelor de construcii. Chiar cnd ele se ncovoaie sub sarcin, i asta se ntmpl la toate, deoarece ele nu snt materiale perfect rigide, sgeata trebuie s dispar cnd snt descrcate. Dac ar fi s apar o ndoitur ntr-o grind de oel pe care se reazem un planeu i dac de fiecare dat cnd s-ar aplica o ncrcare mai mare, ndoitur i sgeata ar crete, planeul ar deveni n curnd nesigur i de nefolosit, deoarece jumtate din el s-ar curba n sus i jumtate n jos.

Desigur, nici un material nu este nelimitat elastic; dac ncrcarea crete continuu, el se poate rupe. i acesta este sfritul unui material de construcie. Dar, nainte s se rup, materialul poate s capete o sgeat permanent, ca i linia ndoit; n construcii spunem c nu mai este elastic, c se comport plastic (cuvntul plastic are dou nelesuri diferite, unul n chimic, cellalt n construcii. n chimie, plastic este un substantiv care desemneaz un material artificial cum este nylonul sau celuloidul. n construcii, plastic este un adjectiv i nseamn c nu mai este deloc elastic).

Comportarea plastic sub ncrcri mari este de asemenea necesar la materialele de construcii. Printre altele, ea acioneaz ca un factor de siguran. Apariia ei constituie o avertizare a ruperii.

sistemetriliticsistemul

constructive

Putem s intuim uor c elementele verticale sunt supuse la compresiune, iar elementul orizontal la ncovoiere.

S ne concentrm atenia asupra modului n care se comport cele trei elemente. Astfel fora la care este supus

(elementul orizontal) este contracarat de o for egal i opus exerci tat de sau (elementele verticale).

grinda

stlpi ziduri

Dac observm mai bine modul de deformare a grinzii, vom constata c la partea de sus grinda este comprimat, iar la partea de jos este ntins.

Repetabilitatea acestor uniti structurale n diferite moduri a permis dezvoltarea unor construcii de mare amploare. Orice material poate fi folosit la realizarea acestui sistem, fiecare cu limitrile lui.

Primele temple greceti au fost construite din lemn. Lemnul rezist destul de bine la ncovoiere, dar nu rezist n timp. El a fost nlocuit cu piatra i marmura, materiale care rezist bine n timp, dar care nu rezist la ncovoiere. E uor de imaginat cum grinda de piatr nu se va ncovoia, ci va plesni dintr-o dat. Din aceast cauz, grinzile nu pot fi prea lungi, i astfel distanele dintre coloane sunt mici. n imaginea de mai jos se observ c mare parte din spaiul interior este ocupat cu coloane i ziduri care susin acoperiul.

Problema aceasta a eliberrii spaiului interior de puncte de sprijin va fi rezolvat mult mai trziu, la sfiritul sec. al XIX-lea, cnd descoperirea oelului a exercitat o influen asupra arhitecturii.

Templul Atenei Aphaia din insula Aegina

Sala hipostil - Templul lui Amon din Luxor

StonehengeApadana lui Darius

Stlpul nu trebuie s ocupe prea mult spaiu pe planeu, dar trebuie s fie suficient de rezistent pentru a prelua sarcinile de compresiune, fr a flamba sub aciunea acestora.

stlpul

Un stlp flambeaz, adic se ncovoaie din compresiunea n lungul axei sale, dac este prea zvelt. Luai o linie de plastic, punei-o n picioare i apsai n jos; la un moment dat linia se va ncovoia.

Pentru a evita pericolul de flambaj, slpii de oel sunt construii cu seciunea n form de I. Dac aezai acest stlp I din hrtie vertical i-l vei apsa, el va prelua o oarecare sarcin de compresiune, pe cnd cele dou benzi de hrtie separate i nendoite nu ar putea s stea n picioare nici sub greutatea proprie. n general un stlp devine rezistent la flambaj dac materialul este ct mai deprtat de linia centrelor, adic de ax.

Pentru ca s ilustrm aceasta n cazul unui stlp tubular ptrat, luai o band de hrtie lat de 15 cm i lung de 30 cm. Desenai pe ea n lung patru linii, la o distan de 3 cm ntre ele i apoi ndoii hrtia n lungul acestor linii. Dup aceea lipii ultima band pe prima (pe o lime de 3 cm) ca n figur. n timp ce banda de hrtie nendoit nu poate suporta nici o sarcin, stlpul ptrat poate suporta.

Cu ct materialul este mai deprtat de ax, cu att stlpul este mai rezistent. Stlpul n form de I, confecionat din hrtie, poate fi fcut mult mai rezistent dac lipim o band de hrtie lat de 3 cm pe faa superioar i alta pe faa inferioar a I-ului; acestea snt numite . Totui, dac se lipesc apoi dou benzi de hrtie de 3 cm lime pe partea vertical a I-ului, numit

, creterea rezistenei la flambaj este foarte mic, deoarece materialul adugat este apropiat de axa stlpului

Dac doi stlpi tubulari, unul circular i cellalt ptrat, au aceeai suprafa exterioar i aceeai grosime, cel circular este cu aproximativ 20% mai rezistent la flambajul din compresiune. Putem exprima i altfel acest rezultat, spunnd c, dac vom face stlpul rotund cu 20% mai subire i deci mai uor, el va fi tot att de rezistent ca i stlpul ptrat. Din pcate, stlpii circulari nu pot fi utilizai prea des deoarece este greu s-i mbini cu grinzile.