Sydney opera House. Detal.

Sydney Opera House jest bez wątpienia budynkiem wybitnym. Oprócz swojej podstawowej funkcji pełni także rolę symbolu miasta, architektury XX wieku i całej Australii w ogóle. O historii projektu mówiłem już trochę tutaj. Tym razem chciałbym pokazać SOH z nieco innej strony. Trochę bardziej technicznej, ale nadal lekkostrawnej.

Budynek wybitny oprócz spójnej wizji i wielu trudno definiowalnych cech (odbiór społeczny, estetyka, funkcja społeczna, etc) musi także od strony technicznej wzbić się na poziomy do tej pory nieznane szerokiej grupie odbiorców. W wielu przypadkach oznacza to zerwanie z dogmatem: tradycyjnej technologii, standardowego materiału i typowego detalu.

SOH jest budynkiem wybitnym i eleganckim a elegancja zawsze upomina się o formę i detal

Kilka pojęć podstawowych.

Technologia tradycyjna – to taka technologia, która uznawana jest za najbardziej powszechną i dostępną w danym regionie używaną do wykonaniu takich elementów budynku, jak: ściany, stropy, dachy, etc.

Materiał budowlany – przyjmijmy, że jest to każdy materiał użyty do wybudowania budynku.

Detal architektoniczny/budowlany – sposób rozwiązania określonej części budynku w celu nadania mu odpowiedniej formy i funkcji.

Wizja architektoniczna...

Budynek w założeniu miał być rzeźbą wyeksponowaną w centrum zatoki, pięknej zatoki, więc Architekt miał od początku jasne oczekiwania w stosunku do projektu.

Bez jasnej i spójnej wizji trudno zrobić dobry projekt.

Strona Techniczna

Wiemy już, że tradycyjna technologia to taka, która najlepiej sprawdza się w budynku... tradycyjnym, czyli takim który posiada elementy takie jak: dach, ściany, okna itp. Technologia ta różnić może się w zależności od typu budynku (jednorodzinny, użyteczności publicznej), szerokości geograficznej i kultury cywilizacyjnej, ale główne elementy budynku w większości przypadków pozostają niezmienne. Ściany i dach wydają się być warunkiem koniecznym do spełnienia definicji budynku w każdej społeczności ludzkiej (nawet iglo, mimo że nie jest budynkiem, luźno wpisuje się w tą teorię). 

A co gdy rolę ścian pełni dach?

Zerwanie z tradycyjną technologią. Dach.

Konstrukcja łupin dachu przysporzyła zespołowi projektowemu nie lada wyzwań. Nim określono jego ostateczny kształt minęły całe lata. Początkowo biuro projektowe Arup (to w którym pracuję) zakładało wykonanie łupin dachu w technologii żelbetowej formowanej w miejscu wbudowania poprzez wylewanie betonu na uformowany wcześniej specjalny szalunek. Projekt zakładał uzyskanie w ten sposób dwóch membran o grubości około 22 centymetrów każda, połączonych ze sobą w taki sposób, że ostateczna grubośc dachu wynosiłaby około 120 cm. Takie rozwiązanie nie satysfakcjonowało nikogo. Architektowi nie podobały się ogromne, gładkie połacie tak ukształtowanego stropu, Inwestorowi koszta zwiazane z realizacją takiej koncepcji a i sami konstruktorzy z rezerwą podchodzili do oddziaływania wiatru na taką konstrukcję. Po uzyskaniu obecnego kształtu łupin w roku 1962 konstrutorzy z biura Arupa zaproponowali zastosowanie konstrukcji żebrowej wykonanej w technologii betonu sprężonego. Dzięki zastosowaniu takiej metody, elementy konstrukcyjne dachu zyskały smukłość, wytrzymałość i mogły być prefabrykowane na ziemi bez konieczności wznoszenia i podpierania skomplikowanych szalunków.

Uzyskano w ten sposób dach, którego lekką formę możemy podziwiać do dzisiaj. Z zewnątrz dach obłożono ceramicznymi płytkami, które nadają mu elegancji i chronią dach przed działaniem czynników atmosferycznych. Oczywiści nie pełnią one żadnej konstrukcyjnej roli. Głównym elementem nośnym są wspomniane żebra, zbiegające się w centralnym pukcie u swojej podstawy. Dwa układy takich żeber ustawiono na przeciw siebie i połączono w górnej części tworząc rodzaj sklepienia tworzącego de facto za razem ściany i dach opery. Każde z takich żeber składa się z kilku elementów połaczonych ze sobą na swoich końcach. Żebra te rozszerzają się ku górze wbrew temu czego można by oczekiwać (raczej spodziewać należałoby się wysmuklania profili ku górze). Dzięki uproszczeniu finalnego kształtu sklepień, wśród wszystkich 2194 elementów żeber wyodrębniono pewną grupę elementów powtarzalnych nadających się do prefabrykacji na placu budowy. To z kolei zwiastowało (zawsze chętnie widziane) obniżenie kosztów inwestycyjnych.    

 Tak żebra łączą się w kalenicy

A tak żebra zbiegają się u podstawy

Osobnym wyzwaniem był montaż wykonanych elementów żeber w jedną całość. Niektóre z tych elementów ważyły po 12 ton i do ich instalacji opracowano specjalne, stalowe konstrukcje teleskopowe (oryg. erection arches) umożliwiające bezpieczne scalenie żelebetowych elementów o różnej geometrii.

Po zmontowaniu kilku przeciwległych żeber przystąpiono do okładania dachu ceramicznymi płytkami. Wszystkie płytki użyte na dachu Sydney Opera House wyprodukowano i sprowadzono ze Szwecji (przez lokalną firmę Hoganas). Do obłożenia blisko 16. tysięcy metrów kwadratowych dachu zużyto prawie milion płytek ceramicznych w dwóch wersjach wykończenia.

- blyszczący odcień bieli (glossy off-white)

- matowy beż (matt buff)

Obydwa kolory łatwo zidentyfikować na tym zdjęciu

Detal wykończenia szewronu płytkami



Żeby usprawnić proces układania płytek i jednocześnie zapewnić odpowiednią kontrolę jakości tak wykończonego dachu, zdecydowano się na układanie płytek na specjalnych V-kształtnych elemntach betonowych (szerwonach), które następnie podnoszono dżwigiem (waga elemantów dochodziła do 3 ton), układano i mocowano między żebrami tworząc w ten sposób przekrycie dachu. Tych V-kształtnych elementów na całym dachu ułożono w sumie 4220, z których największy ma rozmiar około 11x2 metra. Do określenia kształtu szewronów użyto w owym czasie pionierskich technik komputerowych. Skomplikowana geoemtria dachu wymagała niestandardowych narzędzi projektowych. 

Typowy szewron - model poglądowy. Wydruk 3D



 Na powyższych zdjęciach łatwo zidentyfikować V-kształtne szewrony

Prefabrykacja szewronu
(source: Francoise Fromont - Jorn utzon, The SOH)

Gotowe szewrony składowano pod głównymi schodami do Opery
(source: Francoise Fromont - Jorn utzon, The SOH)

Tak w dużym skrócie wygląda niestandardowy dach, który pełni też funckję ściany.

A co, gdy tradycyjne ściany wykonane są ze szkła?

Zerwanie z tradycyjnym zastosowaniem materiału. Szkło.

Północne i południowe fasady Opery dla nadania budynkowi spodziewanej lekkości zamknięto szklanymi ścianami kurtynowymi, rozwiązaniem niespotykanym wcześniej na tą skalę w świecie. Był to w owym czasie najbardziej skomplikowany projekt tego typu jaki kiedykolwiek przedsięwzięto wybudować w Australii. Do dziś skala tego projektu robi wrażanie, powierzchnia szklanej fasady to około 6000 metrów kwadratowych. Szklane ściany kurtynowe wykonano według indywidualnego projektu z około 1600 paneli specjalnie wyprodukowanych we Francji. Panele na plac budowy przypływały statkami w drawnianych skrzyniach, gdzie były przycinane i instalowane w miejscu wbudowania. Rozmiar paneli szklanych wynosił średnio 3x1.8m, grubośc paneli szkalnych wynosi z kolei 22mm.

Szklana ściana kurtynowa

Każdy z 1645 paneli barwiony jest na kolor bursztynowy (oryginalna nazwa paneli „topaze”) i ze względu na geometrię fasady prawie każdy wymagał nadania mu indywidualnego kształtu. Stopień skomplikowania projektu wymagał sięgnięcia po nowe materiały, technologie, narzędzia. Także do projektu szklanej fasady użyto po raz pierwszy komputerów, które pozwoliły na przeprowadzenie analizy optymalizacyjnej, z której w procesie modelowania trójwymiarowego wydrukowano kształt wszystkich paneli szkalnych. W ten sposób uzyskano ponad 700 różnych kształtów składających się na całość szkalnej fasady. Jak wspominałem, ostateczny kształt panelom nadawano już na budowie. Tu w specjalnie do tego celu przygotowanym zakładzie prefabrykacji przycinano szkło diamentowymi piłami według zadanego kształtu. Instalacja paneli odbywała się za pomoca specjalnego podnośnika z przyssawkami, który podnosił panel w miejsce wbudowania, w którym ekipa montażowa instalowała panel na specjalnie do tego celu zaprojektowanych wspornikach (oryg. bronze bars). Użycie pionierskich technologii skutkowało sporym kosztem dla inwestora i jeszcze większym ryzykiem dla wykonawcy. W latach sześćdziesiątych koszt pojedyńczego panelu wynosił około 1500 dolarów co stosując dzisiejsze przeliczniki stanowiłoby około 20.000 australijskich dolarów. Proces projektownia i instalacji paneli zakładać musiał: nieomylność zaprojektowanego kształtu, logistykę zapewniającą minimalizację strat podczas transportu, precyzyjną prefabrykację paneli oraz bezbłędną instalację na miejscu wbudowania. Przeglądając zasoby biblioteki biura, w którym pracuję dotarłem do informacji, że w całym procesie wznoszenia szkalnych fasad zaledwie dwa panele uległy zniszczeniu. 

Montaż panelu szkalnego

(source: Building the SOH, The Hornibrook Group) 



W poszukiwaniu odpowiedniego detalu.

Odkąd zainteresowałem się budynkami zawsze twierdziłem, że to detal stanowi o jakości architektury. Potem zauważyłem tą prawidłowość w kobiecym ubiorze, muzyce, fotografii, motoryzacji i... w całym otaczającym mnie świecie. Czy nie działa to tak we wszystkich dziedzinach życia? 

Ten detal konstrukcyjny wynika z funkcji. Estetyka jest pochodną.

Detal konstrukcyjny.

Belki U-T-V-T-U

Uwagę osoby związanej z branżą od razu zwraca specjalne uksztłatowanie belek stropowych, które w przekroju poprzecznym zmieniają swój kształt i transformują między literami U-T-V-T-U. Standardowa belka stropowa miałaby raczej stały przekrój zbliżony do drukowanej litery U. Utzon był zachwycony pomysłem Arupa i z miejsca przyklasnął takiemu kształtowi belki, który nadawał niecodzienny wygląd całemu projektowi.

 Progresja kształtu belek wg projektu Arup

Główne schody wejściowe wsparte są właśnie na takich belkach.

Tu w czasie budowy składowano gotowe szewrony.

Słupy

Wytępują głównie w części podium z widocznym zwieńczeniem w postaci subtelnego kielicha mającego na celu zapobiec przebiciu płyty stropowej. Standardowo elementy takie wykonuje się w postaci tzw. Grzybków, które z estetyką mają niewiele wspólnego.

Wykończenie słupów w postaci betonu architektonicznego zasługuje na dodatkową uwagę. Widziałem wiele realizacji z użyciem tego typu materiału. Wszystkie powstawały w latach 90tych lub w wieku XXI czyli kilka dekad po budynku Opery, ale nigdy nie spotkałem betonu o takiej gładkiej fakturze i tak perfekcyjnie wykończonego.

Piękna forma i świetne wykończenie

Mała Architektura.

Latarnie, ławki, stolarkę drzwiową i elementy wnętrza zaprojektowano indywidualnie na potrzeby Sydney Opera House. Tych elementów nie kupisz w Castoramie. Każdy z nich dodaje indywidualnego charakteru i niespotykanej jakości projektowi.

Latarnia SOH

Wykończenie wnętrza

O tym następnym razem...