Pod lupa nowej wiedzy

W 2 poł. XIX w. pojawiła się w konstrukcji budowli stal, podobnie jak wcześniej żelazo, żeliwo, szkło a w końcu żelbet. Wprowadzenie nowych metod produkcji, miało ułatwić pracę, zwiększyć jej wydajność, a jednocześnie obniżyć koszty. Powstanie kolei żelaznej (parowozu w roku 1804 oraz pierwszej linii kolejowej w latach 1764–1825), umożliwiły szybszą dystrybucję produkowanych towarów. Wzrosło zapotrzebowanie na nowe typy budynków: fabryki, hale produkcyjne, magazynowe infrastruktury kolejowe (dworce, mosty). Jednocześnie dokonywały się zmiany w przemyśle metalurgicznym i hutniczym. W XIX w. udoskonalono technikę wytopu żelaza, umożliwiając zastosowanie go w postaci żeliwa najpierw do przedmiotów codziennego użytku, a następnie do konstrukcji budowlanych. W tym samym czasie metalowe elementy konstrukcji zaczęto łączyć ze szkłem. W poł. XIX w. opracowano metodę produkcji stali, a następnie żelbetu, których właściwości pozwoliły na opracowanie nowych konstrukcji w budownictwie, budowanych z elementów stypizowanych. Budowle te wymagały przemyślanej konstrukcji (znawstwa materiałów, stosowania obliczeń), co spowodowało rozdzielenie zawodu inżyniera od architekta.

W 1794 roku powstała w Paryżu Szkoła Politechniczna, kształcąca inżynierów‑konstruktorów. Działała ona obok École des Beaux‑Arts, kształcącej architektów. Wynikający z rozwoju gospodarczego wzrost ludności i potrzeby poprawy warunków życia wpłynęły także na powstanie centrów dystrybucji towarów, które przybrały w końcu XIX w. formę domów towarowych. Łączono w nich funkcje handlowe i biurowe w formie kilkunastopiętrowych gmachów. Grupa architektów specjalizująca się we wznoszeniu takich budowli i wprowadzaniu nowatorskich rozwiązań konstrukcyjnych, funkcjonalnych, jak i formalnych określana jest mianem I [szkoły chicagowskiej](http://szkoly chicagowskiej). Docenienie wartości artystyczno‑estetycznych nowych konstrukcji (przejawiające się m.in. w jej ekspozycji) w architekturze reprezentacyjnej i użyteczności publicznej, jak i dzieł samej inżynierii (np. mostów) nastąpiło dopiero w ostatnim dziesięcioleciu XIX w. i określane jest [nurtem inżynieryjnym](http://nurtem inzynieryjnym).

W XIX wieku opracowano metodę walcowania i profilowania żelaza, a następnie technikę produkcji stali, którą cechowała wytrzymałość na rozciąganie. W 1855 inżynier Henry Bessemer opracował metodę masowej produkcji stali. Opracowanie produkcji liny stalowej pozwoliło na budowę mostów wiszących, których rozpiętość mogła być bardzo szeroka. Most drogowy nad rzeką Clifton koło Bristolu ma długość 414 m, a jego konstrukcja, odznaczająca się również walorami estetycznymi jest zapowiedzią nurtu inżynieryjnego.

R19FEO9DBNLDN1

Ilustracja przedstawia most wiszący nad rzeką Clifton koło Bristolu. Składa się z dwóch wież oraz szeregu konstrukcji wiszących. Jest symbolem miasta Bristol. Most otwarto w 1864 roku, już po śmierci głównego inżyniera oraz projektanta Isambarda Brunela. Oba pylony, na których zawieszony jest most, nie są do końca identyczne pod względem konstrukcyjnym, chociaż podobnych rozmiarów – pylon od strony Clifton ma wycięcia na powierzchniach bocznych podczas gdy pylon od strony Leigh ma bardziej wyostrzone łuki. Na szczycie każdego pylonu znajdują się konstrukcje łożyskowe, których zadaniem jest amortyzowanie sił, które powstają przy ruchu łańcuchów w wyniku obciążenia spowodowanego ciężarem pojazdów.

Rozwój kolei wpłynął na zapotrzebowanie opracowania nowych mostów wytrzymałych na ciężar pociągów a jednocześnie odpornych na wibracje. Konstrukcje elementów stalowych łączono za pomocą metody nitowania i maszyny do nitowania skonstruowanej przez Williama Fairbairna w 1865 r. W wielu przypadkach starano się złagodzić industrialny charakter budowli mostowych wprowadzając elementy historyzujące, np. w filarach, które przybierały często formę neogotyckich wież, przyczółkach mostowych, czy pylonach.

R11ZABBPR2VTU

Ilustracja przedstawia most Tower Bridge w Londynie. Charakterystycznym elementem mostu są dwie wieże główne, połączone u góry dwoma pomostami - kładkami dla pieszych - zawieszonymi 34 m nad jezdnią i przeszło 44 m nad oznaczeniem górnego poziomu w rzece. Środkową część mostu stanowią dwa podnoszone przęsła - urządzenia dźwigowe z przeciwciężarem. Są to dwa gigantyczne skrzydła, każde o wadze 1 200 ton, uniesione w górze, tworzące z płaszczyzną jezdni kąt 86 stopni. Zdjęcie przedstawia opisane fragmenty mostu: kratownica, wieża, most wiszący, most belkowy.

Około połowy XIX w. zaczęto wykorzystywać konstrukcje żelazne w budynkach użyteczności publicznej, jednak nie eksponowano ich na zewnątrz i obmurowywano. W Bibliotece Sainte‑Geneviève architekt  Henri Labrouste zastosował po raz pierwszy pełną żelazną konstrukcję, częściowo zakrytą murem. Budynek podzielono na kondygnację piwniczną z systemem grzewczym, parter z holem i klatką schodową oraz magazyn książek i piętro z wielką czytelnią. Strop parteru oparto na żeliwnych łukach wspartych na kamiennych słupach. W czytelni architekt zastosował lekkie, żeliwne kolumny i łuki wykonane z żelaznych odcinków połączonych śrubami. Sklepienie wykonano z żelaznej siatki obłożonej gipsem. Metalowe elementy posiadają formy ornamentalne i historyzujące w postaci słupów kolumienek. Całą strukturę, łącznie z żelazną więźbą dachową, zakotwiono w grubych murach ścian zewnętrznych, którym nadano dekoracje neorenesansowe. Te rozwiązania formalne odpowiadały poczuciu estetyki społeczeństwa.

Slajd 1 z 2

R1XKMN5XL4795

Ilustracja przedstawia bibliotekę Sainte‑Geneviève w Paryżu o historyzującej fasadzie i żeliwnej konstrukcji sklepienia czytelni.

RH5ATULRF8B8L

Ilustracja przedstawia wnętrze bibliotekę Sainte‑Geneviève w Paryżu o historyzującej fasadzie i żeliwnej konstrukcji sklepienia czytelni.

W 2 poł. XIX w. organizowano wystawy światowe, na których producenci prezentowali wytwory przemysłowe. Na ich potrzeby powstawały – pomyślane jako budynki tymczasowe – hale wystawowe. Na pierwszą taką wystawę, zorganizowaną w Londynie w 1851 roku, halę wystawienniczą zaprojektował Joseph Paxton, ogrodnik i inżynier, twórcą oranżerii, dla których opracował konstrukcję z elementów prefabrykowanych. Budynek musiał spełnić określone wymogi, zakładał niskie koszty produkcji, łatwość i szybkość realizacji, użycie do budowy materiału niepalnego i – co najważniejsze – miał zapewnić dużą powierzchnię użytkową dla celów wystawienniczych.

Slajd 1 z 2

RJU8PMZT7MEGX

Ilustracja przedstawia widokówkę z widokiem zewnętrznym Crystal Palace w Londynie. Budynek z żeliwnych i szklanych prefabrykatów, miał 549 m długości i 43 m wysokości.

RNKU9M384O87Z

Ilustracja przedstawia widokiem wewnętrzny Crystal Palace w Londynie. Budynek z żeliwnych i szklanych prefabrykatów, miał 549 m długości i 43 m wysokości.

Doskonalenie produkcji żelaza i zwiększenie jego wytrzymałości umożliwiło uwolnienie konstrukcji szkieletowej od masywnych murów, które mogły być zastąpione szkłem. Żeliwne kolumny podtrzymujące stropy, wprowadzone już wcześniej przez Jamesa Bogardusa w  Stanach Zjednoczonych, były w Europie 2 połowy XIX wieku stosowane  przede wszystkim w budynkach fabrycznych i magazynowych, następnie domach towarowych, ale nie w budownictwie mieszkaniowym. Fabryka czekolady w Noisiel stanowi jeden z pierwszych w Europie budynków o pełnej stalowej konstrukcji szkieletowej. Trójkondygnacyjną budowlę założono na planie prostokąta i nakryto czterospadowym dachem. Całość oparto na 4 głównych belkach wspornikowych z nitowanej blachy, podpieranych przez 4 kamienne bloki ustawione na rzece. Na nich usytuowano stalową, samonośną konstrukcję szkieletową, wzorowaną na drewnianej z systemem słupów i zastrzałów. Przestrzeń między nimi wypełniono kolorową cegłą. Poprzeczne belki podparte są wewnątrz budynku dwoma żeliwnymi słupami oraz zespolone z konstrukcją ścian wewnętrznych za pomocą wsporników. Strop nad trzecią kondygnacją podwieszono do żeliwnej więźby dachowej za pomocą prętów z kutego żelaza. Pomimo zastosowania nowego materiału i konstrukcji, jej wyeksponowanie łączy się nadal z tradycyjnymi elementami dekoracyjnymi, jak barwa i formy cegieł ceramicznych.

RX8M59EDTP5BS

Ilustracja przedstawia Fabrykę czekolady Meniera w Noisiel. Konstrukcja żeliwnych kolumn podtrzymujących stropy wprowadzana była przede wszystkim w budynkach fabrycznych i magazynowych. Całość oparto na 4 głównych belkach wspornikowych z nitowanej blachy, podpieranych przez 4 kamienne bloki ustawione na rzece.

Rozpowszechnienie konstrukcji stalowych pozwalało uzyskać coraz większych rozmiarów budynki i nowe walory estetyczne. W wyniku współpracy inżynierów, konstruktorów i architektów powstawały budowle o zaskakujących rozwiązaniach konstrukcyjnych. Nową, elastyczną formę w postaci ram kratownicowychz łukami trójprzegubowymi otrzymał Galeria Maszyn w Paryżu z 1889 roku, będący efektem współpracy konstruktora Victor Contamina, inżynierów Pierrona i Chartona oraz architekta Ferdinanda Duterta. Wysokość wnętrza osiągnęła 46 m, długość427 m, rozpiętość 117 m. Dzięki taflom szklanym uzyskano jasne i przestrzenne wnętrze, oświetlone naturalnie z efektem przenikania przestrzeni zewnętrznej z wnętrzem.

R1BTE2FJZ88E7

Ilustracja przedstawia zdjęcie wnętrza pałacu maszyn w Paryżu z 1889 roku.

Ukoronowaniem myśli i działalności inżynieryjnej 2 poł. XIX wieku jest wieża zaprojektowana przez Gustave'a Eiffel'a w Paryżu z 1889 roku. Konstrukcja mierzy 312 m wysokości i do 1930 r. była najwyższą budowlą świata. Zbudowano ją ze stalowych łuków i belek o konstrukcji kratownicy, tworzonej przez nitowane drobne elementy. Uzyskano dzięki temu oszczędność materiału, jak i estetykę nowego nurtu zw. inżynieryjnym. Budowla wywołała negatywny odbiór społeczny, a krytyka, z jaką się spotkała, odzwierciedlała istniejący w tym czasie konflikt między sztuką – architekturą a techniką – konstrukcją.

R1AMGAGCP69H1

Ilustracja przedstawia wieżę Eiffla w Paryżu. Wieżę zbudowano specjalnie na paryską wystawę światową w 1889 roku. Jest to ażurowa konstrukcja kratowa z kutej stali. Jej całkowita wysokość zmieniała się kilkukrotnie za sprawą zamocowanej na jej szczycie anteny. Cała konstrukcja wieży składa się z 18 038 części metalowych i około 2,5 mln nitów, jej całkowita masa, razem z betonowymi filarami, wynosi około 10 000 ton. Konstrukcja wsparta jest na czterech podstawach o boku 25 m każda.

W końcu XIX wieku w odbudowywanym po pożarze w 1871 roku Chicago, ukształtował się ruch architektoniczny zwany I szkołą chicagowską. Skupiał architektów specjalizujących się w projektowaniu budowli wysokościowych. Budynki były trwałe, ekonomiczne w materiale i użytkowaniu oraz stosunkowo proste w konstrukcji, gdyż składały się ze standaryzowanych elementów. Wznoszone wieżowce dały także możliwość wykorzystania  ówczesnych wynalazków: dźwigu osobowego (wynalazek z 1852 roku) oraz  windy elektrycznej (odkrycie roku 1880). W tym czasie opracowano jednocześnie zasadę konstrukcyjną materiału, który miał zostać powszechnie wykorzystany budownictwie w wieku XX – żelbetu (1877, Tadeusz Hyatt), czyli zbrojonego żelaznymi prętami betonu, znanego już 2 poł. XIX wieku i wykorzystywanego wcześniej do fundamentów kamiennych i ceglanych. Sam żelbet był efektem eksperymentu Josepha Moniera, francuskiego ogrodnika, który opatentował wynalazek w 1867 roku. W 1892 roku inżynier i konstruktor, François Hennebique (1842‑1921) jako pierwszy w Europie opracował i opatentował metodę wznoszenia z żelbetu jednolitych konstrukcji, uwzględniających w szkielecie budynków działanie sił. Pierwszym na świecie budynkiem wysokościowym o żelazno‑stalowej konstrukcji był 11‑kondygnacyjny Home Insurance Building w Chicago z 1885 roku autorstwa Williama Le Barona Jenney'ego. Nowatorskie rozwiązanie ukryto poprzez obmurowanie elewacji, w której zastosowano historyzujący detal (np. w kondygnacji parteru granitowe kolumny, na wyższych kondygnacja pilastry i profilowane gzymsy). Dzięki temu gmach uzyskał wrażenie ciężkości, którą niwelują rytmiczne podziały lizen przykrywające słupy stalowego szkieletu. Nowa konstrukcja pozwoliła zyskać dodatkową powierzchnię użytkową.

RTZJAFS2S5PRX

Ilustracja przedstawia Home Insurance Building w Chicago. Jeden z budynków stworzonych przez tzw. szkołę chicagowską. Żelazno‑stalowa konstrukcja nośna budynku umożliwiła zastosowanie ścian cieńszych niż dotychczas, przy zachowaniu stabilności budynku. Gzymsy Home Insurance Building tworzyły siatkę, dzielącą go na kilka części po 2‑3 piętra. Wejście było monumentalne, ozdobione granitowymi kolumnami, nad którym znajdował się balkon.

Jednym z najbardziej znanych przedstawicieli szkoły chicagowskiej był Louis Sullivan (1856‑1924). Architekt wskazywał m.in. na konieczność dostosowania formy budowli do jej funkcji. W kondygnacji podziemi sytuował urządzenia instalacji grzewczej. Parter przeznaczał na siedziby banków, sklepy i inne instytucje, które potrzebowały dużych, jasnych pomieszczeń. Podobną funkcję nadał I piętru. Kolejne zaś miały być przeznaczone na niewielkie pomieszczenia biurowe. Ostatnie piętro zaplanował na cele gospodarcze. Funkcjonalny podział widoczny był w rozwiązaniach formalnych elewacji. 12‑kondygnacyjny budynek Carson, Pirie, Scott, założono na planie prostokąta z  półcylindryczną formą jednego z naroży. Sullivan zastosował stalową, szkieletową konstrukcję, która podkreśla podział wnętrza poprzez system słupów. Dzięki temu możliwe stało się wprowadzenie dużych prostokątnych okien w kondygnacjach biurowych budynku (między 2 a 10 piętrem), złożonych z 3 części: środkowej najszerszej, nieotwieralnej i dwóch bocznych, wąskich i otwieranych. Ten typ okna zyskał miano okna chicagowskiego. Część biurowa elewacji została niemal całkowicie pozbawiona ozdób, w przeciwieństwie do dolnej, obejmującej parter i I piętro. Tu Sullivan wprowadził prostokątne okna wystawowe i wejście, zaakcentowane arkadami z historyzującym, bogatym ornamentem. Ostatnia kondygnacja została zaakcentowana poprzez cofnięcie ściany z oknami w stosunku do lica oraz pozostawienie w tej linii jedynie podpór dźwigających prosty dach z gzymsem.

Slajd 1 z 2

R1CG72FQP3XJZ1

Ilustracja przedstawia widok zewnętrzny na Sullivan Center w Chicago. Budynek jest niezwykły ze względu na konstrukcję z ramą stalową, która pozwoliła na gwałtowny wzrost powierzchni okien utworzonych przez szerokie okna wnękowe, co z kolei pozwoliło na uzyskanie największej ilości światła dziennego we wnętrzach budynku. Pomiędzy oknami były pasma terakoty, zastępujące wcześniejszy plan białego marmuru z Gruzji. Projekt obejmował brązowane żeliwne prace ozdobne nad zaokrągloną wieżą.

RON7UM4VST7L31

Ilustracja przedstawia rzut techniczny planu Carson, Pirie, Scott Building w Chicago.

Rozwój nowoczesnych technologii i konstrukcji inżynieryjnych w II połowie XIX wieku doprowadził do przełomu w sposobie projektowania i wznoszenia budowli. Wprowadzenie nowych materiałów, takich jak stal i żelbet, oraz wynalazków technicznych umożliwiło realizację obiektów o niespotykanej wcześniej skali, funkcjonalności i lekkości konstrukcji. Jednocześnie zmiany te wpłynęły na przekształcenie samego procesu projektowego oraz wyraźne rozdzielenie ról architekta i inżyniera. Nowe rozwiązania konstrukcyjne nie tylko odpowiadały na potrzeby dynamicznie rozwijającego się przemysłu i urbanizacji, lecz także stopniowo kształtowały nową estetykę architektury, opartą na eksponowaniu struktury i materiału. Choć początkowo spotykały się z niezrozumieniem, z czasem stały się fundamentem architektury nowoczesnej.