Structuri cu aspect estetic

Structurile cu aspect estetic sunt structuri ce se deosebesc de constructiile curente prin trasaturi care le sunt proprii.

Conceptia, proiectarea si executia structurilor estetice necesita rezolvarea unor probleme care prezinta diferente fata de rezolvarile de la structurile obisnuite (Fig. 1). 

Termenul „estetica” provine din cuvantul grecesc AISTHETON, adica ceva perceput prin intermediul simturilor. Estetica, respectiv analiza frumosului natural sau artificial, este un concept de mare profunzime.

Alexander Baumgarten (1750) mentioneaza ca „estetica este stiinta cunoasterii senzoriale”.

Marele profesor de estetica din Cluj-Napoca, Liviu Rusu (1946), face mentiunea: „categoriile sau aspectele frumosului nu se ivesc intamplator, ci se impun cu necesitate in baza jocului dialectic al unor norme”.

Viollet le Duc (1814-1879) face legatura intre frumos si tehnica prin observatia „frumosul nu poate fi de fatada ci de continut, intemeiat pe o logica a conceptelor superioare furnizate de tehnica”.

Mai tarziu, Nicolai Hartmann (1882-1950) spunea ca „nu se poate asocia orice forma cu orice tip de material, ci numai cu un anumit tip de material. Aceasta constatare este valabila in intreaga natura si in intreaga creatie umana si in orice tehnica” (1977).

Functia si forma sunt strans legate si alcatuiesc scheletul arhitecturii organice, identificandu-se, astfel, cu natura. La corpurile vii, plante si arbori, se observa legaturi interesante intre frumusetea formei, structura naturala si modul de preluare si transmitere la pamant a actiunilor din incarcari gravitationale, presiunea vantului, seisme, curenti de apa, tasari inegale sau deplasari ale terenului de fundare etc.

O mare parte a conceptiei structurale la constructiile moderne are radacini in modele vegetale sau organice. De asemenea, la natura moarta, stanci, munti, dealuri, pesteri, peretii cheiurilor etc., se observa o adaptare a formei la solicitarile din diverse actiuni, precum si la modurile de trasmitere a incarcarilor la teren (Fig. 2).

Dupa Frank Llyod Wright „forma urmeaza functia, lucru care difera fundamental de notiunea ca functia creeaza forma”. Astfel, daca forma piramidelor apare ca ceva firesc, deoarece respecta unghiul de inclinare ce corespunde cu unghiul de inclinare naturala a masivelor din pietre nelegate (numarul de aur 1.62), impunerea acestui unghi pentru constructii executate din materiale structurale legate (zidarie din piatra, caramida, lemn, otel) ar fi greu de acceptat de catre societate, asa cum a fost  greu  acceptat si turnul Eiffel.

Lucrarile marilor ingineri si arhitecti se constituie ca succese ale logicii mecanice si ale sinceritatii structurale care exprima adevarul. In aceste lucrari se regasesc elemente care  genereaza  emotii, adica, dupa  Kant, „calitatile fizice care pot crea emotii apar ca atribute estetice”. Aceste realizari reflecta grija autorilor de a considera fiecare lucrare o solutie unicat, bazata pe un echilibru mecanic sigur, avand o topologie aparte care prezinta clar nesupunerea la solutii de rutina cotidiene existente. Asezarea fireasca a acestor lucrari in spatiul gravitational da un sentiment stabil privind perceperea realitatii fizice.

Celebrul profesor Mircea Mihailescu (1920-2006) a observat, cu multa intelepciune, ca „pe linia sinceritatii, sentiment ce reflecta adevarul, prezenta esteticului nu se poate constitui numai ca supracoperta, oricat de artistic redactata, la o opera tehnica, cu care nu are contingenta. Fara intelegerea fondului de idei, retorica aspectului nu poate convinge, taind calea apropierii de om”.

In acest sens, arhitectura greaca si gotica prezinta exemple elocvente ale triumfului logicii. Pana la aparitia barocului, lucrarile monumentale au fost concepute in intregime de arhitecti, iar contradictii, dezbateri despre sinceritatea tehnica si estetic s-au declansat la inceputul secolului XX.

Chestiunea imbinarii logicii cu sinceritatea genereaza o senzatie de frumos asociat cu o performanta estetica.

Structurile cu placi subtiri din beton armat sau din zidarie de caramida si piatra rezista la incarcari datorita formei curbate. In cazul structurilor de folii din material plastic, respectiv otel asamblate sub forma unor membrane, se poate chiar afirma ca structura este forma si forma este structura.

Pentru un arhitect, exploatarea resurselor estetice ale unei structuri poate parea limitativa fata de libertatile creative pe care el le are pe segmentul sau propriu de proiectare. Si totusi, aceste limitari pot fi folosite ca ghidaje pentru a gasi solutii inovatoare in vederea acumularii de valoare estetica de catre un obiectiv. De la cele mai simple sisteme structurale antice, pana la cele mai inovate si spectaculoase, abilitatile estetice ale proiectantului sunt solicitate si, cu o profunda finete profesionala, se pot genera solutii remarcabile si de apreciat. Fiecare parte a unei structuri – sistemul structural, elementele structurale, imbinarile, detaliile, materialele, anvelopanta – este o sursa de inspiratie si o provocare, concurand alaturi de creativitatea si ingeniozitatea specialistului la succesul obiectivului.

PRECIZARI

Notiunea de structura (din cuvantul latin structus = constructie) inseamna obtinerea realitatii prin asamblarea inchegata a unor segmente, parti, obiecte intr-un tot unitar logic, intreg, avand un anumit specific.

Pe un plan mai larg, exista o mare diversitate de structuri in functie de cererile lumii reale (lumea reala fiind o colectie de diverse obiecte). Astfel, pe langa structuri biologice, geometrice, algebrice, sociale, politice etc., avem:

• structuri din materiale neconventionale (pamant stabilizat, jet de aer, hartie, sticla etc.);
• structuri cu mari deschideri;
• structuri inalte;
• structuri istorice cu caracter laic si cult.

Relatia dintre constructie si utilizatori (client, investitor, beneficiar), adica FUNCTIUNEA, a constituit o preocupare permanenta a omului legata de cerinte de ordin biologic, tehnologic, sentimental. Unitatea functionala caracteristica este denumita program de arhitectura ce reprezinta, de fapt, relatia dintre constructie si utilizator.

Cunostintele actuale pentru realizarea structurilor de constructii implica, in primul rand, cunoasterea proprietatilor fizico-mecanice ale materialelor structurale, impreuna cu definirea actiunilor (incarcarilor) exterioare si in al doilea rand, presupune alegerea unui anumit tip de structura sau sistem structural.

In tendinta de respectare a sustenabilitatii structurilor, conceptia structurala trebuie sa se concentreze, in primul rand, pe reducerea cantitativa a materialelor structurale utilizate.

Structurile portante de azi, din conditia de dezvoltare durabila, trebuie sa corespunda urmatoarelor asteptari:

• sa fie sigure, rezistente;
• constructibilitate rapida, cu consum de material structural minim;
• distributia reazemelor sa nu cauzeze impedimente functionale;
• asigurarea unui iluminat corespunzator;
• posibilitate de extindere pe orizontala sau verticala;
• asigurarea amplasarii de conducte tehnologice si acces usor la aceste conducte, fara perturbarea structurii;
• sa atraga cheltuieli de intretinere reduse;
• sa fie estetice (Fig. 3).

Constructiile sunt supuse actiunii fortelor exterioare sau de alta natura (efectul contractiei, al tasarii reazemelor, variatii de temperatura etc.) si sub actiunea acestora, trebuie sa-si pastreze forma, pentru a putea servi scopului pentru care au fost concepute si executate, deci sa fie stabile, sa nu se distruga.

Structura de rezistenta sau, altfel spus, structura reprezinta scheletul care sustine toate componentele unei constructii speciale si permite preluarea actiunilor cu caracter permanent si temporar.

In acest fel, si pentru existenta unei constructii, componenta de baza este structura de rezistenta.

Structura portanta trebuie sa combine in mod logic

• partea de functiune, estetica si
• partea de rezistenta, stabilitate la diverse actiuni statice si dinamice.

Dar stabilitatea structurala nu este intotdeauna suficienta pentru a asigura functionalitatea constructiilor. Se impune, din acest motiv, ca in anumite situatii, deformatiile constructiei in ansamblu sau ale elementelor de constructii componente sa fie sub o valoare maxima admisa de coduri, spre a nu perturba functionarea utilajelor, fluxul tehnologic etc.

In toate cazurile, respectarea legilor naturale este o conditie de baza inca din faza de conceptie a structurilor, avand in vedere ca natura tinde spre starea de echilibru cu investirea celui mai mic consum de material structural.

In lucrarea Philosophy of Structures, profesorul Eduardo Torroja formuleaza aceasta cerinta astfel:

„Trebuie sa ne straduim la solicitarea minima a materiei.

Proiectarea structurilor este mai mult decat stiinta si tehnica; ea are foarte multe tangente cu arta, cu o gandire realista, cu simtul si intuitia, cu dotatia, cu bucuria crearii in linii mari, creare la care calculul stiintific contribuie la o finisare ultima, certificand sanatatea structurii si ca ea corespunde functionalitatii”.

Aceasta constatare este adevarata in totalitate daca ne gandim de cate ori se intampla ca structuri care din punct de vedere static sunt incadrate in stadiul de precolaps si colaps, sa ramana, totusi, in picioare. Aceasta se intampla pentru ca au o alcatuire corespunzatoare si astfel elementele structurale se ajuta reciproc.

Esenta este, deci, conceptia si alcatuirea structurala corecta, procesul de dimensionare avand un caracter subordonat.

Dupa opinia unor mari structuristi, este regretabil ca astazi, „in era calculatoarelor”, lipseste tocmai aceasta viziune. Foarte multi arhitecti si ingineri au tendinta de a crea ceva nou fara a lua in considerare criteriile de sustenabilitate.

Conform observatiei marelui inginer-arhitect Pier Luigi Nervi (L’architecture d’aujourd’hui XII-1961):

„Abundenta de modalitati ale solutiilor structurale nu trebuie sa duca la modele statice nenaturale, adica la structuri care izvorasc din legile nepersonale ale staticii si care fac acrobatica exhibitionista cu fortele. Aceasta reprezinta in prezent, dupa opinia mea, cel mai mare pericol al constructiilor ingineresti”.

Arhitectul si inginerul structurist trebuie sa cunoasca tipurile de structuri si domeniile lor de aplicabilitate.

STRUCTURI DIN MATERIALE NECONVENTIONALE IN CONTEXT  ESTETIC

Folosirea intensiva a materialelor structurale traditionale are drept consecinta, pe langa consumul rezervelor de combustibil si eliberarea de noxe in mediul inconjurator (atmosfera, ape planetare), si faptul ca necesita surse financiare greu de asigurat de catre societate. Astfel, dupa Roodman si Lenssen (1995), „cladirile sunt raspunzatoare de o sesime din consumul de apa, de un sfert din consumul de lemn si de doua cincimi din consumul global de materiale si de energie”.

Teoria structurala clasica precizeaza numai raspunsul structural la diferite actiuni (solicitari) prin comparatie cu o capacitate de calcul (design). Fundamentul teoriei consta in trecerea de la actiuni la efectul lor prin analiza structurala, utilizand conceptele teoriei generale a structurilor.  Astfel, structura de rezistenta sau structura portanta este, si la structuri speciale, partea din constructie care colecteaza si transfera la fundatii toate fortele gravitationale, actiunea vantului, a zapezii si a cutremurelor de pamant. Acest fenomen fizic de transfer se produce prin elementele de constructii mono -, bi- sau tridimensionale, cum sunt barele, placile plane sau curbe, respectiv masivele. Asemenea elemente pot lucra la una sau mai multe solicitari din cele cinci fundamentale.

Se constata ca nu sunt luate in considerare foarte multe aspecte, cum sunt:

• efecte structurale de natura fizica;
• efectul forma – structura asupra omului;
• efecte din filozofia Fengshui;
• efecte structurale din creatia artistica, impreuna cu impactul culorilor si al sunetelor.

In acest fel se poate vorbi de existenta unor structuri speciale – imateriale, pozitionate invizibil in structurile reale.

Efecte structurale de natura fizica

Aceste efecte sunt cunoscute de fizicieni si sunt cele legate de structura interna a globului pamantesc (gravimetria, geomagnetismul, geotermia, georadioactivitatea) si cele legate de legi universal valabile, cum este legea atractiei universale. Astfel, exista cercetari intense pentru determinarea tensiunilor in corpuri solide, chiar in stare neincarcata din existenta unor forte moleculare interioare insemnate.

Un alt tip de efect structural de natura fizica este legat de dinamica curentilor interiori de aer natural si aer incalzit (tip hipocaust). Prin conceperea unor curenti naturali de aer se obtin structuri fara materie solida, adica structuri cu jet de aer transparent sau structuri imateriale (invizibile). In functie de directia jetului de aer putem vorbi de structuri imateriale cu flux orizontal si cu flux vertical. Folosind curenti naturali, aceste structuri exista si functioneaza fara consum de energie conventionala si sunt 100% ecologice. Un astfel de efect structural este implementat la Pantheonul din Roma, unde, chiar si in perioada precipitatiilor intense, prin opeionul cu diametrul de cca. 9 m nu ploua. Explicatia consta in existenta unui flux de aer permanent, natural si transparent (imaterial) in zona golului (Fig. 4).

Asemenea fenomene au existat si in cazul canalelor de tip hipocaust pentru incalzirea caselor romanilor.

Efectul forma – structura asupra omului

Acest efect apare mai ales in cazul unor constructii arhitecturale masive: piramide sau cladiri de cult avand spatii cu bolti din piatra si caramida. Un efect asupra omului, care a fost remarcat la asemenea structuri, se manifesta sub forma unei senzatii de usurare dupa cateva momente de stationare in aceste spatii. Formele structurale masive enumerate au drept caracteristica comuna o distributie exagerata a materialelor de tip piatra si caramida in jurul spatiului pe care il adapostesc.

Luand in considerare pe langa fortele gravitationale si fortele de atractie dintre corpul uman si constructie, apare o componenta ce reduce greutatea corpului. Aceasta reducere este foarte mica valoric in comparatie cu fortele gravitationale dar sesizabila pentru organisme, asa cum unii oameni sesizeaza schimbarea vremii (variatia presiunii atmosferice).

Efecte din filozofia Fengshui

Termenul Fengshui inseamna „vant si apa” iar timp de mii de ani a fost utilizat in Orientul Indepartat pentru imbunatatirea constructiilor cu functie de locuit si social-culturale, fara investitii suplimentare. Principiul de baza este ca, prin realizarea unor amenajari (in principal goluri prin pereti si plansee), sa fie evitata sau canalizata energia negativa (Fig. 5). Filozofia Fengshui se bazeaza pe observatii empirice, putandu-se remarca folosirea ei si la constructii moderne de astazi. Si in Europa au existat asemenea preocupari, insa fara sa fie gasite consemnari asupra aplicarii lor (opeionul de la Pantheonul din Roma poate sa fie privit si cu aceasta destinatie).

Efecte structurale rezultate prin creatia artistica

Aceste efecte se vor discuta pe un studiu de caz, si anume Coloana Infinitului de la Targu-Jiu (Fig. 6). La forma acestei sculpturi monumentale, Brancusi a utilizat oglindirea prin repetitie (metoda practicata adesea in arta populara romaneasca), obtinand un efect uluitor. Forma rezultata prin alaturarea elementelor romboidale spatiale degaja o frumusete reala, perceputa vizual fara echivoc. In acest caz, forma este o congruenta intre figura geometrica si imaginea ei, obtinand un echilibru atat local pentru elementele decaedrice, cat mai ales global, insufland observatorului o stare de liniste interioara.

Astfel, din acest punct de vedere structural, dupa profesorul Ramiro Sofronie: „geometria si nu materia garanteaza stabilitatea coloanei la orice actiuni, oricat de severe”.

La senzatia de echilibru structural contribuie si faptul ca materialele folosite de Brancusi (si puse in opera sub conducerea inginerului Stefan Georgescu-Gorjan), adica fonta si otelul, implica o forta gravitationala mult mai mare decat alte materiale clasice pentru sculptura (lemn, piatra, ipsos). In acest fel, „coloana fara sfarsit”, prin verticalitatea sa perfecta, se raporteaza la forta gravitationala fara aparitia unor momente incovoietoare, care erau inerente la alte forme structurale, de exemplu la cele inclinate.

Armonia perfecta intre forma si structura are la origine o impletire a armoniei cosmice cu cea morala: orice abatere de la verticalitatea coloanei ar fi imediat sanctionata de gravitatie – exact ca la oameni.

In acest context, constructiile din materiale neconventionale, reprezentand legatura omului cu mediul inconjurator, sunt esenta manifestarii arhitecturii ecologice si a considerarii unor efecte speciale neluate in considerare de catre proiectantii vremurilor noastre.

Bibliografie

1. Cartianu, Paul, Pledoarie pentru estetica industriala;
2. Gioncu, Victor, Teoria structurilor, vol. I, ed. Universitatea „Politehnica” din Timisoara;
3. Kopenetz, Ludovic; Prada, Marcela Florina, Introducere in teoria structurilor speciale, ed. Universitatii, Oradea, 2012;
4. Le Corbusier, Towards a New Architecture, ed. Dover Publications Inc., New York, 1986;
5. Mihailescu, Mircea, Abordarea interdisciplinara a binomului tehnic-estetic, Revista Constructii, nr. 10-11, 1985;
6. Rusu, Liviu, Logica frumosului, ed. Universitatii Regele Ferdinand I, Cluj-Napoca, 1946;
7. Salvadori, Mario, Constructii. Lupta impotriva gravitatiei, ed. Albatros, Bucuresti, 1983;
8. Torroja, Eduardo, Philosophy of Structures, ed. Universitatii din California, Berkley, 1967.

Sursele imaginilor
Fig. 1. Kopenetz, Ludovic; Prada, Marcela Florina, Introducere in teoria structurilor speciale, ed. Universitatii, Oradea, 2012;
Fig. 2: https://en.wikipedia.org/ wiki/Rock_(geology) (accesat mai 2017);
Fig. 3: http://abruptsearch.com/prague/dancing-house (accesat mai 2017);
Fig. 4: https://ro.pinterest.com/pin/531002612287592338/ (accesat mai 2017);
Fig. 5: http://www.architecturalrecord.com/ext/ resources/archives/projects/Building_Types_Study/Performing-Arts/2015/images/1505-Poly-Grand-Theater-Tadao-Ando-Architect-and-Associates-1.jpg (accesat mai 2017);
Fig. 6: https://rares19.wordpress.com/2010/11/ 01/ (accesat mai 2017).

Autori:
prof. univ. dr. ing. Ludovic Gh. KOPENETZ,
drd. arh. Iulia-Adina LEHENE  – Universitatea Tehnica din Cluj–Napoca
prof.  univ. dr. ing. Marcela Florina PRADA – Universitatea din Oradea 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 138 – iulie 2017, pag. 40