Optiunea pentru otel sub presiunile contemporane (I)

Otelul este, incontestabil, materialul principal al arhitecturii moderne si contemporane. El este prezent atat ca atare cat si in combinatia revolutionara a betonului armat. Sa vedem, deci, care sunt calitatile care au propulsat acest material in pozitia notorie pe care o are acum, dar si care sunt noile conditii care genereaza presiuni importante pentru a optimiza folosirea otelului pentru constructii. Am ales sa ilustram fiecare dintre calitatile identificate cu lucrarile personale realizate de echipa firmei clujene Dico si Tiganas ‒ arhitectura si inginerie, in ultimii 15 ani. Sunt 10 lucrari realizate ca referinte in articol si inca 3 aflate in santier si asteptate in curand. Pe langa argumentatia sustinuta de studiile de caz, deschidem o discutie despre noile conditii impuse de cerintele de sustenabilitate, care au consecinte si asupra utilizarii otelului in viitor. Concluziile care se impun subliniaza necesitatea de a folosi otelul cu masura, doar acolo unde calitatile sale deosebite il recomanda, adica in situatii exceptionale, pentru cladiri exceptionale, rezultand arhitectura valoroasa.

_______________

Credite fotografice si imagini: DICO si TIGANAS, Cosmin DRAGOMIR, Alexandra BENDEA, Ciprian ONETIU, Serban TIGANAS

De ce sa construiesti cu otel?

Aceasta este intrebarea! Mii de ani oamenii au construit cu piatra, lemn, caramida si mortare diverse, in multiple combinatii. Sticla a avut si ea o prezenta functionala si artistica in evolutie, in construire. Otelul este, fara indoiala, materialul modernitatii, al revolutiei industriale, succedand cu foarte mult succes fontei, in prima instanta. Iar parcursul otelului in istoria arhitecturii moderne si contemporane este unul extrem de spectaculos, acesta fiind mai ales structura, dar si ornament. De cele mai multe ori, otelul este structura-ornament, folosindu-i-se simultan calitatile care il califica pentru a oferi o plaja practic nelimitata de solutii, la tot atatea probleme ale construirii. Marele arhitect american al secolului XX, Louis Kahn, spunea ca „visul unei caramizi este acela de a deveni arc” [1]. Pornind de la aceasta formula metaforica, ne intrebam care ar putea fi, in modernitate, visul unui profil de otel pentru constructii. E greu de spus. Daca arcul este forma structurala cea mai evoluata realizabila din caramizi sau blocuri de piatra, otelul este un material de constructie mult mai putin intuitiv, dar cu imense posibilitati de punere in opera in sisteme structurale diverse care folosesc varii tipuri de oteluri si elemente de sectiuni si dimensiuni liniare foarte diferite, sau chiar cabluri si alte diverse combinatii intre acestea. Sa nu uitam de aportul extraordinar adus de otel odata cu introducerea sa ca armatura in elementele din beton.

Ca arhitect, ma gandesc intotdeauna la optiunile materiale de ales pentru orice proiect, chiar inainte de a configura forma si functiunea. Pentru orice context, tipologii constructive, deschideri, inaltimi, anvelope, compartimentari exista variante si solutii optime. Unde se incadreaza otelul si ce se poate realiza din acest material subtil, chiar misterios, care doar privit si remarcat nu spune mai nimic, in comparatie cu piatra, caramida si lemnul, care parca vorbesc singure, prin masivitatea si formele folosite, despre ceea ce „sunt in stare”? Pentru a raspunde la aceasta intrebare am recurs la o interogare a propriilor lucrari realizate in echipa biroului de proiectare Dico si Tiganas ‒ arhitectura si inginerie. Echipa interdisciplinara, impreuna cu partenerii din firmele de proiectare a structurilor si de ingineria instalatiilor, au realizat in ultimii peste 15 ani mai multe proiecte in care otelul a jucat un rol principal. Am selectat 10 exemple construite care ilustreaza tot atatea motive sau calitati ale otelului pentru constructii. Acest articol, care transpune discursul key note pe care l-am sustinut la Conferinta de structuri metalice Construieste cu STEEL din aprilie 2024 de la UTCN, va propune o trecere in revista a acestor calitati-motive, fara a avea pretentia ca sunt singurele care recomanda otelul pentru diferite configuratii. Mai mult, dupa prezentarea acestor 10 exemple, va propun o reflectie asupra „presiunilor contemporane” la care este supus otelul, alaturi de alte materiale care, desi odata foarte utilizate, pierd teren din varii motive in fata unor materiale noi sau foarte vechi dar redescoperite, combinate in tehnici care sustin dezideratele de sustenabilitate ale constructiilor de azi, pentru maine.

Forma – Stadionul Ion Oblemenco din Craiova

Forma este unul dintre elementele definitorii ale arhitecturii, alaturi de functiune, adica de utilitatea cladirilor, ambele ‒ parte a cunoscutei triade vitruviene utilitas-firmitas-venustas, adica utilitate, soliditate si frumusete, cerinte permanente ale calitatii acestei arte. Forma este practic configuratia spatiala pe care o primeste o cladire, definitorie pentru identitatea ei, perceptibila in unitate sau diversitate din toate spatiile si sub-spatiile care o compun, din interiorul acesteia si din exterior, din apropiere sau de la distanta. Forma nu este independenta de materie, cu care este in relatie dialectica. Stadionul Ion Oblemenco din Craiova [2] este noua constructie care inlocuieste vechiul stadion cu gradene pe val de pamant, neacoperit, care l-a precedat pe acelasi loc. Forma cvasi elipsoida (fig. 1) aduce aminte de sculpturile brancusiene in perfectiunea abstractiunii la care a ajuns marele maestru al modernismului. Totusi, acestei forme mari i-a fost adaugat un strat metaforic reprezentat de sinusoidele suprapuse ale invelitorii, care trimit catre faldurile si pliurile unei cortine care se ridica pentru a lasa publicul sa vada spectacolul care urmeaza sa inceapa. Acolo unde „cortina” este mai ridicata se afla intrarile perimetrale mai importante, ierarhizate de jocul ondulatiilor fatadei. Structura din otel a permis realizarea formei de mari dimensiuni, cu arce-consola de peste 50 de metri inaltime, acoperite cu substructuri pentru fixarea invelitorii-fatada, realizate in camp continuu in zonele pline si prin profile in zonele transparente de la poalele marii cortine. Structura a fost optimizata dupa incercarile in tunelul de vant. Intregul acoperis-anvelopa care imbratiseaza arena de fotbal cu gradenele din jurul acesteia este o demonstratie pentru versatilitatea otelului folosit in scopul de a obtine o forma structurala de exceptie.

Fig. 1: Stadionul Ion Oblemenco din Craiova, 2017

Dimensiunea – Sala multifunctionala BT Arena din Cluj-Napoca

O sala multifunctionala de sport este o provocare prin deschiderea mare a acoperisului data de dimensiunile terenului de joc si de dispozitia gradenelor pentru public care, din motive de vizibilitate necesara, arunca reazemele structurilor portante in spatele acestora, la distante semnificative. Proiectul (fig. 2), realizat la Cluj a solutionat cea mai mare deschidere la o constructie civila realizata pana in acel moment in Romania, respectiv de 65 de metri, sub forma unor arce tridimensionale optimizate structural pentru a obtine cel mai redus consum de otel posibil. In afara de utilizarea structurala pentru acoperis, la acest proiect a fost folosit otelul pentru substructura fatadei, un exo-schelet dezvoltat parametric, din panouri de tabla perforata din aluminiu, montate in fata fatadei duble din placi de policarbonat translucid, fixate la randul lor de o structura supla din elemente de otel, portanta pe cate un nivel, pe tot perimetrul cladirii. Utilizarea structurilor din otel in arhitectura moderna si contemporana a fost determinata de nevoia de a solutiona deschideri mari si mai apoi si inaltimi mari, cu solutii de montaj relativ usor de implementat. Cazul BT Arena [3] de la Cluj-Napoca este un exemplu clasic de aplicatie in acest sens, care a condus, prin adoptarea unor solutii inspirate de arhitectura industriala, la costuri foarte reduse de construire.

Fig. 2: Sala polivalenta BT Arena din Cluj-Napoca, 2014, extinsa in 2017

Transparenta – Stadionul National de Rugby Arcul de Triumf din Bucuresti

Stadionul National de Rugby [4] este una dintre realizarile care ilustreaza foarte bine calitatile structurilor si elementelor de inchidere si suport din otel de a atinge o suplete si o eleganta care le duce spre transparenta efectiva a suprafetelor unde sunt utilizate. Solutiile adoptate la Bucuresti vin din provocarile si conditionarile amplasamentului si ale reglementarilor urbanistice din zona. Terenul, care are o istorie centenara, se confunda cu infiintarea Federatiei Romane de Rugby, pe baza unei donatii regale. Problema proiectului a fost tocmai limitarea acestui teren pe latura dinspre biserica Casin si forma acestuia determinata de curbura racordului intersectiei strazilor. Aceasta situatie nu a permis inchiderea perimetrala completa a gradenelor acoperite in jurul terenului cu gazon cu dimensiuni stricte, precizate de regulamentul specific sportului cu balonul oval. Solutia proiectata a constat in pastrarea unui colt neconstruit din incinta cu gradene si inchiderea acestuia cu o structura metalica modulata similara restului anvelopantei, dar acoperita cu panouri din tabla de otel expandata. Efectul obtinut este cel al unei transparente totale explicite, mai ales in contralumina (fig. 3). Aceasta situatie i-a adus stadionului o identitate aparte si a facut sa fie extrem de apreciat de utilizatori, de cameramanii transmisiunilor de televiziune si chiar si de trecatori, care se bucura de imaginea aparte generata de conexiunile vizuale permise de aceasta transparenta. Felul in care se percepe biserica fostei manastiri Casin din interiorul incintei stadionului este extrem de interesant si atipic, constituind unul dintre argumentele care i-au adus acestui proiect mai multe premii de arhitectura si o reputatie speciala. Otelul a fost cel care a permis realizarea unei structuri de mari dimensiuni intr-o formula subtila, particulara, contribuind la o imagine dematerializata care faciliteaza conexiunea dintre spatiile arenei si mediul proxim al parcurilor de la sosea.

Fig. 3: Stadionul National de Rugby Arcul de Triumf, Bucuresti, 2021

Supletea – Centrul de cercetare Bosch Engineering din Cluj-Napoca

Acest proiect a condus la realizarea unui ansamblu de doua cladiri conectate prin pasarele si parcajul subteran, realizate la o distanta de patru ani una fata de cealalta. Am ales ilustrarea supletii oferite de otel prin acest exemplu, pornind de la doua deziderate arhitecturale. Primul este exprimarea spre exterior a destinatiei cladirii ca fiind un loc al inovatiei si indraznelii. Acest mesaj este transmis prin console suprapuse de mari dimensiuni pe latura accesului in cladire si ansamblu. Pentru accentuarea efectului, pachetul de trei etaje iesite in consola este detasat printr-o noua consola peste etajul 6, care sustine un alt pachet de doua etaje, inainte de retragerea de la partea superioara a volumului. Al doilea deziderat tine de ambitia de a transmite prin transparenta fatadelor o legatura vizuala dar si conceptuala intre interior si exterior. Pentru aceasta, structura a fost sublimata folosind elemente din otel pentru echilibrarea rigiditatii de nivel oferita de nodul de circulatii si servicii, amplasat excentric. Pentru realizarea consolelor, etajele au fost suspendate cu tiranti din otel. Pana la finalizarea acestora si agatarea la etajele superioare, a fost realizata, tot din otel, o structura temporara de sprijin pentru viitoarele console. Supletea planseelor cu deschideri mari a contribuit si ea la efectul general, fiind obtinuta prin post-tensionarea acestora. Efectul rezultat le ofera utilizatorilor perspective vizuale spre zona centrala a orasului neblocate de niciun element masiv de structura. Cele doua pasarele, cale leaga etajele 2 ale celor doua cladiri printr-un coridor inchis si etajele 5 prin conectarea teraselor, continua jocul volumelor din fatada spre strada prin declaratie si confirmare, enunt si intarire a acestuia. Reflectarea pasarelelor in fatadele din sticla multiplica si amplifica efectele vizuale cautate. Pasarelele au o structura din otel exprimata vizibil. Bosch Engineering [5] este cel mai recent pol de cercetare aplicata din Cluj-Napoca.

Spatiul – Complexul de birouri Binarium din Cluj-Napoca

Putini stiu ca Binarium [6], cladirea de birouri care a deschis regenerarea ansamblului fostei fabrici de confectii Flacara din Cluj-Napoca, este una existenta, care a fost consolidata si extinsa. In forma finala acest lucru nu mai este evident. Totusi, am exprimat explicit volumul suprapus peste cel al fostei fabrici prin etajul in consola, realizat ca o cutie cu structura din otel (fig. 4). Iata cum otelul vine ca solutie pentru a obtine spatiu suplimentar si a il prezenta ca atare. Evident, structura din beton armat a corpului pastrat a fost consolidata corespunzator. Stalpii au fost imbracati cu profile din otel si camasuiti cu beton, iar grinzile au fost consolidate la randul lor cu fibra de carbon, in zonele solicitate. Otelul a fost folosit la acest proiect pentru inca doua interventii care nu ar fi putut fi realizate altfel. Noua organizare functionala a impus o noua strategie a cailor de evacuare si am fost nevoiti sa introducem o scara suplimentara undeva la mijlocul tronsonului. Data fiind configuratia existenta a structurii din beton armat, am decis ca cea mai usoara modalitate de a rezolva noua scara este aceea de a o face din otel si a o introduce in golul creat prin desfiintarea planseelor intre patru axe, de sus in jos. Recursul la otel a facilitat prefabricarea la milimetru si adaptarea la conditiile existente. Nu a fost nevoie de cofraje, de armare si de turnat betoane in interiorul cladirii. Un alt apel la otel a fost realizarea grinzii in consola de peste terasa corpului de acces, care este o extindere nou creata. Aceasta grinda extrem de supla a fost conceputa tocmai pentru a sfida gravitatia, a intriga si a transmite un mesaj simbolic legat de destinatia cladirii: aici e locul pentru curaj si inovatie!

Fig. 4: Binarium, transformarea fabricii Flacara Confectii, Cluj-Napoca, 2017

(va urma)

REFERINTE

[1] Louis Kahn, 1901-1974, arhitect american nascut in Estonia, AIA si RIBA Gold Medal;

[2] Stadionul de fotbal Ion Oblemenco din Craiova, 30.000 de locuri, finalizat in 2017, arhitectura: Dico si Tiganas, structura: Plan 31, instalatii: Instal Data Proiect, contractori: Con-A, ACI, NISAL. Premiul AGIR 2018, nominalizat la Premiile UE pentru arhitectura Mies van der Rohe in 2019;

[3] Sala polivalenta BT Arena din Cluj-Napoca, finalizata in 2014 si cu capacitatea extinsa la 10.000 de locuri pentru baschet in 2017, arhitectura: Dico si Tiganas, structura: Plan 31, instalatii: Instal Data Proiect, contractori: Con-A. Finalist la Premiile Architizer A+, New York, 2015;

[4] Stadionul National de Rugby Arcul de Triumf din Bucuresti, 8.100 de locuri, finalizat in 2020, arhitectura si structura: Dico si Tiganas, instalatii: General Compinstal, contractori: ACI si Atheneum. Premiul 1 al sectiunii Dotari publice a Bienalei Nationale de Arhitectura, Bucuresti, 2021, Premiul special al partenerilor BATRA, Cluj-Napoca, 2021;

[5] Centrul de cercetare si proiectare BOSCH Engineering Center din Cluj, finalizat in 2020 (etapa 1) si 2024 (etapa 2), arhitectura si structura: Dico si Tiganas, instalatii: Instal Data Proiect, design interior: Dico si Tiganas si Morphoza, contractori: ACI, Reiff, Decorint, Alusystem;

[6] Cladirea de birouri Binarium din Cluj-Napoca, finalizata in 2019, arhitectura si structura: Dico si Tiganas, instalatii: Terax, contractor: Padinvest. A fost distins cu Green Building of the Year in 2017 si premiul BREEM in 2019.

Autor:

prof. dr. arh. Serban TIGANAS ‒ Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Arhitectura si Urbanism

(Lucrare prezentata la a 18-a Conferinta Nationala de Constructii Metalice ‒ „Construieste cu STEEL” ‒ 15-16 aprilie 2024, Cluj-Napoca, Romania | www.con-steel.ro)

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 225 – iunie 2025, pag. 26-29