Sveučilište u Rijeci

Građevinski fakultet

mr.sc. Nana Palinić, dipl.ing.arh.

POVIJEST

KONSTRUKCIJA sažetak predavanja

Rijeka 2007.

S A D R Ž A J 1. UVOD 1.1. Uvod 1.2. Primitivne konstrukcije kamenog doba 1.3. Brončano doba i rane urbane kulture 2. EGIPAT I GRČKA 2.1. Kamene konstrukcije drevnog Egipta 2.2. Antička Grčka i helenizam 3. ANTIČKI RIM I BIZANT 3.1. Zidane konstrukcije 3.2. Rane betonske konstrukcije 3.3. Drvene i metalne konstrukcije 3.4. Pomoćne građevne discipline 4. ROMANIKA I GOTIKA 4.1. Kamene konstrukcije 4.2. Konstrukcije u drvu i opeci 4.3. Pomoćni građevni sistemi 5. RENESANSA I BAROK 5.1. Ponovno uvođenje konstrukcije kupole 5.2. Ponovno oživljavanje rimskih tehnika i materijala 6. PRVO INDUSTRIJSKO DOBA 6.1. Razvoj tehnologije željeza 6.2. Proizvodnja građevnih materijala 6.3. Znanost o građenju 6.4. Potreba za projektnim stručnjacima – arhitektima i građevinskim inženjerima 6.5. Poboljšanja u pomoćnim građevnim disciplinama 7. DRUGO INDUSTRIJSKO DOBA: ČELIČNE KONSTRUKCIJE 7.1. Uvođenje tehnologije građenja u čeliku 7.2. Rane visoke zgrade čeličnog skeleta 7.3. Čelične konstrukcije velikog raspona 8. DRUGO INDUSTRIJSKO DOBA: ARMIRANI BETON 8.1. Ponovno uvođenje betona 8.2. Pronalazak armiranog betona 8.3. Armiranobetonske kupole 8.4. Razvoj građevnih servisa i pomoćnih disciplina 9. KONSTRUKCIJE NAKON DRUGOG SVJETSKOG RATA 9.1. Visoke zgrade iza 1945.: korištenje čelika i drugih metala 9.2. Visoke zgrade iza 1945.: upotreba armiranog betona 9.3. Poslijeratni razvoj konstrukcija velikog raspona

1. 1.1. Povijest konstrukcija – uvod 1.2. Primitivne konstrukcije kamenog doba 1.3. Brončano doba i rane urbane kulture

1.1. UVOD

Građenje i konstruiranje su drevne ljudske aktivnosti, a započinju

funkcionalnom potrebom ljudi da se prilagode efektima klime. Prve građevine bile

su vrlo jednostavne i kratkotrajne, a traju od nekoliko dana do nekoliko mjeseci. Ove

se građevine koriste sve do danas, a tijekom vremena neke privremene nastambe

poput iglua razvijene su u visoko rafinirane forme. Postupno su se pojavljivale sve

trajnije strukture, posebno uvođenjem poljoprivrede i sjedilačkog načina života, kada

su ljudi ostajali na jednom mjestu dulje razdoblje. Prve građevine (zakloni) služe

stanovanju, kasnije nastaju samostalne građevine namijenjene za spremišta hrane,

ceremonijalne zgrade itd. Neke zgrade dobivaju simboličko značenje – počinje

razlika između arhitekture i građevinarstva.

Čovjek se oduvijek, u svakoj svojoj djelatnosti, koristio dostignućima koja mu

je pružala tehnika njegovog vremena, a živio u okvirima onog što mu je tehnika

omogućavala. Dok je na razvoj slikarstva i kiparstva sama tehnika rada imala

realativno manji utjecaj na nastanak umjetničkog djela, dotle je arhitektura uvijek

pratila razvoj tehnike. Konstrukcija je u građevini oblikovana kao integralni dio

arhitekture.

Graditeljstvo je, s obzirom na savladavanje raspona (do pojave suvremenih

čeličnih i armiranobetonskih konstrukcija) u povijesti koristilo tri osnovna tipa

konstruiranja, odnosno njihove kombinacije:

- osnovni tip konstruiranja po principu grede;

- osnovni tip konstruiranja zidanim lukom odnosno svodom;

- osnovni tip konstruiranja lukom odnosno svodom sa zategom.

Povijest graditeljstva i konstrukcija obilježava više trendova:

1) Povećanje trajnosti građevinskog materijala. Rani građevni materijali bili su

kratkotrajni (listovi, grane, kože životinja). Kasnije su korišteni trajniji (zemlja,

kamen, drvo), a još kasnije sintetski (opeka, beton, metali, plastika).

2) Zahtjev za povećenjem visine i raspona. Gradnja sve viših i rasponski zahtjevnijih

građevina omogućena je razvojem čvršćih materijala, znanjem kako se materijali

ponašaju i kako da se bolje iskoriste njihova svojstva, tj. prednosti.

3) Zahtjev za kontrolom vanjskih utjecaja: Tijekom povijesti usavršava se regulacija

temperature, razine svjetla i zvuka, vlažnosti, mirisa, protoka zraka, te drugih

faktora koji utječu na poboljšanje komfora.

4) Promjena energije korištene pri gradnji: Počevši od snage ljudskih mišića preko

raznih naprava sve do snažnih građevinskih strojeva koji se koriste danas.

5) Raščlanjivanje funkcija: Od jednostavnih građevina i prostora koji su namjenjeni

svim životnim funkcijama do stvaranja najrazličitijih tipologija s obzirom na

namjenu građevine.

Postojeće stanje u graditeljstvu je kompleksno: postoji širok raspon građevnih

proizvoda i sistema namijenjenih prvenstveno određenim kategorijama

građevinskih tipova ili tržišta. Proces projektiranja je visoko organiziran i polazi

od istraživačkih ustanova koje studiraju osobine i promjene materijala, zakonskih

službi koje prilagođavaju i jačaju sigurnosne standarde i projektanata koji

određuju potrebe korisnika i projektiraju zgrade da bi ispunili ove potrebe. Proces

izvođenja je također visoko organiziran – uključuje proizvođače proizvoda i

sistema, stručne radnike koji ih ugrađuju na gradilištu, poduzetnike koji

zapošljavaju i koordiniraju rad obrtnika – zanatlija, te konzultante koji su

specijalisti u građevnom upravljanju i kontroli kvalitete i sigurnosti.

Konstrukcija građevina danas je značajan dio industrijske kulture,

manifestacija raznolikosti i kompleksnosti i mjera gospodarenja prirodnim

snagama, koja može stvoriti raznolik građevni okoliš kako bi služila različitim

potrebama društva.

1.2. PRIMITIVNE KONSTRUKCIJE KAMENOG DOBA

Prvi razvijeni hominidi javljaju se prije 3,5 milijuna godina. Za stanovanje

koriste prirodne pećine ili grade vrlo jednostavne zaklone od grana i lišća.

Uz pećine i zaklone, tri su osnovna tipa primitivnih građevina: šatori, zidane

strukture i kolibe. Prvi oblici uvjetovani su tehnikama slaganja, vezivanja,

upredanja, pletenja i tkanja.

Lovci – sakupljači kasnog kamenog doba koji su se kretali širim područjima u

potrazi za hranom gradili su najranije privremene zaklone koji su arheološki

zabilježeni. Iskopavanja više nalazišta u Europi datirana su prije 12.000 godina

p.n.e. i pokazuju kružne kamene prstenove za koje se vjeruje da su bili dio takvih

skloništa. Moguće je da su podupirali grube kolibe napravljene od drvenih motki

ili su pritezali zidove šatora od životinjskih koža, vjerojatno poduprijete i

centralnom motkom.

Šator je osnovni element kontrole okoliša koji spada u graditeljstvo. Stvara

opnu čija je svrha da zaštiti od kiše i snijega, budući hladna voda na ljudskoj koži

apsorbira tjelesnu toplinu. Opna smanjuje i utjecaj i brzinu vjetra, jer i zrak oko

ljudske kože omogućuje gubitak topline. Također kontrolira prijenos topline

zadržavajući tople zrake sunca i zatvarajući zagrijani zrak za hladnog vremena.

Šator uz to onemogućava prodor svjetlosti i osigurava vizualnu privatnost. Opna

mora biti pridržana protiv sila gravitacije i vjetra i struktura je neophodna. Kožne

membrane su jake odnosno otporne na vlačna naprezanja (izazvana silama

rastezanja), ali im moraju biti dodane motke – štapovi da preuzmu tlačna

naprezanja (izazvana silama pritiska). Zapravo najveći dio povijesti konstrukcija

bavi se iznalaženjem što sofisticiranijih mogućnosti za ove osnovne probleme koje

je šator trebao riješiti.

Šator se kontinuirano koristi do danas. Crni šatori od dlake arapske koze u

Saudijskoj Arabiji, Mongolska “yurta” sa svojim sklopivim drvenim okvirom i

pustenim platnom – prekrivačem te „wigvam“ i osobito “tepee” američkih

Indijanaca sa svojim dvostrukim drvenim nosačima i dvostrukom membranom

znatno su rafiniraniji i elegantniji nasljednici grubih skloništa ranih lovaca –

sakupljača.

Poljoprivredna revolucija, koja se zbila oko 10.000 g.p.n.e. dala je glavni

impuls razvoju konstrukcija. Ljudi su prestali putovati a staništa su postala

trajnija. Arheološki nalazi su oskudni, ali na Srednjem Istoku su pronađeni ostaci

čitavih naselja kružnih stambenih kuća zvanih “tholos”, čiji su zidovi napravljeni

od svežanja zemlje (gline), dok su svi tragovi krovova nestali. U Europi tholosi su

građeni od kamenog suhozida s kupolastim krovovima, a još postoje preživjeli

primjerci (recentnijih konstrukcija) ovih struktura tipa košnica u Alpama. Kasniji

tholosi Srednjeg Istoka dobivaju pravokutno predvorje ili ulaz – “dromos”,

priključen glavnoj kružnoj prostoriji i to su prvi primjeri pravokutnog oblika u

graditeljstvu. Još kasnije kružni je oblik napušten u zamjenu za pravokutni kada se

stanovanje podijelilo u više soba a više stambenih jedinica bilo smješteno zajedno

u naselju. Tholos je označio važnu stepenicu u traganju za trajnošću – on je

početak zidanih konstrukcija.

Uz nastambe grade se i kamene grobnice i svetišta. Menhiri su vertikalno

postavljeni kameni blokovi, triliti su sastavljeni od dva vertikalna kamena bloka

koji nose treći horizontalni, dok su dolmeni grobnice od više kamenih ploča

naslaganih u obliku škrinje.

Dokaz složenih građevnih konstrukcija od zemlje (gline) i drva, tzv. pleterno-

žbukana metoda, također je pronađena u Europi i na Srednjem Istoku. Zidovi su

bili napravljeni od malih mladica trstike koje su se lako sjekle kamenim oruđem.

Dovažane su na teren, bočno međusobno povezivane biljnim vlaknima, a potom

oblagane mokrom zemljom da im se doda čvrstoća i vodootpornost. Krovovi nisu

preživjeli, ali strukture su vjerojatno bile pokrivene grubom slamom ili

svežnjevima trstike. Pronađen je kružni i pravokutni oblik, obično s centralnom

jezgrom (ognjištem).

Masivnije drvene građevine također su se pojavile u Neolitskim kulturama

iako je poteškoća u upotrebi kamenog oruđa za sječu veće drvene građe za kosture

ograničila njihovu primjenu. Ovi kosturi obično su bili pravokutni u tlocrtu, s

centralnim nizom stupova koji su podupirali sljemenu gredu i drugim parom kod

donjih podrožnica uzduž dugih zidova, dok su rogovi polagani od sljemenjače do

donjih podrožnica. Bočna stabilnost okvira bila je postignuta zabijanjem stupova

duboko u zemlju. Sljemenjača i rogovi bili su međusobno povezani biljnim

vlaknima. Uobičajeni pokrov bila je slama – osušena trava ili trstika povezana u

male snopove, koji su međusobno povezivani u preklapajuću shemu na podlogu

roštilja od laganih drvenih štapova postavljenih između rogova.

Uvidjelo se da horizontalno položeni krovovi loše odvode kišu, te su oni

postavljani pod kutom čime se postiglo da kiša otječe prije nego stigne prodrijeti

u unutrašnjost. Primitivni graditelji uskoro su počeli primijenjivati i krovnu smolu

koja bi odbacivala vodu a ne bi prodirala u slamu. Mnogi tipovi ispuna bili su

korišteni u zidovima ovih okvirnih kuća, uključujući zemlju, šiblje, žbuku, koru

drveća (omiljenu u Indijanaca šumskih područja Amerike) i slamu.

U Polineziji i Indoneziji, gdje se ovakve kuće još uvijek grade, one su zbog

sigurnosti i suhoće podignute iznad zemlje na stupovima. Krovni pokrov je često

napravljen od lišća a zidovi su široko otvoreni da se omogući prozračivanje

(cirkulacija zraka) i prirodno hlađenje. Druga varijacija skeletne konstrukcije

pronađena je u Egiptu i Srednjem Istoku, gdje je drvena građa zamijenjena

snopovima trstike.

1.3. BRONČANO DOBA I RANE URBANE KULTURE

Kulture velikih riječnih dolina – Nila, Eufrata i Tigrisa, Inda i Huang Hoa sa

svojom intenzivnom poljoprivredom temeljenom na navodnjavanju stvorile su

prve zajednice dovoljno velike da budu nazvane gradovima. Oni su građeni

novom građevnom tehnologijom, baziranom na zemlji – glini, dostupnoj uz

riječne obale. Zidovi od snopova pakirane zemlje ranijih razdoblja zamijenjeni su

onima građenim od prefabriciranih jedinica: nepečene opeke - ćerpiča. Ovo

predstavlja glavnu konceptualnu promjenu od slobodnih formi pakirane zemlje

(gline) do geometrijskog modula uvjetovanog pravokutnom opekom, te planovi

zgrada postaju striktno pravokutni.

Opeke su rađene od blata i slame formirane u četverokutnom drvenom okviru

koji je uklanjan kada je sušenjem dovoljno očvrsnuo sadržaj. Opeke su se potom

pažljivo sušile na suncu. Slama je djelovala kao vezni element kada bi tijekom

procesa sušenja uslijed sažimanja došlo do neizbježne pojave pukotina i pucanja.

Opeke su polagane u zidove pomoću vlažnog morta od blata ili ponekad bitumena

da se drže zajedno, a otvori su očito podupirani drvenim nadvojima. U toplim

suhim klimama riječnih dolina vremenski utjecaji nisu bili glavni problem te su

ćerpiči ostavljani izloženi ili oblagani slojem žbuke od blata. Krovovi ovih ranih

urbanih zgrada su nestali, ali čini se da su bili pridržani drvenih gredama i

uglavnom ravni, budući je bilo malo kiše u ovim područjima.

Ovakvi ćerpiči i konstrukcije od nepečene gline još su uvijek u širokoj

upotrebi na Srednjem Istoku, u Africi, Aziji i Latinskoj Americi.

Kasnije, oko 3.000 g.p.n.e. u Mezopotamiji se pojavila prva pečena opeka.

Keramičko lončarstvo bilo je već neko vrijeme razvijeno u tim kulturama i tehnika

pečenja u pećima bila je primijenjena na opeke, koje su bile napravljene od iste

gline. Zbog njihove cijene (cijena dodatnog rada i goriva), pečene opeke isprva su

se koristile samo na mjestima izloženim većem trošenju (habanju) kao što su

podovi i vrhovi zidova izloženi atmosferskim utjecajima. Nisu korištene samo za

zgrade već i kod gradnje kanala koji su vodili otpadnu vodu iz gradova. U

krovovima ovih podzemnih kanala pronađeni su i prvi preživjeli pravi lukovi od

opeke, skromni počeci onog što će kasnije postati glavni strukturni oblik.

Istovremeno se u Mezopotamskim grobnicama javljaju i lažni (konzolni)

lukovi, svodovi i kupole. Građeni su od nizova redova neobrađenog vapnenca na

način da svaki novi red ima konzolni istak u odnosu na donji, dok se na kraju dva

nasuprotna zida ne sastanu na vrhu.

Možda su luk i svod korišteni i u krovovima i međukatnim konstrukcijama

ostalih zgrada, ali nijedna takva građevina nije preživjela. Dobro razvijena

zidarska tehnologija Mezopotamije korištena je za gradnju velikih struktura s

masivnim zidovima od opeke, kao što su hram u Tepe Gawri i zigurati u Uru,

Uruku i Borsippi (Birs Nimrud), koji su dosizali visinu od 26 m. Ove simboličke

građevine označile su početke arhitekture ove kulture.

Otkriće i razvoj bronce, a kasnije željeza, razvili su tehnologiju ovog razdoblja

i doveli do izrade metalnog oruđa za obradu drva, kao što su sjekire i pile. Manje

napora je bilo potrebno za rušenje i obradu velikog drveća, što je vodilo do novih

dostignuća u građevnim tehnikama. Drva su intenzivno sječena i oblikovana,

piljena na kvadratne profile, debele daske, dijeljena na tanje elemente – stupiće,

daščice. U pošumljenim područjima Europe pojavila se konstrukcija brvnare kod

koje drveni skelet postaje sofisticiraniji. Premda su sačuvani ostaci fragmentarni

bez sumnje je najveći napredak u ovom razdoblju vezan uz tehnologiju drva. Neki

od proizvoda, kao što su piljene daske i šindra (tanka krovna daščica) još se i

danas koriste.

2.

2.1.Kamene konstrukcije drevnog Egipta

2.2.Konstrukcije grčke i helenističke kulture

2.1. KAMENE KONSTRUKCIJE DREVNOG EGIPTA

Kao i druge kulture riječnih dolina i Egipat je izgradio gradove od ćerpiča

(nepečene opeke), a pečena opeka nije se pojavila sve do rimskih vremena. Drvo je

korišteno sporadično jer ga nije bilo u izobilju, a uglavnom se koristilo za krovove,

gdje je bilo često zamijenjeno trstikom. Samo nekoliko kraljevskih zgrada građeno je

u potpunosti s punim drvenim skeletom.

Veliki kontrast ovom smeđe-sivom okruženju beskonačnih kuća od ćerpiča

bila je pojava nove tehnologije konstrukcija od klesanog kamena prvi puta

primjenjenom u hramovima i piramidama 4. Dinastije (2575. – 2465. p.n.e.). Za

razliku od Mezopotamije ili Indijske doline, Egipat je imao odlične zalihe kamena, a

bili su dostupni svi - vapnenac, pješčenik i granit. Ali vađenje, prijevoz i rad u

kamenu bili su skupi procesi i kamenolomi su bili državni monopol. Kamen je postao

elitni građevni materijal korišten samo za važne državne građevine.

Egipćani su razvili klesani kamen za upotrebu kod kraljevskih grobnih

građevina ne samo zbog njegove čvrstoće, već i zbog trajnosti. Izgledao je kao

najbolji materijal za potpunu zaštitu faraonovog ka, vitalne snage koja je prizlazila iz

sina sunca kroz koju je on vladao. Takav kamen imao je funkcionalno i simboličko

značenje.

Unutar duge tradicije zidarstva u opeci, konstrukcije u kamenu pojavile su se

naglo, s malim prijelaznim razdobljem. Grobnice – mastabe od opeke za rane kraljeve

i plemenitaše najednom su pokazale put kamenim tehnikama ceremonijalnog

kompleksa Kralja Djosera u Sakkari (Saqquarah), čiju se konstrukciju povezuje s

kraljevim savjetnikom i graditeljem Imhotepom. To je struktura prilično rijetkih i

neodređenih formi ali velike elegancije u izvedbi i detalju. Uglavnom se sastoji od

masivnih zidova od kamena vapnenca koji zatvaraju seriju manjih dvorišta. Zidovi

imaju savijene površine, koji podsjećaju na grobne mastabe, s lažnim vratima, a

unutar kompleksa postoje i cijele lažne zgrade od punog kamena. Kompleks ima

prostrano predvorje s krovom poduprijetim masivnim kamenim nadvojima koji

počivaju na nizu kratkih zidnih istaka koji izlaze iz susjednih zidova. Nema

slobodnostojećih stupova, ali početni kanelirani stupovi pojavljuju se na krajevima

zidova i vezuju tričetvrtinske stupove koji izlaze iz zidova dvorišta. Kompleks također

sadrži prvu piramidu, kreiranu od sve manjih i manjih mastaba. Svi ovi elementi

sagrađeni su od malog kamenja kojim mogu rukovati jedan ili dva čovjeka.

Predstavljaju već visoku tehnologiju koja uključuje precizne metode vađenja kamena

u kamenolomu, transporta i gradnje.

Konstrukcijski proces započinjao je u kamenolomima. Većina ih je bila

otvorena, a samo su u nekim slučajevima kopani tuneli nekoliko stotina metara u

stijenu da se dopre do najkvalitetnijeg kamena. Za vađenje sedimentnih stijena glavno

je oruđe bio zidarski pijuk s 2,5 kg teškom metalnom glavom i 45 cm dugom drškom.

Ovim pijucima probijani su vertikalni tuneli širine čovjeka oko pravokutnih blokova,

kako bi se izložilo pet lica bloka. Konačno odvajanje šestog lica bilo je izvedeno

bušenjem niza rupa u kamenu metalnim zavijenim svrdlima. U rupe su zabijani drveni

klinovi dok ih ne bi potpuno ispunili, potom su klinovi zalijevani vodom koju bi

apsorbirali i pritom se povećali, što je dovodilo do loma bloka iz posteljice stijene.

Kod vađenja eruptivnog kamena poput granita koji je tvrđi i čvršći od vapnenca

zidarski je pijuk zamijenjen kuglama od dolerita teškim 5 kg, koje su korištene za

razbijanje stijena udaranjem i mrvljenjem. Granit je bušen i piljen pomoću abraziva a

u kalanju su također korišteni ekspandirajući drveni klinovi.

Egipćani su bili sposobni pomicati blokove teške do 1.000 t od kamenoloma

do udaljenih gradilišta. To je bio začuđujući poduhvat, budući su jedina njihova

mašinerija bile poluge i saonice od grubog drva kojima su rukovale mase ljudi i

životinje za vuču. Prije 1.500 g.p.n.e. nije bilo vozila s kotačima ali i kasnije ona nisu

nikada bila široko primijenjivana u građenju. Većina je kamenoloma bila blizu Nila,

te su i čamci također često korišteni u transportu kamena.

Na gradilištu su grubi kameni blokovi precizno dorađivani i završavani do

finalnih oblika, a s posebnom se pažnjom tretirala izložena strana. To je rađeno

metalnim dlijetima i maljevima, a za provjeru ispravnosti rada korišteni su kutomjeri,

olovni visci i ravnala. Ovi alati ostali su standard sve do 19. stoljeća.

Nakon prve pojave malih kamenova u Sakkari, njihova je veličina rasla sve do

kiklopskog mjerila koje se uobičajeno povezuje s egipatskim zidarstvom od vremena

gradnje piramida. Bez obzira na težak teret koji su predstavljale ove kamene strukture,

temelji su bili iznenađujuće traljavog i improviziranog karaktera, napravljeni od malih

blokova kamena slabe kvalitete. Tek kod 25. Dinastije (750.-656.g.p.n.e.) važne su

građevine polagane na podzemne zidane platforme dobele nekoliko metara.

Egipćani nisu imali naprava za vertikalni transport. Opće je mišljenje da se taj

transport obavljao rampama od zemlje ili ćerpiča preko kojih su kameni blokovi

vučeni na svoje mjesto snagom životinja i ljudskih mišića. Kasnije, nakon uklanjanja,

rampe su služile kao platforme zidarima za dodavanje završnog izgleda kamenim

licima. Ostaci ovakvih rampi mogu se još vidjeti na nedovršenim hramovima

započetim u razdoblju Ptolomejevića. Kameni su obično polagani na posteljicu morta

od gipsa, pijeska i vode koji je djelovao vjerojatno više kao sredstvo za podmazivanje

da se kamen gurne na svoje mjesto nego kao vezivo. Također je postojala ograničena

upotreba metalnih priljubnih sidara između blokova.

Velike piramide u Gizi, najveća od kojih (Keopsova) dosiže 147m visine

izvanredno su tehnološko dostignuće i njihov izgled fascinira i danas. Sve do 19.

stoljeća nisu izgrađene više građevine. Ali one također predstavljaju kraj masivnih

kamenih konstrukcija koje su ubrzo krenule u pravcu laganijih i fleksibilnijih kamenih

skeleta i stvaranju prostranijih unutarnjih prostora.

Slobodnostojeći kameni stup koji nosi kamene grede prvi put se pojavljuje u

kraljevskim hramovima zajedno s piramidama oko 2.600 g.p.n.e. Kvadratni granitni

stupovi nosili su teške granitne nadvoje na rasponu od 3 do 4 metra, a prostori između

nadvoja bili su pokriveni masivnim granitnim nosačima. U ovim strukturama

apstraktna predodžba drvenih konstrukcija (okvira, kostura) ranih kraljevskih zgrada

bila je pretvorena u kamenu.

Iako je kamen trajniji od drva, različit je u strukturalnoj snazi. Kamen je

znatno jači u tlaku od drva, ali slabiji na vlak. Zbog ovog razloga kamen je bio dobar

za stupove, koji su mogli biti vrlo visoki, kao što su oni od 24 metra u velikom hramu

Amon-Re u Karnaku. Ali kameni nadvoji i rasponi između stupova bili su ograničeni

vlakom (vlačnim naprezanjima) na njihovoj donjoj površini te je njihov maksimalan

raspon bio možda 5 metara. Dakle, za duže raspone trebalo je otkriti drugi strukturalni

oblik koji bi iskoristio višu tlačnu snagu (čvrstoću) kamena. Luk, koji može premostiti

veće raspone pod pritiskom, ostao je ograničen za kanalizaciju i podzemna

nadsvođivanja grobnica nižih službenika. Zato vjerojatno, sa slikom drvenih

građevnih konstrukcija još snažnom u svijesti, egipatski su se zidari-graditelji

zadovoljili time da istražuju ograničenja analognih kamenih kostura u serijama velikih

hramova napravljenim u Novom Kraljevstvu (1539.-1075.p.n.e.) u Karnaku i Luxoru,

a ova je tehnologija kulminirala u elegantnim lođama Hrama kraljice Hatshepsut u

Dayr-al-Bahri. Primjer hrama od kamenog skeleta kojeg su uspostavili potrajao je do

kraja klasičnog svijeta.

2.2. ANTIČKA GRČKA I HELENIZAM

Upotreba kamenih konstrukcija iz Egipta se proširila istočnim Sredozemljem

nakon 1.800 g.p.n.e. i kulture čija je domovina bila Grčka posebno su njome bile

impresionirane. Grci postavljaju oblikovne i proporcijske osnove za tri arhitektonska

reda: dorski, jonski i korintski. Glavna tema grčkog graditeljstva je hram, potom

teatar.

U grčkom svijetu Egejskog primorja i južne Italije izgrađeni su mnogi

hramovi skeletne konstrukcije iz kamena a neki su preživjeli do danas u različitim

stanjima očuvanosti. Uglavnom su građeni od lokalnog mramora ili vapnenca budući

nije bilo granita za velike monolite. Temeljna tehnologija malo se promijenila u

odnosu na Egipat, a glavna je razlika bila u radnoj snazi. Nije bilo masa

nekvalificiranih radnika koje bi mobilizirala država da pokreću velike kamene

blokove, umjesto njih bile su male grupe zanatlija – zidara koje su radile nezavisno.

Računi za gradnju Parthenona pokazuju da je svaki stup građen pod odvojenim

ugovorom s glavnim zidarom (poslovođom). Postojala je određena mašinerija –

naprave za podizanje i rukovanje blokovima, premda je njen detaljan izgled nepoznat.

Skrivena lica kamena naime još imaju utore i šupljine koji ukazuju na konopce

korištene za podizanje i postavu na mjesto. Metalne spojke i klinovi uvedeni su da

drže kamene zajedno a mort gotovo nikada nije korišten. Bilo je nekih eksperimenata

sa željeznim nosačima (gredama) kako bi se ojačali dulji rasponi od kamena, ali je

maksimum ostao na 5 do 6 metara. Veći rasponi savladavani su drvenim gredama

poduprijetim kamenim skeletom a krovni nosači od punog kamena iz Egipta nisu

mogli biti udvostručeni.

Glavnina napora graditelja bila je koncentrirana na rafiniranje detalja i optičke

korekcije po kojima je Grčka ahitektura uglavnom poznata. Ovaj isti pristup vidljiv je

također i u prvim sačuvanim nacrtima konstrukcije, koji su napravljeni na

nedovršenim površinama kamenih zidova na Hramu Didyma. Ovakvi crteži bi

normalno bili obrisani tijekom finalnog finiširanja (obrade) zidnih površina, a ovi u

Didymi su preživjeli jer hram nije nikada dovršen. Crteži pokazuju kako su zidari

razvili finalno profiliranje stupova i drugih detalja. Sačuvan je to rijedak tračak

dizajnerskog procesa graditelja prije dana olovke i papira.

Nasuprot tehnologiji kamena, koja je uglavnom ostala nepromijenjena od

Egipatskih metoda, zidanje u opeci doživjelo je značajan razvoj. Iako je nepečena

opeka ostala standardna za stambenu arhitekturu, pečena opeka počinje se sve više

koristiti i uz to povezivati vapnenim mortom, tehnikom posuđenom iz kamenih

konstrukcija. Pocakljena (glazirana) opeka također se javlja u ovom razdoblju,

posebno izvan grčkog svijeta među Babiloncima i Perzijancima, koji su je u

značajnom obimu koristili u kraljevskim palačama. Lijep preživjeli primjer su Vrata

božice Ishtar na palači Nabukodonosora u Babilonu, s pravim lukom koji premošćuje

raspon od 7,5m, a koja su datirana 575.g. p.n.e. Druga glavna inovacija bili su pokrovi

– crijepovi od pečene gline – opeke. Takvi pokrovi bili su znatno vodootporniji od

slame (trstike) a krovovi s crijepom mogli su imati niži nagib, karakterističan za

Grčke hramove. Šuplji bokovi od terakote za zidne ornamente također se javljaju u to

doba, vjerojatno proizlazeći iz visoko razvijene (napredene) lončarske industrije, koja

je rutinski proizvodila posude i cijevi od pečene gline dulje od 1 metra.

Premda je kamena tehnologija ostala ograničena na konstrukciju po principu

stupa i grede, ima nekoliko struktura koje daju naslutiti budući razvoj. Vjerojatno je

najspektakularnije građevno dostignuće ove ere bio Pharos iz Aleksandrije, veliki

svjetionik izgrađen za Ptolomeja II u 3. stoljeću p.n.e. Bio je to visok kameni toranj

približne visine kao Keopsova piramida, ali znatno manji u bazi. Unutar ove mase

zidova bio je kompleksan sistem rampi preko kojih su tegleće životinje prenosile

gorivo za plamen na vrhu. Pharos je bio prva visoka građevina u povijesti ali

ograničenja zidarskih struktura i nepostojanje mogućnosti brzog načina za vertikalno

kretanje ljudi onemogućili su bilo kakav budući razvoj visokih građevina do 19.

stoljeća. Pharos je dugo ostao jedini primjer ovog tipa sve dok nije devastiran od

Arapa početkom 7. st.n.e.

Drugi primjer nove tehnologije kamena koji je isproban od Grka ali ne i

usavršavan bile su podzemne grobnice Mikene, izgrađene oko 1300. g.p.n.e. Ove

grobnice imale su glavne komore nadsvođene šiljastim lažnim kupolama od konzolno

postavljenog kamenja, koje su imale oko 14m u promjeru i 13m visine. Gruba verzija

konzolnih kupola pojavila se i ranije u Tholosima Europe neolitičkog doba i u

grobnicama Mezopotamije ali je u Mikeni tehnika bila pročišćena i mjerilo povećano.

Konzolna kupola luka ne podnosi velike sile pritiska što karakterizira prave lukove i

kupole, koji su izgrađeni od radijalnih (zrakastih) dijelova kamena ili opeke. Tako ne

koristi u punoj mjeri prednost velike čvrstoće na pritisak (tlačne čvrstoće) kamena i ne

može savladati velike udaljenosti, a 14 metara je blizu gornje granice. Grčki graditelji

nisu odabrali da istražuju ovaj tip strukture, već su bili zaokupljeni vanjskim oblicima

građevina. Rimski graditelji, koji su ih naslijedili, pak, iskoristili su graditeljstvo do

njegova punog potencijala i stvorili prve velike unutarnje prostore.

3. Antički Rim i Bizant

3.1. Zidane konstrukcije

3.2. Rane betonske strukture

3.3. Drvene i metalne konstrukcije

3.4. Pomoćne građevne discipline

3.5. Rijeka u antici

3. DOSTIGNUĆA ANTIČKOG RIMA

Rimljani su najviše graditeljskog umijeća preuzeli od Etrušćana koji su živjeli

u sjevernom dijelu Italije. Etrušćani su, vjerojatno pod utjecajem rijetkih grčkih

primjera u južnoj Italiji, razvili pravi kameni luk. Kasni uzorak iz 3. st. p.n.e. su Porta

Marzia, lučni ulaz u grad s rasponom od oko 6 metara, u Perugii. Etrušćani su također

imali visoko razvijenu tehnologiju terakote i izrađivali su odlične pečene opeke.

3.1. Zidane konstrukcije

Rimljani su prilagodili etrušćanske kamene konstrukcije bazirane na luku i

izgradili mnoge spektakularne građevine korištenjem zidarske tehnike koju su zvali

opus quadratum, što znači struktura od klesanog kamena položenog u pravilne

redove. Mnoge od njih bile su vezane uz javne radove u osvojenim pokrajinama.

Poznati primjeri su Pont du Gard, višelučni most i vodovod iz 1. st. p.n.e., s rasponom

od 22 metra, pored Nimesa u Francuskoj te profinjeni most na rijeci Tagus kod

Alcantare u Španjolskoj, s rasponom od skoro 30 metara, izgrađen oko 110.g.n.e.

Ovako veliki rasponi u kamenu nikad se nisu primjenjivali na zgradama što je

prilično neobično. Preživjele rimske građevine s kamenim lukovima i svodovima

imaju tipične raspone od samo 4 do 7 metara, dok su male kamene kupole s

dijametrima od 4 do 9 metara građene u rimskoj Siriji. Ovakvi lukovi i kupole

prešutno podrazumijevaju postojanje sofisticirane drvene oplate koja ih je pridržavala

tijekom konstrukcije, kao i napredak mašinerije za podizanje, premda nema postojećih

dokaza nijednog. Mnoge od ovih strukture preživjele su pad Rimskog carstva i postale

modeli za ponovno oživljavanje kamenih konstrukcija u srednjovjekovnoj Europi, sa

zidarima koji su ponovno nastojali da grade “na rimski način”.

Rimljani su također naslijedili kamenu konstrukciju po principu grede i stupa

od Grka u Južnoj Italiji i nastavili da grade hramove i ostale javne građevine ovim

tipom konstrukcije u 3. st.n.e. Proizvodnja opeka, posebno u regiji grada Rima postala

je glavna industrija, a pod carstvom konačno i državni monopol. Gradnja u opeci bila

je jeftinija od kamena zbog ekonomičnosti mjerila za masovnu proizvodnju i nižeg

stupnja stručnosti i vještine potrebne za gradnju.

Luk od opeke prilagođen je rasponima zidnih otvora isključujući upotrebu

nadvoja. Mort je isprva bio tradicionalna mješavina pijeska, vapna i vode, ali

početkom 2. st.p.n.e. uveden je novi sastojak. Rimljani su ga zvali pulvis puteoli po

gradu Puteoli (moderno Pozzuoli) pored Napulja gdje je prvi put pronađen. Ovaj je

materijal formiran na planini Vezuv i iskapan na njegovim padinama, a danas se zove

pucolanski cement (pozzolana). Pomiješana s vapnom, pozzolana stvara prirodni

cement koji je znatno jači i vodootporniji od samog vapnenog morta a stvrdnjava čak i

ispod vode. Pucolanski mortovi bili su tako jaki i jeftini i mogli su biti ugrađivani od

strane radnika s tako malo stručnog znanja i vještine da su ih Rimljani počeli koristiti

kao zamjenu za opeke za unutrašnjost zidova a vanjski zidovi od opeka korišteni su

uglavnom kao kalupi da se pucolana ugradi na mjesto. Konačno su vapneni mort,

pijesak, voda i pozzolana miješani s kamenjem i slomljenom opekom formirajući

tako pravi beton, zvan opus caementicium. Ovaj beton je isprva bio korišten s

kalupima od opeke u zidovima, ali je uskoro počeo biti polagan u drvenu oplatu koja

se micala nakon što bi beton stvrdnuo.

3.2. Rane betonske konstrukcije

Jedan od najranijih preživjelih primjera betonskih konstrukcija antičkog Rima

je Sibilin (Vestin) hram na Tivoliju, izgrađen tijekom 1.st.p.n.e. Ovaj hram kružnog

tlocrta ima s vanjske strane peristil od kamenih stupova i nadvoja, ali zid kružne celle,

odnosno prostora svetišta iznutra građen je od betona, što je bila jedna oštra

konfrontacija nove i tradicionalne forme konstrukcije. Rani primjer betona s licem od

opeke velikog mjerila u gradu Rimu su ravni poligonalni zidovi Logora Pretorijanske

garde, izgrađenog od Sejana g. 21.-23.n.e.

Mogućnosti plastičnih formi koje omogućuje ovaj potpuno tekući materijal

koji može lako poprimiti zakrivljene oblike u tlocrtu i presjeku uskoro su dovele do

kreacije serije izuzetnih unutrašnjih prostora premošćenih kupolama ili svodovima

bez potpornih stupova koji su bili neophodni kod grednih kamenih konstrukcija, što je

pokazivalo snagu carstva. Prvi od ovih je oktogonalna kupolasta dvorana fontane

Neronove Zlatne kuće (64.-68.n.e.), koja ima oko 15m u dijametru te široki kružnim

otvoro, okulus na vrhu kupole. Kupolni oblik bio je rapidno brzo razvijen u serijama

carskih građevina koje su kulminirale s Pantheonom car Hadrijama, građenim oko

118.-128.g.n.e. Ova velika kružna struktura imala je ulaz s portika od kamenih

stupova i bila je nadsvođena kupolom od 43,2m u dijametru i osvijetljena okulusom

na vrhu. Zidovi koji pridržavaju kupolu izrađeni su od betona u oplati od opeke i

široki 6m, a na mjestima su olakšani unutarnjim nišama. Kupola je od punog betona

prosječne debljine 1.5m, podignuta 43,2m nad podom. Ova veličanstvena struktura

preživjela je u dobrom stanju do modernih vremena a dijametar njegove kružne

kupole nije nadmašen sve do 19. stoljeća.

Dva velika fragmenta velikih betonskih građevina s križnim svodom još su

preživjela od kasnog carstva. Prvi je dio Dioklecijanovih termi, (298. – 306.n..e.), s

rasponom od 26m, koji je pretvoren u crkvu Santa maria degli Angeli od

Michelangela u 16. stoljeću. Drugi je Maksencijeva bazilika (307.-312.n.e.), također s

rasponom od 26m. Sve ove građevine imaju kamene stupove, ali su oni zapravo samo

ukrasni i mogu biti uklonjeni a da se ne dovede u pitanje stabilnost konstrukcije.

Vanjski su zidovi betonski u oplati od opeka dok je unutrašnjost obilato dekorirana

tankim obložnim pločama od obojenog kamena ugrađenim pomoću metalnih spona

koje vežu utore na rubove ploča, tehnikom koja je još u upotrebi i danas. Ovi i drugi

veliki rimski javni prostori natkriveni betonskim kupolama i svodovima predstavljali

su glavni napredak u odnosu na kratke raspone kamenih konstrukcija.

U kasnom carstvu betonska tehnologija postupno nestaje, čak se i proizvodnja

opeka u zapadnoj Europi zaustavlja. S druge strane, značajan napredak u tehnologiji

opeke nastavljen je u istočnom rimskom svijetu, gdje su dostignuća ranijih razdoblja u

betonu udvostručena u radu s opekama. Grobnica cara Galerija (sada crkva sv. Jurja)

od 300.g.n.e. u Solunu (Saloniki) u Grčkoj ima kupolu od opeke od 24m u promjeru.

Ovo je vjerojatno bio model za razvojni primjer kasne rimske građevine, veliku crkvu

Svete Sofije (532.-537.) u Konstantinopolu, koja uvodi centralnu kupolu od 32.6m

raspona.

Čak su i veliki neprijatelji Rima, Sasanski Perzijanci, podigli veliku, opekama

nadsvođenu dvoranu u palači Ctesiphona (obično identificirana s Khosrow-om I iz

sred. 6. st., ali vjerojatno struktura iz 4. st.) s rasponom od 25m posuđujući rimske

metode.

Ove kasne strukture od opeke bili su zadnji trijumfi rimske građevne

tehnologije i neće biti dosegnuti sljedećih 900 godina.

3.3. Drvene i metalne konstrukcije

Rimljani su također značajno unaprijedili tehnologiju građenja u drvu. Reljefi

na Trajanovom stupu pokazuju drvene rešetkaste mostove korištene od rimske vojske

za prijelaz Dunava. Rešetka, šuplji nosač sa silama koncentriranim u trokutastoj mreži

sastavljenoj od linearnih dijelova, bila je očito rimski izum. Ne postoje dokazi njena

teoretskog razumijevanja, ali u svakom slučaju Rimljani su bili sposobni da vladaju

dizajnom rešetke u praktičnom smislu. Lijep primjer je Konstantinova bazilika u

Trieru (297.-299.g.n.e.), kod koje drveni potporni krovni rešetkasti nosači (trokutasti

okviri s centralnim vertikalnim potpornjem - visulja) premošćuju raspon dvorane od

23m. Premda je postojeći krov restauracija iz kasnijeg razdoblja, originalan mora da

je bio sličan.

Zamisao rešetke prenesena je s drva na metal. Brončane rešetke, koje prelaze

tri raspona od oko 9m svaki, podupirale su krov portika Pantheona. Izbor bronce

vjerojatno je napravljen više zbog trajnosti nego zbog čvrstoće, na što ukazuje

činjenica da je Papa Urban VIII bio u mogućnosti da makne ovaj rad u bronci 1625.g.

i da ga istopi za topove a na njegovo mjesto stavi drvenu rešetku. Ova rešetka ostala

je izolirano dostignuće rimske gradnje koje se neće ponoviti do renesanse.

Metali su intenzivno korišteni u rimskim kućama. Uz brončane rešetke,

Pantehon je imao brončana vrata i pozlaćene brončane krovne ploče. Olovo je bio

drugi materijal koji su uveli Rimljani za pokrivanje krovova, budući je bio

vodootporan i mogao se koristiti kod vrlo malih nagiba.

3.4. Pomoćne građevne discipline

Možda najvažnija upotreba olova bila je ona za cijevi kojima su se zgrade

opskrbljivale svježom vodom i za cijevi za odvod otpadne vode (engleska riječ

plumbing dolazi od latinskog plumbum što znači olovo). Rimljani su osigurali opće

vodovode za svoje gradove. Svi opskrbni sistemi radili su gravitacijom i mnogi od

njih koristili su akvadukte i sifone. Premda je većina ljudi za svoje potrebe trebala

nositi vodu iz javnih fontana, postojala je ograničena distribucija vode za javne zgrade

(posebno kupališta) i neke privatne rezidencije i apartmane. Kasnije su privatna i

poluprivatna kupališta i latrine (zahodi) postali prilično uobičajeni. Kanalizacijski

sistem je bio limitiran, bez tretiranja otpada, koji je bio jednostavno izbacivan u

najbližu rijeku. Ali čak i ovi prilično skromni primjeri javne sanitarne skrbi znatno su

bili napredniji od ranijih kultura i neće se doseći sve do 19.st.

Drugi materijal koji su Rimljani primjenjivali bilo je staklo, koje su otkrili još

Egipćani ali su ga koristili uglavnom za nakit i male ukrašene posude. Rimljani su

izumili mnoge vrste obojenog stakla za mozaike kako bi ukrasili unutarnje površine.

Proizveli su i prvo čisto – prozirno prozorsko staklo i to puhanjem staklenih cijevi,

koje su potom rezane i ravnane postavljanjem u ravni položaj. Premda nijedno rimsko

staklo nije preživjelo, staklo je očito postalo prilično uobičajeno u javnim zgradama a

bilo je korišteno i u stambenim zgradama srednjeg staleža u glavnom gradu. Seneka

(4.p.n.e.-65.n.e.) je opisao senzaciju nastalu pojavom trijemova od ravnog stakla na

vilama pored Rima.

U većini rimskih građevina središnja otvorena vatra ostala je glavni izvor

topline – kao i dim koji je prati – premda je upotreba otvorenih sudova za žar (loženih

drvenim ugljenom) značila neko poboljšanje. Glavni izum bilo je otkriće hipokausta,

indirektnog grijaćeg tijela koje grije vodeći topli ugrijani zrak kroz cijevi u podovima

i zidovima. Zagrijano ziđe zračilo je ugodno izjednačenu toplinu, a dim je bio

uklonjen iz prostora boravka. Ista je metoda korištena da se grije voda za kupališta.

Konstantinova bazilika u Trieru ima dobro očuvan primjer grijanja s hipokaustom,

gdje su kameni nosači poda poduprijeti kratkim stupićima od opeke, tvoreći tako

kontinuirani grijajući pod ispod.

4. Romanika i gotika

4.1. Kamene konstrukcije

4.2. Konstrukcije od drva i opeke

4.3. Pomoćne građevne discipline

4.4. Arhitektura Dalekog istoka

4.5. Arhitektura islamskih zemalja

4.6. Arhitektura predkolumbovske Amerike

4.7. Rijeka u Srednjem vijeku

4. ROMANIKA I GOTIKA

Opadanje snage Rima u zapadnoj Europi tijekom 5. st. dovelo je do

propadanja rimske građevne tehnologije. Proizvodnja opeke postaje rijetkost i nije

obnovljena do 14. stoljeća. Pucolanski beton je potpunosti nestao i neće se pojaviti

sve do 19. st. kada su ručno proizvedeni cementi dosegli nivo antičke proizvodnje.

Upotreba kupola i svodova u kamenim konstrukcijama je također izgubljena.

Graditeljske tehnike srozale su se na razinu željeznog doba, što dokazuju konstrukcije

od balvana, zidovi obloženi zemljom, ćerpič, pleter i žbuka od blata.

Napredne graditeljske tehnologije razvile su se u Kini u ovom istom razdoblju

tijekom dinastija Sui (581.-618.) i Tang (618.-907.). Još u 3. st.p.n.e. završen je Veliki

zid, građevina duga 6.400 km, koja prati krivudavu stazu duž kontura neravnog

terena, a koji je demonstrirao izvanredna dostignuća u graditeljskoj tehnologiji,

logistici i metodama mjerenja zemlje.

Most An – Chi, izgrađen oko 610.g. u pokrajini Hopei imao je raspon od

37,5m, što je znatno nadmašivalo Rimski most na Alcántari. Značajan rad također je

napravljen u razvoju konstrukcija od masivnog (teškog) drva, prvenstveno kod

hramova i kamenih tornjeva pagoda visokih do 60m, a pečena opeka je također

naširoko korištena.

Ovi elementi kineske građevne tehnologije postavili su visok standard

kvalitete koji će biti zadržan sve do 19. stoljeća.

4.1. Kamene konstrukcije

Početkom 9. st. pojavljuju se pokušaji oživljavanja gradnje u kamenu u

Europi. Dvorska kapela Karla Velikog u Aachenu (posvećena 805.g.) s oktogonalnom

segmentnom kupolom od 14,5m rani je primjer ovog trenda. Ali romanički stil,

građenje "na rimski način", s kamenim lukovima, svodovima i kupolama za

savladavanje raspona unutarnjih prostora, ne započinje zapravo sve do kasnijeg 11.

stoljeća. Svodovi se ponovno pojavljuju u strukturama kao što je katedrala u Santiago

di Compostela u Španjolskoj (poč. 1078.g.) i Saint Sernin u Touluseu (poč. 1080.g.).

Križni svod podignut na stupove ponovno je uveden u Katedrali u Speyeru (1030.-

65.g., rekonstruiranoj 1082.-1137.g.) i Katedrali u Durhamu (1093.-1133.), a kupole

bazilike sv. Marka u Veneciji (kasno 11. st.) i katedrali Saint-Front u Perigueuxu

(1120.-1150.) označile su obnovu kompletnog raspona svih rimskih strukturalnih

oblika. Sve ove građevine bile su građene za Rimsku katoličku crkvu, koja je proširila

svoj utjecaj širom zapadne Europe u ovom razdoblju. Jedan tadašnji kroničar zapisao

je kako zemlja izgleda kao da se “odjenula u bijelu nošnju crkava”, bijelu zato jer su

bile nove i napravljene od kamena. Između 1050. i 1350. g. više je kamena iskopano

samo u Francuskoj nego u cijeloj povijesti drevnog Egipta – dovoljno da se izgradi 80

katedrala, 500 velikih crkvi i desetke tisuća župnih crkvi. Velika građevna kampanja

Srednjeg vijeka nazvana je “križarski pohod katedrala” (cathedrale crusade), kao

jednako pasionirana i nadahnuta kopija velikih vojnih avantura za oslobođenje Svete

Zemlje. Ovaj veliki poduhvat zahtijevao je mnoge graditelje – zidare, koji su radili

kao slobodni zanatlije, organizirani u cehovska udruženja. Ona su nadzirala proces

učenja – šegrtovanja kojim su novi članovi trenirani te nadgledala vađenje, rezanje i

odvažanje kamena iz kamenoloma na gradilište.

Osnovno oruđe srednjovjekovnih zidara malo se izmijenilo od Egipatskog

doba, ali su sada postojale široke pile za rezanje kamena pokretane vodeničnim

kotačima, kao i odgovarajuća mašinerija za podizanje i premještanje materijala.

Njihova tehnička znanja držana su kao stroga tajna. Uključivalo je to i pravila za

procjenu kompletnog projektiranja kao i za određivanje sigurnih dimenzija strukturnih

dijelova. Jedna sačuvana knjiga iz ovog doba sa crtežima i skicama glavnog majstora

Villarda de Honnecourta ilustrira oštroumna zapažanja, sklonost mehaničkim

napravama, a iznad svega postojanje bilješki o geometrijskim formama koje podupiru

rad gradietlja, dajući poticajne informacije o tada aktualnim građevnim

konstrukcijama. Jean Mignot, jedan od vodećih zidara Milanske katedrale sumirao je

pristup srednjovjekovnih zidara u frazi “ars sine scientia nihil est” (umjetnost bez

znanosti nije ništa), što znači da vještina u građenju dolazi od praktičnog iskustva

(ars), tempiranim i vođenim preciznim principima (scientia), koji su viđeni kao

utjelovljenje teorema geometrije, jedine znanosti Srednjega vijeka. Ali i s tim

ograničenim znanjima zidari su mogli realizirati velika dostignuća.

Romanički su zidari imali dva patrona – crkvu i državu. Država je gradila

uglavnom za vojne svrhe, te je rimski način građenja u kamenu, jednom obnovljen,

bio odgovarajući za dvorce i utvrđenja (fortifikacije). Ali crkva je imala druge

interese koji su pokrenuli razvoj kamenih konstrukcija u novim i smjelim pravcima.

Sv. Augustin je napisao da je svjetlo najdirektnija manifestacija Boga. Ta je ideja

vodila traženju putova da se uvede sve više i više svjetla u crkve, otvarajući sve veće

prozore u zidovima, sve dok nije razvijena nova vrsta prozračne kamene skeletne

konstrukcije.

Križni svodovi inspirirani Rimom i kameni lukovi bili su vrlo teški i trebali su

masivne zidove i stupove koji će primiti njihove napone a prozori koje su

omogućavali bili su mali. Srednjovjekovni zidari otkrili su da postoji efikasnija forma

luka od onog klasičnog; ova forma je lančana krivulja – tj. krivulja koju stvara lanac

pod vlastitom težinom. Ali zidarska vjerovanja u geometriju i perfekcija kružnih

formi dovela ih je do približavanja lančanom obliku s dva kružna segmenta koji se

sastaju u točki na vrhu, tzv. gotičkom luku. Ovakvi lukovi mogli su biti rađeni uži

(vitkiji) budući efikasnije raspoređuju i prenose sile tlaka koje prolaze kroz njih, što je

omogućavalo veće otvore u zidovima. Teški stupovi koji su preuzimali bočne sile -

napone krovnih svodova uskoro su prošupljeni u polulukove letećih podupirača –

kontrafore, koji su omogućili da još više svjetla uđe u brod crkve. Da bi se preuzele

sile koje su prenašane kroz kameni okvir, bili su potrebni masivni temelji i često je

volumen kamena ispod zemlje bio veći od onog iznad. Za daljnje olakšanje tereta

sami stropovi bili su napravljeni tanji uvođenjem rebara (prepona) na sjecištu

zakrivljenih površina. Rebra su građena s pridržavajućom oplatom ili jezgrom od drva

a kod gradnje je bila potrebna bliska suradnja tesara i zidara. Zakrivljene kamene

površine između rebara vjerojatno su polagane s malo oplate, upotrebom samo morta,

na način na koji se stropovi od opeke još uvijek grade na Srednjem Istoku. Žbuka je

upotrebljavana kao konstruktivno sredstvo samo za završno prianjanje (ljepljenje) ali

također kasnije za provjeru pukotina uslijed naprezanja, koje su bile znak moguće

greške. Mort je tako služio kao kontrola kvalitete te da pomogne držati strukturu

zbijenu (zgusnutu). Brodovi katedrala napravljeni su viši da prikupe što više svjetla,

Katedrala u Amiensu (započeta 1220.) bila je 42m visoka, da bi konačno 1347.g.

katedrala u Beauvaisu dosegla maksimalnu visinu od 48m, ali su njeni stropovi ubrzo

propali te su morali biti iznova izgrađeni. Rasponi brodova gotičkih crkvi ostali su

razmjerno mali, iznosili su između 13 i 16 metara, a svega nekoliko kasnijih primjera

ima veće raspone. Najeveći raspon od 23m ima Katedrala u Geroni (završena 1458.g.)

Nakon entuzijazma “križarskog pohoda katedrala” koji je splasnuo u 14. st. te

nakon što su uglavnom sve katedrale završene, novi element se pojavio da bude

sljedeći test vještini zidara i tesara a to je bio toranj. Toranj je bio više simbol

lokalnog ponosa nego dio teološkog zahtjeva za više svjetla ali je izazvao zanimljive

tehničke probleme. U Katedrali u Salisburyju toranj je izgrađen nad sjecištem broda i

transepta, koji nije bio projektiran da ga primi. Visoki križni stupovi počeli su pucati

pod dodatnom težinom, te su napeti lukovi (strainer arches) morali biti dodani

između stupova da ih učvrste, odnosno privežu protiv pucanja. To je bio prvi očiti

primjerda su kameni stupovi bili stanjeni na kritične dimenzije i znatno opterećeni,

dovoljno da bude zamijećeno da se savijaju ili pucaju. Kasnije će ovakve akcije biti

glavna briga pri projektiranju metalnih stupova.

Toranj u Salisburyju (završen 1362.g.) je genijalna složena struktura od

kamenom obloženih nosača nad drvenim okvirom, zajedno povezanim u bazi s

željeznim trakama kako bi se izbjeglo širenje. Dosezao je ukupnu visinu od 123m.

Katedrali u Strasbourgu dodan je 144m visok toranj g. 1439., a gornja granica

dosegnuta je Katedralom u Beauvaisu, g. 1569., kada je završen toranj od 157m, što je

bilo za 10m više od Keopsove piramide. Nakon što je tri godine stajao kao najviša

građevina svijeta, toranj je propao 1573. i nije više ponovno izgrađen. Bio je to

posljednji tužni epilog “križarskog pohoda katedrala”.

4.2. Konstrukcije u drvu i opeci

Drvene konstrukcije pretrpjele su spori napredak u ovom razdoblju.

Skandinavske masivne drvene crkve (“stavekirke”) građene su od 8. do 10. st., dakle

prije trijumfa kamenih crkvi i nekoliko ih je preživjelo do danas.

U zapadnoj Europi, posebno od 14.st. nadalje, kao novi oblik gradnje kuća

pojavila se poludrvena kanatna konstrukcija.

Kontinentalni tip imao je kostur (okvir) od kvadratne drvene građe, s

vertikalnim stupovima raspoređenim na razmaku od 1m, te horizontalnim na istoj

udaljenosti, s dijagonalnim podupiračima postavljenim na vanjskim zidovima zbog

bočne stabilnosti. Krovni nosači protezali su se između vrha - grebena (sljemena) i

zidova dok su nosači stropova bili poduprijeti zidovima i unutarnjim nosivim

dijelovima.

Engleski poludrveni okvir bio je sličan, ali je izbacio horizontalne pojaseve i

dijagonale koristeći zbijene vertikalne nosače na oko 1-0,5m udaljenosti. U oba

slučaja prostor unutrašnjost zida ispunjavana je materijalom kako bi se dodatno

ukrutio okvir, a često su korišteni opeka, šiblje (pleter) i žbuka. Sva drvena građa

kostura međusobno je spajana na lastin rep (proračunato) ili klinovima. Ove

poludrvene konstrukcije ostati će standardan način gradnje s drvom u Europi sve do

19.st.

Postojala je također značajna upotreba teškog, masivnog drva za krovove i

podove u gradnji kuća, koja je bila inspirirana građevnom tehnologijom. Poseban

primjer je engleski krov “hammer-beam”, vrsta grednog podupirača koji je mogao

savladati prilično velike raspone. Krov Westminster Halla u Londonu Kralja Richarda

II (1402.) s rasponom od 21m odličan je primjer ovog tipa.

Pečena opeka počela se u Europi ponovno upotrebljavati u mnogim

područjima prvenstveno korištenjem spašene rimske opeke, a u 14. st. započinje i

proizvodnja. Opeke nisu bile tako precizne kao rimske i bile su često uništene pri

pečenju. Zbog toga su bile potrebne široke reške morta da se postigne pravilan vez.

Opeke su postale uskoro standardizirane – blizu današnjoj dimenziji, oko

20.3x9.5x5.7cm i razvijeni su sistemi vezova bazirani na toj približnoj proporciji

(2:1). Ovi vezovi smanjili su kontinuirane vertikalne reške morta, jer su mortovi imali

razmjerno manju čvrstoću od opeka i vertikalne su reške mogle formirati oslabljena

područja u zidovima gdje se mogu razviti lomovi i pukotine. Najbolji tip veza bio je

engleski vez, u kojem sve opeke u redu preklapaju one dolnje a vertikalne reške su

eliminirane. Opeka je ostala i dalje prilično skupa zbog cijene goriva za pečenje, te je

korištena uglavnom tamo gdje nije bilo na raspolaganju kamena. U kasnom Srednjem

vijeku, uglavnom u sjevernoj Europi opeka je prilagođena gotičkim kamenim

oblicima kod gradnje tzv. dvoranskih crkvi (“hall churches”) s brodovima i krilima

iste visine.

4.3. Pomoćni građevni sistemi

Premda je rimsko grijanje hipokaustom nestalo s Carstvom, novi razvoj

unutarnjeg grijanja pojavio se u Zapadnoj Europi na početku 12. st.: zidano ognjište s

dimnjakom počinje zamjenjivati centralnu otvorenu vatru. Dotadašnji veliki krovni

otvori nad centralnim vatrama dozvoljavali su ulaz vjetru i kiši, te su kuće obično

imale samo jedno, a veće kuće nekoliko (što manje) ovakvih ložišta. Zbog toga su

grijane sobe imale tendenciju da budu velike i zajedničke, u kojima mnogo osoba

može dijeliti toplinu vatre. Otvori u krovu nisu dovoljno efikasno uklanjali dim, te je

dio ulazio u sobu. Dimnjak s druge strane nije propuštao puno zraka ni vode a

uklanjao je većinu dima. Iako je mnogo topline odlazilo van kroz cijev, ipak je to bilo

veliko poboljšanje, a još značajnije je bilo da se mogao koristiti i za grijanje malih i

velikih soba, te višekatnih kuća. Kuće, osobito velike, mogle su biti razdijeljene na

manje, privatnije prostore, svako s vlastitim ognjištem, što je bila promjena koja je

presudno promijenila komunalni način života ranog srednjeg vijeka.

5. Renesansa i barok

5.1. Obnova rimskih tehnika i materijala

5.2. Ponovno uvođenje konstrukcije svodova i kupola

5.3. Ponovno oživljavanje rimskih tehnika i materijala

5.4. Rijeka u doba renesanse i baroka

5. RENESANSA I BAROK

5.1. Ponovno uvođenje konstrukcije kupole

Smanjenje gradnje katedrala (križarskog pohoda katedrala) krajem 14. st.

dovelo je do opadanja upotrebe internacionalnog gotičkog stila prakticiranog od

majstora zidara. U ovom razdoblju pojava nacija–država Europe počinje se

kompletirati s crkvom kao centrom moći. Ovim novim nacijama Rimsko carstvo bilo

je model nacionalne države, i izgledalo je prikladno da koriste građevne oblike Rima

kao simbole svoje moći – posebno polukružni luk, svod i, iznad svega, kupolu,

slijedeći snažan primjer Pantheona. Od 1350. do 1750.g. velik je dio građevne

tehnologije bio usredotočen na crkve natkrivene kupolom, koje su se razvile u simbol

ne samo religioznog vjerovanja već također nacionalnog i urbanog ponosa. Postojalo

je svjesno odbacivanje gotičkih formi u korist ideološkog zazivanja Rima. Ovaj

pristup doveo je do rascjepa između procesa dizajna i konstrukcije i do pojave prvih

arhitekata (riječ dobivena iz grč. Architekton, što znači vodeći obrtnik /zanatlija

/vještak /majstor) koji zamišlja oblik građevine, za razliku od graditelja koji je izvodi.

Prva zgrada kod koje su dizajner i graditelj različite osobe bio je kampanil-zvonik

katedrale u Firenci. Dizajn je napravio slikar Giotto, a konstruirali su ga katedralski

zidari od 1334. do 1359. godine.

Gradnju same Firentinska katedrale (Santa Maria del Fiore) započeo je u

gotičkom stilu Arnolfo di Cambio 1296.g., ali 1366.g. Grad Firenca, slijedeći savjete

određenih slikara i kipara, odlučuje da se gotika ne bi više trebala upotrebljavati i da

sav novi rad treba slijediti rimske oblike, uključujući oktagonalnu kupolu od 42m

raspona koja treba biti izgrađena na istočnom kraju broda. Kupola nije izgrađena sve

do ranog 15.st., kada je Filippo Brunelleschi, zlatar i kipar počeo raditi skulpture za

katedralu. Postupno se zainteresirao za samo građenje i izgradio neke manje dijelove

katedrale. Oko 1415. pripremio je nacrt za kupolu te je smiono predložio da je izgradi

i to bez podupirajuće oplate, što je bilo apsolutno neophodno u svim ranijim rimskim i

gotičkim konstrukcijama. Izgradio je maketu kupole u opeci u mj. 1:12 da

demonstrira svoju metodu. Dizajn kupole kao i predložena metoda konstrukcije

prihvaćeni su i kupola je između 1420. i 1436. i izgrađena pod njegovim nadzorom.

Brunelleschi je tako bio prvi stvarni arhitekt koji je osmislio izgled – oblik građevine i

metode da je izvede te da garantira tu izvedbu, a radio je samostalno, oštro odbijajući

članstva u zidarskim i stolarskim cehovima. Bruneleschijeva kupola sastoji se od dva

sloja, unutarnje kupole koje je razapeta nad dijametrom i paralelne vanjske školjke

koja je štiti od atmosferskih utjecaja i daje joj ugodniju vanjsku formu. Obje kupole

pridržane su odnosno poduprijete s 24 kamena poluluka - rebra kružnog promjenjivog

presjeka – debela u bazi iznosi 2,1m a pri vrhu 1,5m. Ova se rebra spajaju na

otvorenom kamenom tlačnom prstenu pri vrhu kupole. Da kupola izdrži vanjske

pritiske, povezni kameni prsteni međusobno su povezani metalnim sponama koje teku

horizontalno između rebara. Postoje također povezni prsteni od hrastovog drva

spojeni metalnim spojevima. Prostor između rebara i poveznih prstenova premošćen

je vanjskim i unutarnjim ljuskama rađenim od kamena za donju zonu (prvih 7,1m), a

od opeke iznad. Cijela je struktura napravljena bez oplate, kružni profili rebara i

prstenova su izvedeni sistemom mjerenja žica fiksiranih u centrima zakrivljenja.

Bruneleschi je očito dovoljno razumio strukturalno ponašanje kupole te je

znao da ako bude izgrađena u horizontalnim slojevima, uvijek će biti stabilna i ne

treba drveno oblučilo. Također je isprojektirao precizne drvene mašine da prenesu

potreban građevni materijal u vertikalnom i horizontalnom smjeru. Nakon što je

(gotovo) izjednačio raspon Pantheonove kamene kupole, Bruneleschi je stekao glas

čovjeka koji je “obnovio rimski zidarski rad”, a kupola je utvrđena kao paragon –

uzor građevne forme.

Slijedeća velika kupola renesane bila je ona Bazilike sv. Petra u Rimu, koja se

započela graditi za pape Julija II 1506.g. Tehnologija je bila slična onoj

Brunelleschija, a dijametar gotovo isti. Dizajn kupole prošao je kroz mnoge promjene

i iznikao kroz razdoblje od gotovo 80 godina. Najveći doprinos dizajnu dao je slikar i

kipar Michelangelo, koji je služio kao arhitekt od 1546. do 1564. godine, te uz njega

također arhitekti Giacomo della Porta i Domenico Fontana, pod čijim je vodstvom

kupola konačno izgrađena tijekom 1580-tih. Kupola je bila razmjerno tanja od one u

Firenci i bila je dodatno ojačana trima poveznim prstenovima napravljanim od

kontinuiranih željeznih lanaca. Doživjela je brojne lomove (pucanja) te je 1740.

dodano još 5 lanaca da se osigura stabilnost. Od kada se za kupolu koristila isprobana

tehnologija, većina projekaka je rađena na papiru s crtežima.

Treća velika kupola ovog razdoblja (zapravo baroka) bila je ona katedrale Sv.

Pavla u Londonu, izgrađena 1675.-1710.g. od engleskog arhitekta sir Christophera

Wrena. U ranim fazama projektantskog procesa samo korištena su samo fizički

modeli dok su kasniji projekti uključivali intenzivnu produkciju crteža i također jasne

matematičke modele s numeričkim izračunima. Wren je započeo svoju karijeru kao

matematičar i fizičar – znanstvenik i bio je profesor astronomije na Oxfordu od 1661.

do 1673.g. prije nego je postao samo arhitekt. S ovakvim predznanjem bio je

sposoban da u praksi primijeni prvo teoretsko određenje lančane linije luka (krivulja

koju čini lanac labavo obješen s dva kraja) kao najefikasnijeg profila luka i kupole,

koji je ranije objavio škotski matematičar Davida Gregoryja 1697.g. Wrenovo rješenje

kupole, koja je imala dijametar 34.5m bila je serija od 3 priljubljene ljuske od kojih je

srednja prava nosiva struktura. Srednja kupola bila je napravljena od opeke u

približno čunjastoj lučnoj formi, a zbog velikog koncentriranog tereta lanterne na vrhu

bila je ukliještena željeznim lancima (zategama). Pridržavala je trokutasto spojen

drveni okvir na koji je bio pričvršćen vanjski plašt od olovnih ploča. Unutar srednje

kupole postavljena je plitka lučna kupola koja nosi samo vlastitu težinu i služi kao

strop unutarnjem prostoru. Wrenova sakrivena struktura na koju su dodane vanjska i

unutarnja forma, postala je standard arhitektonske tehnike.

5.2. Ponovno oživljavanje rimskih tehnika i materijala

Uz rimske oblike u zidarstvu, renesansa je ponovno otkrila druge rimske

tehnologije, uključujući drvene grede. Giorgio Vasari upotrijebio je sredinom 16.st.

konstrukciju trokutnog okvira (nosača) s centralnim vertikalnim stupom – visulju

(“king-post timber truss”) za 20-metarski raspon Uffizija, municipalne uredske

zgrade u Firenci. U isto vrijeme arhitekt Veneta Andrea Palladio koristio je puni

trokutni drveni okvir za most s rasponom od 30.5m iznad rijeke Cimone. Palladio je

jasno razumio važnost pažljivo detaljiranih dijagonalnih dijelova konstrukcije, a za

svoj dijagram nosača u djelu “Četiri knjige o arhitekturi” rekao je da oni “nose cijeli

rad”. Tlačni spojevi drvenih dijelova u nosaču spojeni su željeznim stegama i

klinovima.

Nosači raspona 20 – 26m postali su prilično uobičajeni u gradnji krovova.

Godine 1664. Wren je upotrijebio drvene nosače s rasponom od oko 22m na krovu

Sheldonian kazališta u Oxfordu. Ali precizno teoretsko objašnjenje krovnog nosača i

njegova raširena upotreba u građenju nisu se dogodili sve do 19.st.

Drugi rimski materijal koji je oživljen i jako poboljšan u renesansi bilo je

prozirno staklo. Nova tehnologija njegove izrade usavršena je u Veneciji u 16.st. Bila

je poznata kao “metoda krunskog stakla” i originalno korištena za izradu tanjura.

Puhači stakla okretali su rastopljeno staklo u ravne diskove sve do 1m u dijametru,

diskovi su potom nakon hlađenja polirani i rezani u pravokutne oblike. Prvi spomen

prozora od krunskog stakla bila je njihova ugradba u dvostruke viseće okvire

protuutega podiznih kliznih prozora na Banqueting House Inigo Jonesa u Londonu

1685.g. Široka primjena ovog stakla postala je uobičajena početkom 18.st.,

označavajući put prema velikim zgradama od stakla i željeza u 19.stoljeću.

Efikasnost unutarnjeg grijanja poboljšana je uvođenjem sobnih peći od

lijevanog željeza i kaljevih peći, koje su postavljane na slobodnostojećim pozicijama

u sobi. Proizvodile su toplinu koja je ravnomjerno zračila po prostoru, a grijale su na

ugljen – novo gorivo koje je brzo zamijenilo drvo u zapadnoj Europi. Nakon što su

europski graditelji obnovili tehnologiju klasičnog svijeta u opeci, kamenu i drvu,

stabilna platforma je dosegnuta u razvoju građevnog umijeća, a ovi materijali i

tehnike dobro su pristajali crkvama, palačama i utvrdama koje su njihovi patroni

tražili. Industrijska revolucija, međutim, uvela je nove materijale i zahtjev za novim

građevnim tipovima (vrstama) što je kompletno transformiralo građevnu tehnologiju.

6. Prvo industrijsko doba

6.1. Razvoj tehnologije željeza

6.2. Proizvodnja građevnih materijala

6.3. Znanost o građenju, profesionalni projektanti

6.4. Pomoćne građevne discipline

6.6. Rijeka u prvo industrijsko doba

6. PRVO INDUSTRIJSKO DOBA

6.1. Razvoj tehnologije željeza

Drugu polovicu 18.st. označavaju otkrića serija izuma, prvenstveno u

Engleskoj, koje će povjesničari kasnije nazvati Prvom industrijskom revolucijom, a

koja će imati dubok utjecaj na društvo u cjelini kao i na građevnu tehnologiju. Među

prvima od ovih izuma bila je proizvodnja željeza na veliko, koja započinje radom

Abrahama Darbyja, koji je 1709. prvi uzeo koks kao gorivo u procesu taljenja.

Dostupnost željeza dovela je do razvoja strojeva, posebno parnog stroja dvostrukog

djelovanja (double-acting steam engine) Jamesa Watta 1769.g. Henry Cort razvio je

proces pudlovanja (puddling) za izradu kovanog željeza 1784.g., i u istoj godini

izgradio prvu valjaonicu (rolling mill) za izradu kovanog željeza pokretanu parnim

strojem, proizvedeći valjane željezne profile od kovanog željeza: nosače, kutove i

druge oblike. Lijevano željezo, koje sadrži viši postotak ugljena od kovanog i

lomljivije je (krhkije), također je proizvađano na veliko. Uskoro su se pojavili

standardni građevni elementi od željeza, označujući put razvoja zgrada s metalnom

konstrukcijom.

Rane primjene željeza u gradnji pronađene su nekoliko stoljeća prije

industrijskog doba. Postoje podaci o željeznim lančanim visećim mostovima s

drvenim pločama u Kini iz rane dinastije Ming (1368.-1644.). Neki od njih, kao što je

most Liu-Tung – objekt čuvene bitke Mao Ce Tungovog Dugog Marša iz 1935.g. –

preživjeli su do danas u prilično očuvanom stanju. Željezni zatezni lanci u kupolama

katedrala Sv. Petra i Sv. Pavla su drugi primjeri. Ali prva velika struktura od lijevanog

željeza Industrijskog doba bio je most nad rijekom Severn u Ironbridgeu. Izgrađen je

od izumitelja željeza Abrahama Darbyja II između 1777. i 1779.g. Ima raspon od

30m, koristeći 5 lukova kružnog oblika koji su reducirani na paukovu mrežu tankih

željeznih rebara. Svaki luk bio je izrezan na dva dijela čija je maksimalna dimenzija

iznosila 21m, te ih je bilo teško prevoziti od lijevaonice do gradilišta i ugraditi na

mjesto.

Manji komadi kojima je lakše manipulirati karaktiriziraju brzu aplikaciju

željeza u zgradama koje su uslijedile. Puni stupovi od lijevanog željeza korišteni su u

crkvi Sv. Anne u Liverpoolu 1772.g., a šuplji cijevasti stupovi povećane efikasnosti

izumljeni su 1790.g. Prva upotreba greda od kovanog željeza, napravljenih od

međusobno zakovanih ravnih šipki bila je na 28-metarskom rasponu krova kazališta

Theatre-Francais u Parizu, izgrađenom1786.g. od arhitekta Victora Louisa. Ovdje je

željezo korišteno ne toliko zbog svoje čvrstoće koliko zbog nezapaljivosti, koja, kako

se nadalo, može smanjiti opasnost od požara. Iz istog razloga, oko 1800.g. Britanska

tekstilna industrija započela je upotrebljavati pojedinačne metalne skelete u

tvornicama visokim i do 7 katova. Šuplji lijevanoželjezni cilindrični stupovi bili su

smještani na razmacima od oko 3 metra i nosili lijevanoželjezne “T” nosače (obrnuto

postavljene) na rasponu do 4,5m. Stropovi su premoštavani lukovima od opeke koji su

počivali na donjim stranama “T” nosača, a obodno su ovi nosači bili oslonjeni na

zidane nosive zidove, koji su strukturi davali bočnu stabilnost. Ovaj prototip zgrade

željeznog skeleta i obodnih zidanih zidova uskoro je postao standard koji će se

kontinuirano nastaviti do kraja stoljeća.

Kompletno nezavisan željezni skelet bez dodanih zidova pojavio se polako u

serijama specijalnih građevnih tipova. Prvi skromni primjer bila je Ribarnica

Hungerford u Londonu, budući je drvo iz sanitarnih razloga bilo zabranjeno.

Lijevanoželjezni nosači savladavali su raspon od 9,7m s 3m prepusta na drugoj strani,

a šuplji lijevanoželjezni stupovi služili su i kao vertikalni oluci za odvod vode s krova.

Sva bočna stabilnost bila je osigurana čvrstim vezama između stupova i greda. Drugi

tip koji je koristio isključivo željezni skelet bio je staklenik, koji je osiguravao

kontroliran svijetao i topao okoliš za egzotične tropske biljke u hladnoj klimi sjeverne

Europe. Među prvima bila je Kuća Palmi u Kew Gardensu u Londonu koju je 1840.g.

izgradio arh. Decimus Burton.

Spektakularna serija željeznih i staklenih zgrada za staklenike i izložbene

dvorane nastavila se do kraja stoljeća. Najvažnija od njih bila je Kristalna palača,

napravljena u Londonskom Hyde Parku za ugošćavanje velike Svjetske izložbe

1851.g. Ova prostrana građevina, 564m duga, sa zatvorenim prostorom od 90.000 m2

izgrađena je u potpunosti od standardiziranih elemenata. Lijevanoželjezni stupovi

nose grede od zakovanog kovanog željeza na tri različita raspona – 7,3m, 14,6m i

21,9m. Za savladavanje raspona između greda koriste se genijalni “Paxtonovi lukovi”

napravljeni od tlačnih drvenih elemenata nad željeznim tlačnim rebrima koji

prednaprežu drvo da smanje savijanje. Svi ovi prefabricirani elementi jednostavno su

zakovani ili povezani zajedno na gradilištu u samo 6 mjeseci. Ali glavni trijumf

Kristalne palače bila je njena staklena opna, napravljena od standarnih ploča

dimenzije 25x124cm. Veliki prostor bio je okupan svjetlom koje je bilo jedva

prekinuto prozračnim metalnim okvirom – sličio je velikoj stoljetnoj katedrali koja je

konačno realizirala krajnju ambiciju medijevalnih graditelja.

Francuska je također proizvela brojne lijepe izložbene dvorane od željeza i

stakla, uključujući jednu s rasponom od 48m sagrađenu 1855.g. a druge s nešto

manjim rasponom ali većom površinom od Kristalne palače uslijedile su 1867. i

1878.g. Željezne grede s krovovima od glatkog stakla također su korištene za

nadstrešnice u željezničkim stanicama građenim diljem zapadne Europe. “New Street

Station” u Birminghamu u Engleskoj (1854.) imala je nadstrešnicu za vlak s željeznim

nosačem raspona 64m i to je bila prva zgrada koja je premašila raspon Pantheona.

Jedna od najvećih bila je stanica St. Pancras u Londonu, koja je oblikovala staklenu

dvoranu raspona 74m s lučnim željeznim nosačima. Nakon briljantnog uspjeha

sredine stoljeća, željezno-staklene konstrukcije primjenjivane su u znatno

prozaičnijim serijama zgrada koje su se nastavile graditi do 1900. godine.

6.2. Proizvodnja građevnih materijala

Proizvodnja opeke industrijalizirana je u 19.-om stoljeću. Težak proces ručnog

oblikovanja, koji je bio primjenjivan 3.000 godina zamijenjen je “tlačenim” opekama.

One su bile masovno proizvedene procesom strojnog istiskivanja (extrusion) kod

kojeg je glina utiskivana kroz pravokutnu matricu kao kontinuiran stup i potom rezana

na mjeru pomoću žičanog rezača (žice). Također je bilo i umnožavanja na način

detaljno oblikovanih i “otisnutih” elemenata. Pojedinačno pečenje u pećima za

sušenje (loženim koksom) i dalje se primjenjivalo, a krajem stoljeća pojavila se

kontinuirana tunelska peć kroz koju se opeke polagano kreću na pokretnoj traci. Nove

metode razmjerno su smanjile cijenu opeke i ona je postala osnovni građevni materijal

ovoga doba.

Tehnologija drva doživjela je ubrzan razvoj u 19.st. u Sjevernoj Americi, gdje

su postojale velike šume jele (mekanog drva) i bora koje su mogle biti sječene i

obrađivane industrijskim metodama. Parne i vodom pokretane pilane počele su

proizvodnju standardno dimenzioniranog građevnog drva 1820. godine. Proizvodnja

jeftinih strojno proizvedenih čavala 1830.g. osigurala je drugi neophodan element koji

je omogućio glavnu inovaciju u građevnim konstrukcijama – lagani, prozračni okvir –

(“balloon – frame”). Prvim primjerom smatra se skladište podignuto u Chicagu

1832.g. od Georgea W. Snowa.

Postojala je velika potražnja za malim kućama svih tipova prilikom

naseljavanja Sjevernoameričkog kontinenta, a lagani drveni okvir osiguravao je brzo,

fleksibilno i jeftino rješenje problema. U B-F sistemu tradicionalno masivno drvo i

kompleksni spojevi bili su odbačeni. Zidovi kuće bili su formirani od vertikalnih

elemenata ili stupova dim. 5x10cm, postavljenim na osnom razmaku od 40cm. Ovi su

pridržavali krovne i podne grede (obično dim. 5x25cm) također na razmaku od 40cm

(osno), sposobne da dosegnu visinu od 6 metara. Bočna stabilnost osiguravana je

postavom laganih dijagonalnih veza pričvršćenih čavlima ili, češće, pomoću 2cm

debelih dijagonalnih dasaka primijenjenim na svim vanjskim zidovima, te podnim i

krovnim gredama, čime je stvorena čvrsta, lagana kutija. Otvori su rezani u okviru i

obloženi oplatom po potrebi. Svi spojevi bili su napravljeni strojno proizvedenim

čavlima, koji su lako zakucavani u mekano tanko drvo. Širok raspon unutarnjih i

vanjskih završnih materijla mogao je biti primjenjen na ovaj okvir, uključujući drvene

daske, štuko (gips-sadra) i obloge od opeke. Ova B-F zgrada, napravljena od

proizvednih materijala, koja je trebala samo nešto malo ručnog alata i malo vještine za

gradnju, ostala je do danas popularan i jeftin oblik konstrukcije.

6.3. Znanost o građenju

Značajno dostignuće prvog industrijskog doba bila je pojava znanosti o

građenju, posebno teorija elastičnosti struktura. S njom su mogli biti korišteni

matematički modeli da s priličnom sigurnošću predvide strukturalne promjene,

osiguravajući odgovarajuću kontrolu kvalitete upotrebljenih materijala. Premda su

neki elementi teorije elastičnosti, kao što je teorija o savijanju stupova švicarskog

matematičara Leonharda Eulera, postavljeni ranije, (1757.g.), stvaran razvoj započinje

s engleskim znanstvenikom Thomasom Youngom i njegovom modernom definicijom

modula elastičnosti 1807.g. Louis Navier publicirao je teoriju elastičnosti nosača

(greda) 1826.g., a tri metode analize sila u gredama postavili su Squire Whipple, A.

Ritter i James Clerk Maxwell između 1847. i 1864.g. Koncept statički određene

strukture – što je struktura čije sile mogu biti određene samo pomoću Newtonovih

zakona gibanja – postavio je Otto Mohr 1874.g., nakon intuitivne upotrebe u trajanju

od možda 40 godina. Većina struktura 19.st. bila je namjerno dizajnirana i

proizvedena s čvrstim vezama (spojevima) da bi bila statički određena, a sve do 20.-

og stoljeća nije bilo moguće naći brzo rješenje za statički neodređene strukture.

Teorija elastičnosti stvorila je bazu strukturalne analize do 2. Svjetskog rata, kada su

zgrade pogođene bombama pokazale nepredvidljive oblike ponašanja te su

postavljene pretpostavke teorije morale biti promijenjene.

6.4. Potreba za projektnim stručnjacima – arhitektima i građevinskim

inženjerima

Dolazak industrijskog doba obilježio je također i glavnu promjenu u ulozi

arhitekta. Arhitekti-umjetnici renesanse imali su dvojni patronat, crkve i države o

kojima su ovisile narudžbe. U rastućim industrijskim demokracijama tržište za

građevine se povećalo i proširilo je vrijednost interesa arhitekta, a različiti su korisnici

tražili zbunjujući raspon novih građevnih tipova. Odgovor arhitekta bio je da razvije

novu ulogu stručnjaka (s licencom – pravom) po modelu profesija kao što su pravo ili

medicina. Dodatno, s dolaskom znanosti o građenju, nastaje nova podjela rada u

procesu projektiranja. Građevinski (konstruktivni) inženjeri se pojavljuju kao

odvojena disciplina specijalizirana u primjeni matematičkih modela u gradnji

(statičari).

Jedna od prvih zgrada kod kojih su arhitekt i inženjer bile dvije odvojene

osobe je Granary (1811.) u Parizu. Osnovana su i udruženja stručnjaka u graditeljstvu,

uključujući:

1818. Institut građevinskih inženjera, London

1834. RIBA – Kraljevski institut Britanskih arhitekata, London

1857. Američki institut arhitekata.

Službeno državno licenciranje arhitekata i inženjera, cilj ovih udruženja,

realizirano je znatno kasnije i to počevši od Odluke arhitekata Illinoisa iz 1897.

godine. Istovremeno s rastom profesionalizma razvijala se i državna regulativa u

obliku iscrpnih općinskih i nacionalnih građevnih pravila odnosno zakona za oba –

projektne i izvedbene zahtjeve građenja.

6.5. Poboljšanja u pomoćnim građevnim disciplinama

Tehnologije nadzora utjecaja okoliša započinju dramatičan razvoj u prvo

industrijsko doba. Prva glavna prednost bila je korištenje plina iz ugljena za rasvjetu.

Plin iz ugljena prvi je put napravljen 1690.g. grijanjem ugljena uz prisutnost vode da

se dobije metan, a 1792.g. William Murdock razvio je plinsku mješavinu za

osvjetljenje iz kamenog ugljena. Prva velika građevina s plinskom rasvjetom (iz male

tvornice plina na licu mjesta) bila je talionica Jamesa Watta u Birminghamu (1803.).

„Kompanija za plinsko svjetlo i koks“ osnovana je u Londonu 1812.g. kao prvo

stvarno javno poduzeće koje je proizvodilo plin iz ugljena kao dio procesa kuhanja u

velikim centralnim postrojenjima i distribuiralo ga podzemnim cijevima do

pojedinačnih korisnika. Uskoro su mnogi glavni gradovi imali plinare i distribucijsku

mrežu. Plin je bio skup i bio je korišten uglavnom za osvjetljenje, ne za grijanje ili

kuhanje a sadržavao je i mnoge nečistoće koje su proizvodile neželjene produkte

gorenja (posebno ugljenu čađu) u prostoru. Relativno čist metan kao oblik prirodnog

plina neće biti dostupan sve do eksploatacije velikih naftnih polja u 20-om stoljeću.

Peć i ognjište nastavili su biti glavnim izvorom grijanja tijekom ovog

razdoblja, ali razvoj parnog stroja i njegovih dodatnih grijača vode (bojlera) dovode

do nove tehnologije u obliku grijanja parom. James Watt grijao je vlastiti ured parom

koja je tekla cijevima još g. 1784.g. Tijekom 19-og stoljeća sistemi grijanja parom, a

kasnije toplom vodom, bili su postupno usavršavani. Koristili su centralne bojlere

grijane ugljenom povezane na mrežu cijevi koja je distribuirala zagrijani fluid u

radijatore od lijevanog željeza i vraćala ga u bojler na ponovno grijanje. Parno

grijanje bilo je glavno poboljšanje nad pećima i ognjištima jer su svi produkti grijanja

bili eliminirani iz prostora koji su se zagrijavali, ali je izvor topline ipak ostao zadržan

u radijatorima.

Vodovod i sanitarni sistemi u zgradama rapidno su napredovali u ovom

razdoblju. Javni vodovodi bili su esencijalni element, a prvi primjer mehaničkog

tlačnog vodovodnog sistema velikog mjerila bio je veliki red vodenih kotača koje je

instalirao Louis XIV na Marleyu na rijeci Marne u Francuskoj, kako bi pumpao vodu

za fontane Versaja, udaljene 18 km. Proširena upotreba cijevi od lijevanog željeza u

kasnom 18.st. omogućila je veće pritiske, a bile su korištene od Napoleona u prvom

općinskom vodovodu pokretanom parnim strojem za dio Pariza 1812.g. Podzemni

gravitacioni drenažni sistemi bili su instalirani zajedno s vodovodnima u gotovo svim

većim gradovima industrijskog doba tijekom 19-og stoljeća. Postrojenja za tretman

kanalizacije uvedena su 1860.g. Stalni vodovodni elementi pojavili su se u zgradama s

vodovodom i drenažom, zamjenjujući prenosive kade, kablove i noćne posude. Joseph

Bramah izumio je metalni WC sa sifonom (valve-type) a i drugi rani elementi:

umivaonici, zahodi i kade bili su od metala a isprobani su olovo, bakar i cink. Metalni

elementi pokazali su se teškima za čišćenje, tako da je u Engleskoj tijekom 1870.g.

Thomas Twyford izumio prvi veliki keramički umivaonik u jednom komadu kao i

keramički WC s vodenim ispiranjem. Prvi su ovakvi keramički elementi bili vrlo

skupi, ali im se cijena smanjila kada su postali standard, a njihovi oblici uglavnom se

nisu izmijenili do danas. Kade su bile prevelike da bi se izvodile iz lomljive keramike,

tako da je oko 1870.g. izumljena kada od lijevanog željeza prevučena porculanom

(emajlom), dok se kada s dvostrukom stijenkom danas još uobičajena, pojavila oko

1915-te godine.

7. Drugo industrijsko doba: čelične konstrukcije

7.1. Uvođenje tehnologije građenja u čeliku

7.2. Rane visoke zgrade čeličnog skeleta

7.3. Čelične konstrukcije velikog raspona

7.4. Rijeka u drugo industrijsko doba (čelik)

7. DRUGO INDUSTRIJSKO DOBA: ČELIČNE KONSTRUKCIJE

7.1. Uvođenje tehnologije gradnje u čeliku

Ako se prvo industrijsko doba može nazvati dobom željeza i pare, onda se

drugo industrijsko doba može nazvati dobom čelika i električne energije. Masovna

proizvodnja ovog novog materijala i novog oblika energije također je izmijenila

građevnu tehnologiju. Čelik je prvi puta proizveden u velikim količinama za potrebe

željezničkih tračnica. Valjanje čeličnih tračnica (što je bilo prilagođeno od tehnologije

valjanja kovanoželjeznih profila ) i drugih profila kao što su bili kutni profili i cijevi

počelo je oko 1870.g. a stvoren je znatno čvršći, manje lomljivi metal.

Čelik je izabran kao glavni građevni materijal za dvije strukture izgrađene za

Svjetsku izložbu u Parizu 1889.g.: Eiffelov toranj i Galeriju strojeva (Mašinsku halu).

Toranj Gustava Eiffela bio je visok 300 metara i njegov je karakterističan paraboličan

zakrivljeni oblik postao simbol Pariza a njegova visina nije dosegnuta sve do 1929.g.

Galerija strojeva bila je projektirana od strane arhitekta C.L.F. Duterta i inženjera

Victora Contamina s velikim trozglobnim lukovima na rasponu od 114m, ukupne

dužine od 420m. Sveukupna natkrivena odnosno zatvorena površina ispod

konstrukcije od čelika i stakla iznosila je 48.727m2 što nije nikada kasnije dosegnuto.

Zapravo, Galerija strojeva bila je toliko velika da joj nije mogla biti pronađena niti

jedna redovna namjena nakon što je izložba zatvorena, tako da je ova fantastična

građevina 1910.-e godine morala biti srušena.

7.2. Rane visoke zgrade čeličnog skeleta

Dok su ove čudesne strukture bile u centru pažnje, razvijala se nova, još

značajnija tehnologija: visoke zgrade čeličnog skeleta. Započela je u Chicagu, gradu

čiji je centralni poslovni predio rapidno rastao. Pritisak vrijednosti zemljišta u ranim

1880.-im godinama vodio je vlasnike da zahtijevaju više zgrade. Arhitekt – inženjer

William Le Baron Jenney odgovorio je na ovaj izazov s 10-katnom zgradom

Domaćeg osiguravajućeg zavoda (Home Insurance Company Building), sagrađenom

1885., koja je imala gotovo potpuno metalnu strukturu. Skelet je bio sastavljen od

lijevanoželjeznih stupova koji su nosili grede od kovanog željeza, zajedno s dva kata

valjanih čeličnih nosača koji su bili umetnuti tijekom gradnje i ovo je bila prva

upotreba čelika u gradnji većih razmjera. Metalni okvir je bio potpuno zatvoren

oblogom od opeke i/ili glinenih ploča zbog zaštite od požara, budući željezo i čelik

počinju gubiti svoju čvrstoću ako se zagriju iznad 400°C. Jenneyeva zgrada

Manhattan (Mantattan Building) iz 1891.g. imala je prvi vertikalni rešetkasti

podupirač da se odupre snagama vjetra, a čvrsti okvir (portalni vjetrovni vez) prvi put

je korišten u susjednoj Staroj kolonijalnoj zgradi (Old Colony Building) iz 1893.g. od

arhitekata Williama Holabirda i Martina Rochea. Potpuni čelični okvir konačno se

pojavio u Jennyjevoj zgradi Ludington (Ludington Building) iz 1891.g. te kod

Sajamskog magazina (Fair Store) 1892.g.

Temelji ovih visokih zgrada predstavljali su glavni problem zbog mekog

zemljanog terena središnjeg Chicaga. Tradicionalni temelji trapeznog i stepenastog

presjeka, koji su datirali još od Egipćana pokazali su se neprikladnima da izdrže

postavljanje velikog tereta mnogih etaža te su drveni piloti - zašiljeni trupci, inače

stari Rimski izum, bili zabijeni u teren do čvrste podloge. Za 13-katnu zgradu Efektne

burze (Stock Exchange Building) iz 1892.g. inženjer Dankmar Adler koristio je

kesonske (sandučne) temelje korištene dotad u konstruiranju mostova, stvarajući čvrst

betonski gat koji je primio težak teret čeličnih stupova.

S godinom 1895. razvijena je zrela tehnologija visokih zgrada: okvir od

valjanih čeličnih I-profila sa zakovanim ili začavlanim spojevima, dijagonalnim ili

portalnim vjetrovnim sponama (zategama), oblogom od gline protiv požara i

kesonskim temeljima. Električno dizalo osiguravalo je vertikalni prijevoz, ali druge

tehnologije zaštite od vanjskih utjecaja su bile i dalje vrlo jednostavne. Unutarnje

osvjetljenje ovisilo je i dalje najviše o dnevnom svjetlu, premda je zamijenjeno

električnim svjetlom. Postojalo je parno grijanje, ali ne i hlađenje, a ventilacija je

ovisila o otvaranju prozora. Tako su ove zgrade trebale uske visoke katne prozore

kako bi dale adekvatan pristup svjetlu i zraku.

Od velike važnosti za visoke konstrukcije bilo je uvođenje motora s

unutarnjim sagorijevanjem (izumljenog od Nikolausa Otta 1876.g.) na gradilištu, koji

je zamijenio konja i snagu ljudskih mišića za najveće zahtjeve podizanja. Tijekom

sljedećih 35 g. građene su sve više građevine čeličnog skeleta. U Chicagu je izgrađen

Masonski hram (Masonic Temple) Daniela Burnhama i Johna Roota koji je dosegnuo

22 kata (91m), ali tada je vodstvo preseljeno u New York s 26-katnom zgradom

Manhattan Life Building (1894.). Zgrada Singer (1907.) od arhitekta Ernesta Flagga

dosegla je 47 katova (184m), Cass Gilbertova zgrada Woolworth (1913.) dosegla je

55 katova (238m), a rekord Eifellovog tornja konačno je 1930. oborila Van Alenova

zgrada Chrysler sa 77 katova (320m). Već iduće godine, 1931. izgrađena je 102-katna

zgrada Empire State Building koja je imala visinu od čak 381m, što će dugo ostati

svjetski rekord. Trka za sve višim zgradama doživjela je nagao prekid uslijed Velike

depresije i 2. Svj. rata a gradnja ove vrste konstukcija ponovno je nastavljena tek

krajem 1940-ih godina 20-og stoljeća.

7.3. Čelične konstrukcije velikog raspona

Čelične konstrukcije velikog raspona razvijale su se sporije od visokih zgrada

u razdoblju između 1895. i 1945.g. i niti jedna nije dosegla raspon Mašinske hale.

Dvozglobni (napravljeni od samo jednog elementa oslonjenog na svakom kraju) i

trozglobni (od dva elementa oslonjena na krajevima i na točki spoja na vrhu) lučni

rešetkasti nosači bili su naširoko korišteni a najveći primjeri bili su dva velika

avionska hangara za Mornaricu SAD-a u New Jerseyu – prvi sagrađen 1922. s

rasponom od 79m i drugi iz 1942. s rasponom od 100m. Ravna rešetka je također

korištena, dosežući maksimalni raspon od 91m u zgradi zrakoplovnog udruženja

Glenn L. Martin Co. u Baltimoreu (1937.)

Električno zavarivanje, druga važna tehnologija čelika, bila je primijenjena na

građevne konstrukcije tog vremena, premda je princip otkriven još 1880-ih godina.

Prve višekatne zgrade s varenim spojevima bile su serija tvornica kompanije

Westinghouse, koja je započela 1920.g. Zavareni čvrsti okvir postao je novi strukturni

tip za srednje raspone, dosežući raspon od 23m na Cincinnati Union Terminalu

(1932.), ali široka upotreba zavarenih konstrukcija nije nastupila sve do iza 1945.g.

7.4. Razvoj građevnih servisa i pomoćnih disciplina

7.4.1. Vertikalni transport

Elisha Graves Otis razvio je prvo sigurno dizalo na parni pogon s užetima,

nazupčenim vodilicama i kukama u kasnim 1850.-im godinama. Hidrauličko dizalo na

parni pogon koje je bilo ograničeno za zgrade od oko 15 katova, izumljeno je 1867.

od francuskog inženjera Léona Édouya. Razvoj električnog motora od Georgea

Westinghousea g. 1887. učinio je mogućim izum brzog kabelskog dizala na elekrični

pogon (zvanog “munjevito dizalo” za razliku od sporijih hidrauličkih) 1889.g. i

električnih pokretnih stepenica (eskalatora) u 1890-im godinama.

7.4.2. Osvjetljenje

U drugom industrijskom dobu tehnologije kontrole okoliša razvijale su se

ubrzano. Većina tih tehnologija uvela je korištenje električne energije, koja je tijekom

vremena postajala sve jeftinija. Britanski fizičar Michael Faraday izumio je prvi

električni generator pokretan parnim strojem za pogon velike lučne svjetiljke s

ugljenom niti za svjetionik Foreland 1858.g. ali ugljena lučna svjetiljka bila je toliko

blještava i trebala je toliko mnogo snage da nije nikada široko primjenjivana i bila je

ubrzo zamijenjena simultanim izumom Thomasa Edisona i Josepha Swana iz 1879.g.

- žaruljom s ugljenom niti. Ova žarulja bila je krajnje nedjelotvorna, ali je otklonila

čađu i opasnost od požara svjetiljki na plin od kamenog ugljena te je uskoro bila

naveliko prihvaćena. Naslijedila ju je znatno efikasnija žarulja s volframovom niti

izumljena od Georgea Coolidgea iz kompanije General Electric, g. 1908. Nit s

dvostrukim navojem koja se koristi danas uvedena je oko 1930.g.

Edison je eksperimentirao s laganim cijevima ispražnjenim od plina još

1896.g. a Georges Claude u Francuskoj te Moore u Engleskoj proizveli su prve

praktične ispražnjele cijevi koristeći plemenite plinove kao što su neon i argon. Ove

cijevi prvi put su korištene na pročelju kina West End u Londonu 1913. i vrlo brzo

počele su se eksploatirati za znakove i ostale dekorativne namjene. Godine 1938.

General Electric i Westinghouse proizveli su prvu komercijalnu fluorescentnu

ispražnjelu svjetiljku koristeći živine pare i cijevi obložene fosforom da povećaju

isijavanje vidljivog svjetla. Fluorescentne cijevi gotovo su udvostručile efikasnost

volframovih lampi i vrlo brzo su se adaptirale za komercijalnu i uredsku upotrebu.

Intenzitet svjetla povećavao se u svim zgradama kako je cijena električne energije

padala, dosežući vrhunac oko 1970.g. Lampe ispražnjene od plina koje su koristile

živine i natrijeve pare pod visokim pritiskom izumljene su 1960-ih ali su našle vrlo

ograničenu primjenu u zgradarstvu budući su davale preintenzivno svjetlo i obilježenu

boju te su korištene uglavnom u prostorima visokih stropova ili za vanjsko

osvjetljenje.

8. Drugo industrijsko doba: armirani beton

8.1. Ponovno uvođenje betona

8.2. Pronalazak armiranog betona

8.3. Pomoćne građevne disipline

8.4. Rijeka u drugo industrijsko doba (armirani beton)

8. DRUGO INDUSTRIJSKO DOBA: ARMIRANI BETON

8.1. Ponovno uvođenje betona

Drugo industrijsko doba također je vezano uz ponovnu pojavu betona u novoj

vezi s čelikom, što je stvorilo tehnologiju koja će ubrzo preuzeti glavnu ulogu u

građevnim konstrukcijama. Prvi korak u ovom procesu bilo je stvaranje čvršćih

umjetnih cemenata (veziva). Vapnena žbuka, napravljena od vapna, pijeska i vode,

bila je poznata još od pradavnih vremena. Poboljšana je krajem 18.st. od britanskog

inženjera Johna Smeatona, koji je mješavini dodao opeku u prahu i napravio prvi

moderni beton dodajući još i šljunak kao krupni agregat. Joseph Aspdin patentirao je

prvi pravi umjetni cement, koji je 1824.g. nazvao Portland Cement. Ime mu je

sugeriralo da je bio od iste visoke kvalitete kao Portlandski kamen. Da bi napravio

Portland cement, Aspdin je zapalio (gorio) vapnenac i glinu zajedno u peći. Glina je

osigurala silikonske dijelove, koji su onda kombinirani s vodom formirali snažnije

veze od kalcijevih dijelova vapnenca. Charles Johnson, drugi britanski proizvođač

cementa, 1830-ih je uvidio važnost visokih temperatura pri gorenju gline i vapnenca

do bijelog usijanja, pri kojem se oni počinju spajati. U ovom razdoblju, običan beton

koristio se za zidove i ponekad je zamjenjivao opeke u stropnim lukovima koji su

premošćivali raspone između kovanoželjeznih nosača u tvornicama od željeznih

okvira (skeleta). Sistem je 1844. patentirao William Fairbairn i prvi put primijenio

1845. na jednoj osmokatnoj rafineriji u Manchesteru. Prethodno odljeveni betonski

blokovi su također proizvađani, premda nisu stvarno konkurirali opeki sve do 20-og

stoljeća.

8.2. Pronalazak armiranog betona

Prva upotreba betona ojačanog željezom bila je od francuskog graditelja

Françoisea Coigneta u Parizu 1850.g. Njegova vlastita kuća od betona u Parizu,

izgrađena 1862., u kojoj su stropovi i krovovi ojačani malim kovanoželjeznim I-

nosačima, još uvijek postoji. Ali pravi razvoj armiranog betona započinje s

francuskim vrtlarom Josephom Monierom i njegovim patentom iz 1867. za velike

cvijetne posude iz betona ojačanim kavezom od željeznih žica. Francuski graditelj

François Hennebique primijenio je Monierove ideje na stropove, koristeći željezne

šipke da ojača betonske nosače (grede) i ploče. Hennebique je prvi primijenio da

šipke moraju biti podignute da bi preuzele negativne momente pored oslonaca.

Godine 1892. zatvorio je građevinsko poduzetništvo i postao konzultantski inženjer

(savjetnik), gradeći mnoge strukture s armiranobetonskim skeletom sastavljenim od

stupova, greda i ploča. U SAD-u je Ernest Ransome radio paralelno Hennebiqueu,

konstruirajući tvornice u betonu. Visoke zgrade iz betona slijedile su primjer onih od

čelika. Primjeri uključuju 16-katnu zgradu Ingalls (1903.) iz Cincinnatija, koja je bila

54m visoka, te 11-katnu Kraljevsku stambenu zgradu (Royal Liver Building) iz 1909.

izgrađenu u Liverpoolu od Hennebiquevog Engleskog predstavnika, Louisa

Mouchela. Ova druga struktura bila je prvi europski neboder, čiji je satni toranj

dosegao visinu od 95m. Dostignuća visine u betonskih zgrada napredovala su sporije

s obzirom na znatno nižu čvrstoću i krutost betona u usporedbi sa čelikom.

Između 1900. i 1910. Teorija elastičnosti struktura (konstrukcija) napokon je

primijenjena na armirani beton na znanstveni način. Emil Morsch, vodeći inženjer

njemačke tvrtke „Wayss und Freitag“, postavio je (formulirao) teoriju, koja je

provjerena detaljnim eksperimentalnim ispitivanjima na Tehničkom sveučilištu u

Stuttgartu. Ovi testovi utvrdili su potrebu za iskrivljenim šipkama za dobro

povezivanje s betonom i pokazali da količina čelika u bilo kojem elementu treba biti

ograničena na oko 8% presjeka. Ovo je osiguravalo u slučaju iznenadnog

preopterećenja sporo elastično popuštanje (lom) čelika, u suprotnosti s naglim

lomljivim popuštanjem betona. Godine 1930. američki inženjer Hardy Cross uveo je

opuštajuću (relaksirajuću) metodu za aproksimativnu analizu čvrstih okvira, što je

značajno pojednostavilo projektiranje betonskih struktura. U zgradi Johnson-Bovey u

Minneapolisu, sagrađenoj 1905., američki inženjer C.A.P. Turner uveo je betonske

stropne ploče bez greda (nazvane ravne ploče ili ravni nosači) koje su koristile

dijagonalnu i ortogonalnu mrežu armaturnih šipki. Sistem koji se koristi danas, a koji

odvaja dijelove između stupova u stupovne pojaseve i srednje pojaseve i koristi samo

ortogonalan postav šipki – postavljen je 1912. od švicarskog inženjera Roberta

Maillarta.

8.3. Armiranobetonske kupole

Beton je također primijenjen na zgrade velikog raspona, a rani primjer je Hala

stoljeća u Breslavi (nekad Njemačka, sada Wroclaw u Poljskoj), autora arhitekta

Maxa Berga i inženjera Dyckerhoffa & Widmanna. Njena rebrasta kupola

nadsvođivala je 65 metara, premašujući raspon Pantheona. Još spektakularniji su bili

veliki avionski hangari na aerodromu Orly kod Pariza koje je 1916. konstruirao

francuski inženjer Eugene Freyssinet. Bili su napravljeni od 9cm tankih naboranih

paraboličnih svodova nadsvođujući 80m, a bili su perforirani prozorima. 1920-ih

godina Freyssinet je napravio glavni doprinos tehnologiji betona uvođenjem

prednaprezanja. U ovom procesu, armaturne šipke su napete (razvučene) i potom

zalivene betonom. Kada beton očvrsne šipke se puštaju, tako da element dosiže jedan

prethodan otklon i u potpunosti je pod tlakom. Kada se doda dodatni teret, element se

spusti u ravan položaj ostajući u potpunosti pod tlakom i ne doživljava vlačne

pukotine i lomove koji uobičajeno prate armirani beton. Široka upotreba

prednaprezanja nije međutim napravljena sve do iza 1945. godine.

Ljuskaste konstrukcije u betonu također započinju 1920-ih a prvi primjer je

vrlo tanka (6cm) polukupolna ljuska za Planetarijum u Jeni u Njemačkoj. (1924.), s

rasponom od 25m. Godine 1927. oktogonalna rebrasta ljuskasta kupola s rasponom od

66m izgrađena je nad tržnicom u Leipzigu. Mnoge varijante tankih ljuski su izumljene

za korištenje kod industrijskih zgrada a ljuska je postala glavni oblik za betonske

strukture velikog raspona nakon 2. Svjetskog rata.

8.4. Razvoj građevnih servisa i pomoćnih disciplina

8.4.1. Grijanje i hlađenje

Sistemi grijanja na paru i toplu vodu kasnog 19-og st. osigurali su razumne

potrebe za zimsko grijanje, ali nisu postojale nikakve praktične metode za umjetno

hlađenje, ventiliranje i kontrolu vlažnosti. U sistemu grijanja pomoću potisnutog

zraka (forced-air system), zrak je zamijenio paru ili vodu kao medij za prijenos

topline, ali je to bilo ovisno o izumu pogonskih fenova koji su pokretali zrak. Premda

su se veliki, grubi fenovi za industrijsku primjenu u ventilaciji brodova i rudnika

pojavili 1860-ih, a bolnica John Hopkins u Baltimoreu imala je uspješan sistem

grijanja pomoću zraka pokretan parnim strojem instaliran već 1873.g., široka

primjena ovog sistema za zgrade slijedila je razvoj električnih fenova 1890-ih.

Uslijedila je značajna inovacija u tehnologiji hlađenja. Izum hladnjaka za

pohranu hrane odigrao je važnu ulogu, ali ključni element bio je patent Willis Carriera

iz 1906. koji je riješio problem uklanjanja vlage koja nastaje kondenziranjem vodene

pare u kapljicama hladne vode raspršenim u zračnoj struji. Počevši od kontrole vlage

u tvornicama duhana i tekstila, Carrier je polako razvio svoj sistem “vremena

stvorenog od čovjeka”, konačno ga povezujući i primjenjujući zajedno s grijanjem,

hlađenjem i kontrolnim spravama u kompletan sistem u Kazalištu Graumann’s

Metropolitan u Los Angelesu, 1922.g. Prva uredska zgrada klimatizirana od Carriera

bila je 21-katna zgrada Milam u San Antoniju, u Texasu, 1928.g. Imala je centralnu

rashladnu stanicu u podrumu koja je opskrbljivala hladnom vodom male jedinice koje

su se ručno regulirale na svakom katu a ovi uređaji su sistemom cijevi u stropu

opskrbljivali svaki ured klimatiziranim zrakom. Ponešto različit sistem primijenio je

Carrier za 32-katnu zgradu Filadelfijskog štednog fonda (Philadelphia Savings Fund

Society Building), 1932.g. Centralne zrakom pokretane jedinice bile su smještene s

rashladnom stanicom na 20-om katu, a klimatizirani zrak je distribuiran kroz

vertikalne cijevi do pojedinih katova i horizontalno do svake sobe te se vraćao kroz

hodnike do vertikalnih ispušnih cijevi koje su ga potom vraćale u centralnu stanicu.

Oba sistema rukovanja zrakom, lokalni i centralni, još uvijek se koriste za visoke

zgrade. Velika depresija i 2. Svj. rat reducirali su potraživanja za sisteme

klimatizacije, sve do izgradnje zgrade Ujedinjenih Nacija u New Yorku 1949.g., kada

je Carrier proizveo metodu klimatizacije koja je efikasno mogla riješiti velike pritiske

topline uzrokovane velikim staklenim stijenama. Klimatizirani zrak nije dopreman

samo kroz strop već također i kroz konvektorske jedinice unutar staklenog zida

(jedinice za prijenos topline sa spiralnim cijevima). Ove jedinice sadržavale su toplu

ili hladnu vodu (iz centralne opskrbe) kako bi stvarale mješavinu povećavanjem ili

smanjivanjem topline na perimetru. Klimatizirani zrak i voda osiguravali su se u

centralnim stanicama unutar 4 instalacijske (mehaničke) etaže interpolirane u 39-

katnu zgradu.

Carrierov sistem - “Stvaralac vremena” (Weathermaster) trošio je mnogo

energije, što je bilo prikladno vremenu sve jeftinije energije, te je bio primjenjen na

gotovo svim staklenim neboderima koji su izgrađeni u sljedećih 25 godina. 1960-ih

godina pojavio se tzv. “sistem dvostrukih cijevi” kod kojeg su i hladna i topla voda

pripremane u centralnoj stanici i dovođene do svakog dijela zgrade te kombinirane u

kutijama za miješanje kako bi osigurale odgovarajuću atmosferu. Ovaj sistem također

je trošio puno energije te su, kada je cijena energije počela rasti 1970-ih, oba sistema

zamijenjena trećim – VAV sistemom koji znači promijenljivi zračni volumen

(variable air volume), koji snabdijeva klimatiziranim zrakom određene temperature, a

volumen varira ovisno o gubitku ili povećanju topline u prostoru. Ovaj sistem

zahtijeva znatno manje energije i ima široku primjenu.

Ranih 1950-ih klimatizacijski sistemi su reducirani na vrlo male električne

jedinice sposobne da hlade samo jednu sobu. Ove su obično montirane na prozore da

uzmu svježi zrak i ispuste toplinu u atmosferu. Ove jedinice naišle su na široku

primjenu kod prilagodbe postojećih zgrada – posebno kuća i apartmana – te se

primjenjuju i danas u novim stambenim zgradama.

Relativno visoka cijena energije nakon 1970-ih također je skrenula pažnju na

različite oblike solarnog grijanja, za unutarnje prostore i za toplu vodu u kućama, ali

osim za stambeno pasivno solarno grijanje, relativno smanjenje cijene energije 1980-

ih učinila je ove sisteme neatraktivnim.

Proučavanje termodinamike u kasnom 19-om stoljeću uključuje svojstva

materijala za vođenjem topline, što je dovelo do koncepta toplinske izolacije – tj.

materijala koji imaju relativno nizak stupanj prijenosa topline. Kako su se atmosfere u

zgradama počele pažljivije kontrolirati nakon 1900., više je pažnje posvećeno

toplinskoj izolaciji vanjštine zgrada (vanjskih zidova). Jedan od najboljih izolatora je

zrak, te materijali koji hvataju zrak u malim jedinicama imaju nizak stupanj

provodljivosti topline za što su odlični primjeri vuna i pjena. Prve komercijalne

izolacije, 1920-ih su bile mineralne vune i biljno – vlaknaste ploče a staklena vuna

pojavila se 1938.g. Staklena pjena, prva čvrsta izolacijska pjena zabilježena je 1930-

ih, a nakon 1945. razvijen je široki raspon plastičnih izolacijskih pjena. Od 1970-ih

većina građevnih propisa ima minimalne zahtjeve za izolacijom vanjskih zidova u

gradnji, što je dokazalo da su vrlo efektivni u uštedi energije i novaca.

8.4.2. Staklo kao građevni materijal

Staklo je doživjelo značajan razvoj u Drugo industrijsko doba. Izrada

prozirnog ravnog stakla usavršena je krajem 19. st. jednako kao i tehnike pjeskarenja i

urezivanja. U SAD-u je 1905.g. staklarska tvrtka Libbey Owens počela izrađivati

ravno staklo procesom vučenja iz rezervoara topljenog stakla. Njegova površina bila

je ponešto iskrivljena, ali je bilo znatno jeftinije od klasičnog ravnog stakla.

Dvostruko glazirani prefabricirani paneli debljine 2,5cm prvi put su proizvedeni u

1940-ima, premda je izolacijski princip sa zrakom ulovljenim između dvije staklene

ploče prepoznat znatno ranije. Udubljeni stakleni blokovi uvedeni su od strane

kompanije Corning 1935.g. a 1952. braća Pilkington iz Engleske razvili su plivajući

stakleni proces, u kojem kontinuirana 3,4m široka vrpca stakla plovi nad otopljenim

kositrom a obje strane se završavaju plamenom, bez poliranja i brušenja. Ovo je

postalo standardna metoda proizvodnje. Pilkington je također započeo razvoj

konstruktivnih staklenih elemenata u 1960-ima. U 1950-im povećanje klimatizacije

dovelo je do pojave obojenog stakla na tržištu, koje apsorbira i reducira sunčevu

svjetlost, a u 1960-im je uvedeno reflektirajuće staklo s tankom metalnom oblogom

primijenjenom pomoću procesa vakumskog prevlačenja koje je također reduciralo

sunčevu svjetlost. Termo-reflektirajuće staklo, koje ima transparentnu presvlaku koja

dozvoljava kratkovalno zračenje sunca ali zaustavlja i reflektira dugovalno zračenje iz

unutarnjeg prostora uvedeno je 1984.g. Kada je kombinirano s dvostruko glaziranim

njegova se vrijednost kao izolatora približava onoj od zida.

9. Konstrukcije nakon Drugog svjetskog rata

9.1. Poslijeratni razvoj visokih zgrada

9.2. Poslijeratni razvoj konstrukcija velikog raspona

9. KONSTRUKCIJE NAKON DRUGOG SVJETSKOG RATA

9.1. Visoke zgrade iza 1945.: korištenje čelika i drugih metala

Drugo veliko doba za visoke zgrade započelo je nakon 2. Svjetskog rata, kada

su svjetska ekonomija i populacija ponovno bilježile rast, odnosno ekspanziju. Bilo je

to optimistično vrijeme s padom cijene energije i arhitekti su prigrlili koncept visoke

zgrade kao staklene prizme. Ova ideja postavljena je od arhitekata Le Corbusiera i

Ludwiga Miesa van der Rohea u njihovim vizionarskim projektima iz 1920-ih. Ovi

projekti koriste stakleni zid-zastor (curtain wall), kao nenosivu opnu pričvršćenu na

vanjske konstruktivne dijelove zgrade. Najraniji potpuni ovjesni zid, postavljen samo

s ulične strane pročelja bio je onaj zgrade Hallidie (1918.) u San Franciscu. Prva

višekatna struktura s potpunim staklenim pročeljem bila je istraživačka zgrada

A.O.Smith (1928.) u Milwaukeeu, od Holabirda i Roota. U njoj je staklo bilo

pridržano aluminijskim okvirima, što je bila rana upotreba ovog metala na zgradama.

Ovo su međutim bili rijetki primjeri i trebalo je pričekati sve do razvoja klimatizacije,

fluorescentnog osvjetljenja i sintetičkih gumenih zaptivača nakon 1945.g. kako bi se

ideja staklene prizme mogla realizirati.

Uzor staklenog tornja bio je definiran zgradom Sekretarijata Ujedinjenih

Nacija (1949.) u New Yorku. Izvršni arhitekt bio je Wallace Harrison, ali je glavnu

ulogu u dizajnu odigrao Le Corbusier. Zgrada UN-a, koju su obilježili Weathermaster

klimatizacijski sistem i vanjski zidovi od zelenog obojenog stakla, pomogla je

uspostavi standarda za visoke zgrade diljem svijeta. Nekoliko drugih utjecajnih

zgrada – kao što su 860-880 Lake Shore Drive Apartmani (1951.) iz Chicaga, autora

Miesa van der Rohea i 21-katna kuća Lever (1952.) iz New Yorka, autora Skidmore,

Owings & Merilla pomoglo je budućoj uspostavi tehnologije zidova-zavjesa.

Možda najvažniji element bio je razvoj istisnutog aluminija za stupove i druge

elemente koji su pridržavali staklo. Veća proizvodnja aluminija u SAD-u započela je

1886. S Hall-procesom. Ovaj proces odvajanja metala od rude zahtjevao je velike

količine elektriciteta, te su sve jeftinije cijene energije nakon 2. Svj. rata utjecale na

ovu građevnu tehnologiju. Aluminij formira oblogu transparentnog oksida koji ga štiti

od korozije a ovaj oksidni sloj može biti umjetno dodan i obojan kroz proces zvan

eloksiranje (anodiranje – anodizing). Ovakav aluminij prvi je put korišten na

prozorima Sveučilišne knjižnice Cambridge u Engleskoj 1934.g. Aluminij je postao

glavni materijal za okvire zidova-zavjesa zbog svoje otpornosti na koriziju i lakoće

oblikovanja na način “izguravajućeg” (extrusion) procesa kojim je metal guran kroz

serije kalupa stvarajući kompleksne presječne oblike. Oblikovani pločasti aluminij

također je korišten za neprozirne panele u zidu-zavjesi.

Drugi metali korišteni u ovakvom zidu bili su nehrđajući čelik (mješavina

82% željeza i 18% kroma), te tzv. vremenski (weathering) čelik s primjesom bakra

koja formira prianjajući sloj oksida. Brončani zid-zavjesa M. Van der Rohe-ove

zgrade Seagram (1954.-58.) u New Yorku ostao je samo izoliran primjer. Vjerojatno

od iste važnosti za konstrukciju zastornog zida bio je razvoj hladno postavljanih guma

tijekom 2. Svj. rata. One su formirale elastične zaptivače koji su uspješno zaptivali

spojeve između stakla i metala i između dva metala protiv vjetra i kiše. U kasnim

1970.-im razvoj umjetnih dijamanata omogućio je oruđa za rezanje vrlo tankih

kamenih ploča, te i one postaju važan dio zidova-zavjesa.

Slijedeći razvoj zida-zavjese kod visokih zgrada pojavile su se nove

konstrukcije odnosno strukturne forme. Budući su sistemi kontrole utjecaja okoliša

poskupjeli, ekonomski pritisak potaknuo je da se grade sve efikasnije strukture.

Godine 1961. S.O.M. su dizajnirali 60-katnu zgradu banke Chase Manhattan, koja je

imala standardni željezni okvir (skelet) s čvrstim portalnim vjetrovnim vezovima, koji

su zahtijevali 275 kg čelika po m2, podjednako kao i kod Empire State Buildinga 30

godina ranije. Ekonomičnost konstrukcije visokih zgrada demonstrirana je međutim

od strane iste firme 9 godina kasnije, 1970. u zgradi John Hancock u Chicagu.

Koristila je sistem vanjskih dijagonalnih vezova da stvori čvrstu cijev, izumljenu od

ing. Fazlura Khana. Premda zgrada ima 100 katova, njena je konstrukcija toliko

efikasna da treba samo 145 kg čelika po m2. Uokvirena cijev, koju je Khan izumio za

betonske strukture, primijenjena je i na druge čelične zgrade. Khan je koristio čelični

sistem od 9 svezanih cijevi različitih visina – svake od 22,5m2 sa stupovima na

razmaku od 4,5m – da 1973. oblikuje strukturu od 110 katova (442m) – toranj Sears

također u Chicagu. Razmjerno više zgrade su moguće s trenutnom tehnologijom, ali

njihova izgradnja također ovisi o generalnim ekonomskim razmatranjima i

rezultirajućoj isplativosti prodaje podnog prostora.

9.2. Visoke zgrade iza 1945.: upotreba armiranog betona

Usporedno s razvojem visokih čeličnih struktura, nakon 1945. napravljen je

snažan napredak u visokim sistemima od armiranog betona. Prvo je bilo uvođenje

tlačnog zida (shear wall) ukrutnog betonskog okvira protiv bočnih naprezanja, koja

nastaju od vjetra ili potresa. Tlačni zid funkcionira kao tanki i duboki konzolni nosač

kako bi izdržao bočne sile. Godine 1958. arhitekt Miltor Schwartz i inženjer Henry

Miller koristili su tlačne zidove kod gradnje 39-katne Executive House u Chicagu do

visine od 111m. Od iste važnosti bilo je uvođenje perimetralne okvirne cijevne forme

od betona od Fazlur Khana u DeWitt-Chestnut apartmanima 1963. u Chicagu, koji

dosežu 43 kata (116m). Bočna stabilnost je postignuta stupovima na malom razmaku

postavljenim svuda uokolo perimetra zgrade i povezanim međusobno dubokim

gredama. Sljedeći korak u betonskim visokim konstrukcijama bila je kombinacija

perimetralne - okvirne cijevi s širokim unutarnjim cijevima od punog zida ili tlačnim

zidovima kako bi se postigla daljnja bočna stabilnost. Ovo je upotrebljeno od Eera

Saarinena i Kevina Rochea u 35-katnoj CBS zgradi (1964.) u New Yorku, a sistem je

dalje razvijen od Khana kod 221m visoke zgrade Shell Oil (1967.) u Houstonu. Druga

nova strukturalna forma iz betona uvedena je od Khana u 174m visokoj 780 Third

Avenue Office Building (1983.) u New Yorku. To je okvirna cijev s dijagonalnim

nosačima postignutim na način punjenja dijagonalnih redova prozorskih otvora kako

bi se kreirali vanjski vezni elementi. Ovo je vrlo efikasan sistem i može voditi do još

viših zgrada ovog tipa. Tri daljnje inovacije pomogle su rapidnom rastu betonskih

zgrada u visinu. Jedna je razvoj laganog betona, koji koristi drozgu iz visokih peći

umjesto kamena kao agregat za podnu konstrukciju, čime je reducirana gustoća

betona za 25 %, s odgovarajućom redukcijom tereta koje nosivi stupovi trebaju nositi.

Drugo je povećanje granične čvrstoće betona (čvrstoće loma) korištenog za stupove.

Treće je korištenje pumpi za prijenos tekućeg betona do gornjih katova visokih zgrada

što je znatno reduciralo cijenu ugradbe.

Druga važna tehnika razvijena za visoke betonske zgrade bila je klizna oplata.

U ovom procesu vertikalni element ravnog ili cijevnog oblika je kontinuirano lijevan

korištenjem kratkih dijelova oplate koja se pomiče prema gore tijekom procesa

lijevanja. Klizna oplata je korištena kod gradnje brojnih vrlo visokih struktura u

Kanadi, uključujući nekoliko industrijskih dimnjaka 336m visokih i svjetsku najvišu

slobodnostojeću stukturu CN toranj u Torontu, koja sadrži promatračnicu i masivnu

televizijsku antenu i ima ukupnu visinu od 553m. Beton je pokazao da je ozbiljan

takmac sa čelikom u visokim strukturama a danas se koristi za najveći dio visokih

stambenih zgrada i za značajan broj visokih poslovnih zgrada.

9.3. Poslijeratni razvoj konstrukcija velikog raspona

Nakon 1945. kupola i ljuskasti strop nastavili su biti glavni oblici struktura

velikog raspona. Prva inovacija bila je geodetska kupola, koju je izumio arhitekt i

inženjer R. Buckminster Fuller u 1940-ima. Kod ove forme rebra su postavljena u

trokutastom ili šesterokutnom uzorku (mreži) i leže na geodetskim linijama, ili

velikim krugovima sfere (svoda, polukugle). Vrlo plitka sferična forma s

aluminijskim rešetkastim elementima korištena je od strane tvrtke Freeman Fox &

Partners za kupolu Discovery izgrađenu u Londonu 1951.g. Fullerove vlastite

patentirane forme korištene su 1958.g. za gradnju dviju velikih polusfernih kupola od

115,3 dijametra raspona korištenjem čeličnih cijevnih elemenata. One su korištene

kao radionice za Union Tank Car Company u Wood Riveru u Illinoisu i Baton

Rougeu u Luisiani. Najveća geodetska kupola je Poliedro u Caracasu, u Venezueli,

izgrađena od aluminijskih cijevi s rasponom od 143 metra.

Drugi oblik čelične rešetkaste kupole je lamelna kupola, napravljena od

ukrštenih lukova koji su zajedno ovješeni na središnjoj točki tako da formiraju

isprepletenu mrežu dijamantnog uzorka. Korištena je za prva dva primjera velikih

natkrivenih sportskih stadiona izgrađenih u SAD-u nakon 1960: Stadion okruga

Harris – Astrodome, podignut u Houstonu u Texasu, 1962.-64. s rasponom od 196

metara i Superdome u New Orleansu (Luisiana) raspona 207 metara, dizajniranog od

Sverdrupa i Parcela i završenog 1973.g.

Čelična rešetka nastavila se upotrebljavati i proširena je na tri dimenzije kako

bi formirala prostorne rešetke. Najdulji raspon ovog tipa bio je Hangar Narita na

Međunarodnom aerodromu u Tokiju, koji koristi vezanu portalnu rešetku za raspon od

190m podupirući krov od prostorne rešetke raspona 90m.

Betonska ljuskasta kupola rapidno je razvijana 1950-ih. Aerodromski terminal

St. Louis Lambert (1954.) kojeg su dizajnirali Hellmuth, Yamasaki i Leinweber, imao

je veliku dvoranu od 36,6m raspona nadsvođenu s četiri ukrštena tanka bačvasta

svoda od betonske ljuske poduprijeta na četiri ugla. Debljina ljuske varira od 20cm na

osloncima do 11,3cm u centru. Drugi primjer bila je kupola King Dome u Seattleu u

Washingtonu, koja natkriva sportski stadion s tankom ljuskastom betonskom

paraboličnom kupolom ukrućenom rebrima od 201m u dijametru.

Novi oblici krovova velikog raspona pojavili su se 1950-ih a bili su bazirani

na čeličnim sajlama koje su dugo korištene kod visećih mostova. Jedan primjer je

Paviljon SAD-a na Svjetskoj izložbi u Bruxellesu iz 1958., dizajniran od arh.

Edwarda Durella Stonea. Baziran je na već poznatom principu kotača bicikla: njegov

krov ima dijametar od 100 m s čeličnim tlačnim prstenom na perimetru iz kojeg su

dva sloja radijalnih sajli bila čvrsto nategnuta do malog tlačnog prstena na sredini.

Dvostruki sloj sajli daje krovu stabilnost protiv vertikalnih pomaka. Oakland-

Alameda County Coliseum kojeg su projektirali S.O.M. povećao je ovaj sistem na

126m u dijametru, ali samo jedan sloj sajli ukrućen pomoću obložnih betonskih rebara

povezuje unutarnji i vanjski prsten.

Drugi sistem koji je nastao iz konstrukcija mostova je sajlama poduprijet krov.

Rani primjer je TWA hangar u Kansas Cityju iz 1956.g., koji sklanja velike avione

ispod dvostukog konzolnog krova napravljenog od polukružnih ljuski koje su

konzolno istaknute 48m. Otklon je smanjen i ljuske su pod tlakom pomoću sajli koje

su napete između centralnih razdjelnih zidova i zavala između ljuski. Drugi primjer

ovakvog krova bio je Mc Cormick Place West Exhibition Hall (1987.) u Chicagu,

napravljen od S.O.M-a. Dva niza velikih betonskih jarbola uzdižu se iznad krova,

podupirući čelične rešetke koje nadsvođuju 72m između jarbola i konzola od 36m do

druge strane. Rešetke su također poduprijete serijom paralelnih dijagonalnih sajli koje

su napete natrag do jarbola.

Treći oblik napetih krovnih struktura velikog raspona su zračne plastične

membrane, koje su izumljene od Waltera Birda na Sveučilištu Cornell kasnih 1940-ih

i uskoro se počele primjenjivati za plivačke bazene, privremena skladišta ili izložbene

zgrade. Svjetska izložba u Osaki 1970. sadržavala je mnoge ovakve strukture, a

najveća je bila Paviljon SAD-a dizajniran od inženjera udruženja Geiger Berger.

Imala je ovalni tlocrt dim. 138x79m, a napuhani kupolasti krov od vinilom obložene

tkanine bio je ukrućen dijagonalno umetnutom mrežom čeličnih sajli pričvršćenih na

betonski tlačni prsten na perimetru. Sistem Paviljona Osaka adaptiran je za dva velika

sportska stadiona izgrađena 1980-ih: Silverdome u Pontiacu u Michigenu i Hubert H.

Humphrey Metodrome u Minneapolisu. Strukture poduprijete zrakom su vjerojatno

najefikasniji tip struktura za vrlo velike raspone.

Nakon eksplozije inovacija u 19-om stoljeću građevne konstrukcije nalaze se u

relativno mirnom razdoblju Čelik, beton i drvo postale su prilično zrele tehnologije,

ali tu su drugi materijali – kao što su vlaknasti spojevi i mješavine – koje mogu tek

odigrati glavnu ulogu u građenju u budućnosti.

LITERATURA (izbor)

1. Building construction. Encyclopaedia Britannica. 2006. Encyclopaedia

Britannica Premium Service. 13 July 2006.

http://www.britannica.com/eb/article-9106103.

2. Enciklopedija likovnih umjetnosti, tom 1-4, JLZ, Zagreb 1959.-1966.

3. Tehnička enciklopedija, tom 2-5, JLZ, Zagreb 1966.-1976.

4. Enciklopedija moderne arhitekture, više autora, Građevinska knjiga Beograd

1970.

5. Meyers Konverssations Lexikon, tom 1-22, Bibliographissches Institut,

Leipzig und Wien 1906.-1910.

6. Müller, Werner; Vogel, Gunther: Atlas arhitekture 1, Golden Marketing i IGH,

Zagreb 1999.

7. Summerson, John: Klasični jezik arhitekture, Golden Marketing i IGH, Zagreb

1998.

8. Richards, J.M.: The national Trust Book of English Architecture, The National

Trust, Weiden feld and Nicholson, London 1981.

9. Watkin, David: A history of western architecture, Barrie & Jenkins, London

1986.

10. Nuttgens, Patrick: The Story of Architecture, Phaidon, London 1983.

11. Hollingsworth, Mary: Umjetnost kroz povijest čovječanstva, Andromeda,

Rijeka 1998.

12. Pevsner, Nikolaus: The best buildings of England, Viking, Penguin books,

London 1986.

13. Gombrich, E.H.: Povijest umjetnosti, Golden Marketing, Zagreb 1999.

14. Dixon, Roger, Muthesius, Stefan: Victorian Architecture, Thames and

Hudson, London 1978.

15. Damjanov, Jadranka: Likovna umjetnost, Školska knjiga Zagreb 1972.

16. Milić, Bruno: Razvoj grada kroz stoljeća I dio, Školska knjiga Zagreb, 1990.

17. Milić, Bruno: Razvoj grada kroz stoljeća II dio, Školska knjiga Zagreb, 1995.