ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Ιστορία Κατασκευών Ενότητα 5.2: Μεταλλικές Κατασκευές Δρ Σταματίνα Γ. Μαλικούτη Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Τ.Ε.
Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3
Σκοποί ενότητας Η προσέγγιση στα ζητήματα της εξέλιξης των συγκεκριμένων κατασκευών στο πλαίσιο του τεχνικού και του άλλου πολιτισμού κάθε εποχής ανάπτυξης και διάδοσής του. Η γνώση των βασικών στοιχείων της οικείας αρχιτεκτονικής τεχνολογίας. Η γνωριμία με ιστορικές ξύλινες και μεταλλικές κατασκευές, που βασίζονται σε άλλες τεχνικές αρχές. 4
Περιεχόμενα ενότητας Παραγωγή του Σιδήρου Εφαρμογές Δομική χρήση χυτοσιδήρου 5
16 ος αρχές 18 ου Αντικατάσταση ξυλοκάρβουνου από γαιάνθρακα (κωκ: στερεό καύσιμο από εξόρυξη) Ο γαιάνθρακας είχε σημαντική εφαρμογή στην οικιακή θέρμανση και σε βιομηχανίες (ζυθοποιία, κλίβανοι γυαλιού), όπου το καύσιμο δεν ερχόταν σε άμεση επαφή με το παραγόμενο προϊόν. Ο γαιάνθρακας δεν μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στη σιδηρουργία, γιατί το περιεχόμενο θειάφι έκανε τον σίδηρο εύθραυστο. Αρχές 18 ου αιώνα, Abraham Darby: χρησιμοποίησε στις υψικαμίνους το κωκ (γαιάνθρακα ανθρακοποιημένο με διαδικασία παρόμοια προς αυτήν του ξυλάνθρακα, κατά την οποία σωροί από γαιάνθρακα, σκεπασμένοι με χώμα, καίγονταν αργά στην ύπαιθρο), οπότε το θειάφι και άλλα εξαερώσιμα συστατικά απομακρύνονταν, ενώ το κάρβουνο σκλήραινε. Η μέθοδος διαδόθηκε μετά το 1750 (Καλαφάτη Μπίρης, 1994: 5). Το πρώτο σημαντικό βήμα για τη βιομηχανοποίηση της παραγωγής του σιδήρου 6
18 ος αιώνας 19 ος αιώνας Άνθρακας και σίδηρος πρωταγωνιστούν στο τεχνικό σύστημα **1740: καμίνευση σιδήρου και χυτοσιδήρου στα χωνευτήρια (Sheffield, B. Huntsmann) παραγωγή χυτοχάλυβα Θεαματική ανάπτυξη της σιδηρουργίας Εκτεταμένη εφαρμογή μεθόδου Cοrt (εξέλασης) παραγωγή μορφοσίδερου σε διάφορες διατομές για τις κατασκευές (τυποποίηση) σύστημα τεχνικού πολιτισμού σίδηρος - γαιάνθρακας - ατμός 7
19 ος αιώνας Η χρησιμοποίηση μηχανών -με κινητήρια δύναμη τον ατμό- επεκτείνεται σε όλες τις φάσεις της επεξεργασίας του σιδήρου. 1850: αύξηση ζήτησης μαλακού σιδήρου για τους σιδηροδρόμους και τη ναυπηγική, καθώς και την κατασκευή μηχανών. Η μέθοδος της ανάδευσης δεν επαρκεί. Βιομηχανική παραγωγή χάλυβα [Καλαφάτη Μπίρης, 1994: 6] 1855: μέθοδος Bessemer : κάθαρση σιδήρου από τον άνθρακα και τις άλλες προσμίξεις με τη διοχέτευση ψυχρού ατμοσφαιρικού αέρα στη μάζα του λιωμένου μετάλλου. 1865: μέθοδος Siemens-Martin : κάθαρση «αργού» σιδήρου (χυτοσιδήρου στη μορφή που βγαίνει από την υψικάμινο) με θερμό αέρα μέσα σε ειδική κάμινο για την παραγωγή ρευστοπαγή χάλυβα. 1862-63: πρώτη εφαρμογή χάλυβα (σιδηροτροχιές /ναυπηγική). Τέλη 19 ου αιώνα: κυριαρχία στα δομικά έργα. 8
19 ος αιώνας ο σίδηρος ως δομικό υλικό ποιότητες Σφυρήλατος σίδηροςwrought iron χυτοσίδηρος («μαντέμι») cast iron χάλυβας steel Κράματα του σιδήρου με άνθρακα, τα οποία διαφέρουν κυρίως ως προς το ποσοστό του άνθρακα, που προσδιορίζει και τις ιδιότητές τους. 9
Εφαρμογές 10
δομική χρήση χυτοσιδήρου Εξέλιξη τεχνικών γεφυροποιίας (αξιοποίηση προωθημένων στατικών μορφών, σύμφωνα με τις δυνατότητες του υλικού). Τα επιτεύγματα στη γεφυροποιία επηρέασαν σημαντικά τις εφαρμογές του σιδήρου στα κτιριακά έργα Σιδηρόδρομοι (1825-1850 3.200 Km Αγγλία) 11
Η παλινδρομική ατμομηχανή και ο σιδερένιος σκελετός εμφανίστηκαν περίπου την ίδια περίοδο, ως αποτέλεσμα των προσπαθειών: James Watt (1789) John Wilkinson («αρχιτεχνίτης σιδήρου», 1775 κυλινδρικό μηχανικό τρυπάνι Abraham Darby Γέφυρα 1779 Τα υλικά της σιδηροδρομικής γραμμής (χυτοσίδηρος και σφυρήλατος σίδηρος) ενσωματώθηκαν σταδιακά στο λεξιλόγιο της οικοδομικής Μοναδικά πυρίμαχα στοιχεία των πολυώροφων χώρων αποθήκευσης, που η βιομηχανική παραγωγή απαιτούσε. 12
Δομική χρήση χυτοσιδήρου Τοξωτή γέφυρα, ποταμός Severn, Coalbrookdale, UK, 1779, Abraham Darby John Wilkinson http://en.wikipedia.org 13
14
http://en.wikipedia.org 1840 Κρεμαστή γέφυρα, Menai Strait, 1819/26, Thomas Telford, αλυσίδες από σφυρήλατο σίδηρο /1938 χαλύβδινα στοιχεία 15
Συμπληρωματικές αναρτήσεις στους πέτρινους πύργους http://en.wikipedia.org 70μ 140μ 70μ Britannia, Menai Strait, 1850, μεγάλο βήμα της Δομικής Μηχανικής Ογκώδεις σωλήνες τετραγωνικής διατομής από σφυρήλατο σίδηρο. H σιδηροδοκός του Robert Stephenson (1846) σε ολοκληρωμένη εφαρμογή. 16
Ανεξάρτητες σήραγγες ορθογωνικής διατομής Συμπληρωματικές αναρτήσεις στους πέτρινους πύργους http://en.wikipedia.org 17
http://en.wikipedia.org St Katharine Dock, London, Thomas Telford, 1829 Σιδερένιος σκελετός και τοίχοι από τούβλα. Σύστημα κατασκευής πυρίμαχων πολυώροφων εργοστασίων, που κτίζονται μεταξύ Σκωτίας και Αγγλίας στα τέλη του 18 ου αιώνα. 18
σημερινή μορφή παλαιότερη μορφή Εργοστάσιο λιναριού Charles Bage, Shrewsbury, 1796 Oλόκληρος ο σκελετός από χυτοσιδηρά στοιχεία που στηρίζονται σε λίθινα θεμέλια, πατώματα διαμορφωμένα με χαμηλούς θόλους. Τα κατακόρυφα φέροντα στοιχεία διαμορφωμένα, ώστε να προσαρμόζονται εξαρτήματα τροχαλιών, κλπ. /Συνδετήριες ράβδοι από σφυρήλατο σίδηρο εξισορροπούν τις πλάγιες ωθήσεις. Πηγή: www.search.revolutionaryplayers.org.uk 19
Εργοστάσιο λιναριού Charles Bage, Shrewsbury, 1796 Τμήμα εσωτερικού χώρου Πηγή: www.search.revolutionaryplayers.org.uk 20
http://en.wikipedia.org Εργοστάσιο βαμβακερών υφασμάτων William Strutt, Derby, 1792 Χυτοσιδηρά υποστυλώματα /ξύλινα δοκάρια σε διάστημα 4 ετών, αντικατάσταση με σιδηρά διατομής διπλού Τ για λόγους πυρασφάλειας. 21
Το νέο κτίριο της υφαντουργίας Strutt το 1803, στη θέση του παλαιότερου (βλ. προηγούμενη διαφάνεια), που καταστράφηκε. Δείτε στην επόμενη διαφάνεια τον τρόπο στήριξης των σιδηρών υποστυλωμάτων. https://en.wikipedia.org/wiki/file:belper_mill.jpg 22
Τα κατακόρυφα φέροντα στοιχεία από χυτοσίδηρο στηρίζονται στους λιθόδμητους πεσσούς του παλαιότερου κτιρίου επίπεδο ισογείου. http://www.belper-research.com/strutts_mills/mills.html 23
Singer building «αμερικάνικη» μόδα 1840: χρήση χυτοσιδηρών στοιχείων στις όψεις. (διακοσμητικές δυνατότητες) https://commons.wikimedia.org/wiki/file:singerbu ilding.jpg 24
1893 https://en.wikipedia.org/wiki/menier_chocolate 26
Εμφανής σκελετός / Άνθη κακάου Ξύλο Τούβλο + σίδερο +γυαλί https://en.wikipedia.org/wiki/menier_chocolate 27
Palm House, βοτανικός κήπος Kew, 1844-1848, Richard Turner Decimus Burton 28
29
Δεν αντιπροσωπεύει μόνο μια ιδιαίτερη μορφή, αλλά κυρίως μια κατασκευαστική μέθοδο εκφρασμένη ως συνολικό σύστημα. Ευέλικτη κατασκευή μαζικής παραγωγής και συστηματικής συναρμολόγησης. Κάνναβος 2,44μ / διάρκεια κατασκευής 4 μήνες /93.000τμ γυαλιού. https://en.wikipedia.org/wiki/the_crystal_palace Crystal Palace, 1851 30
Το ελληνικό περίπτερο στη στάθμη του ισογείου https://en.wikipedia.org/wiki/the_crystal_palace 31
https://en.wikipedia.org/wiki/the_crystal_palace 32
Galerie des Machines, 1889 (1878) 4,5 Ha (420μ*115μ) χωρίς υποστυλώματα εσωτερικά 20 τριαρθρωτά χαλύβδινα τόξα Καινοτομίες: μέγεθος, μορφή, υλικά κατασκευής, βασικοί κανόνες βιομηχανοποιημένης δόμησης (τυποποίηση) https://en.wikipedia.org/wiki/file:clc_528_-_paris_-_galerie_des_machines.jpg 33
https://en.wikipedia.org/wiki/file:le_montage_des_fermes_de_la_galerie_des_ma chines.jpg 34
https://en.wikipedia.org/wiki/file:galerie_des_machines._les_ponts_roulants.jpg 35
Φωτ.: Σταμ. Μαλικούτη, Ιούνιος 2014. 36
Φωτ.: Σταμ. Μαλικούτη, Ιούνιος 2014. 37
Φωτ.: Σταμ. Μαλικούτη, Ιούνιος 2014. 38
Galleria Vittorio Emanuele II, Μιλάνο, 1880 (εμπορικοί πεζόδρομοι, πλήρως στεγασμένοι, με θολωτές στοές από γυαλί και σίδερο) Πηγή: http://en.wikipedia.org 39
Πηγή: http://en.wikipedia.org 40
πολυκατάστημα, πρόσοψη /Γλασκώβη, 1872 https://en.wikipedia.org/wiki/file:cadoro_photo.jpg 41
https://en.wikipedia.org/wiki/file:biblioth%c3%a8 que_st_genevi%c3%a8ve_paris.jpg 1838-1850, βιβλιοθήκη Sainte Geneviève, Παρίσι https://en.wikipedia.org/wik i/file:salle_de_lecture_biblio theque_sainte- Genevieve_n03.jpg 42
Auditorium Building, 1898, 10 όροφοι, ατσάλινος σκελετός, φέροντες εξωτερικοί τοίχοι 43
https://en.wikipedia.org/wiki/file:auditorium_bldg_(basement)_habs.jpg 44
http://www.greatbuildings.com/cgi-bin/gbi.cgi/auditorium_building.html/cid_aj1009_b.jpg 45
St Eugene Church, Paris, 1854, αρχιτέκτονας F.C. Boileau μεταλλικός σκελετός Πηγή: http://en.structurae.de, Jaques Mossot photographer 46
https://fr.wikipedia.org/wiki/fichier:p12805 61_Paris_IX_eglise_St-Eugene_Ste- Cecile_voutes_rwk1.jpg 47
Στην Ελλάδα, τα παραδείγματα ιστορικών κτιρίων με μεταλλικό φέροντα οργανισμό σπανίζουν. Ενδεικτικά για τα Αθηναϊκά κτίρια του 19 ου αιώνα, αναφέρουμε: Το Στρατιωτικό Νοσοκομείο Μακρυγιάννη, με μεταλλικά υποστυλώματα. Το κτίριο του Εθνικού Αστεροσκοπείου, με μεταλλικό τον φέροντα οργανισμό του θόλου. Επιμέρους μεταλλικές κατασκευές με δομικό χαρακτήρα και σε συνδυασμό με γυαλί στο κτίριο της Εθνικής Βιβλιοθήκης στην Πανεπιστημίου, στο Μέγαρο Μελά στην πλατεία Κοτζιά, στο κτίριο του παλαιού Ταχυδρομείου Πειραιά. Για τα παραπάνω, είναι διαφωτιστικά τα στοιχεία που περιλαμβάνονται στο δίτομο πόνημα του Νικ. Θανόπουλου (2007) με τον τίτλο «Τα Αθηναϊκά Μνημειακά Κτήρια του 19ου αιώνα και των αρχών του 20ού αιώνα με Διερεύνηση της Κατασκευαστικής και Στατικής Μεθοδολογίας». Η έρευνα της αρχιτέκτονος Μαρίας Δούση, Λέκτορος στο Τμήμα Αρχιτεκτόνων Μηχανικών της Πολυτεχνικής Σχολής του Α.Π.Θ., στα πλαίσια της διδακτορικής διατριβής της, ρίχνει πρόσφατα σημαντικό φως στο κενό (γνωστικό και βιβλιογραφικό) που υπάρχει πάνω στο ζήτημα αυτό. Παρόμοια σημειώνουμε και για το υπό έκδοση σύγγραμμα της ιδίας, με τον τίτλο «Η αρχιτεκτονική και τα δομικά συστήματα των ιστορικών σιδηρών κατασκευών 18 ος 20ός αιώνας». 48
Τέλος Ενότητας