Technické divy světa

S Richardem Hammondem – tentokráte v architektonickém skvostu Franka Gehryho. Americký dokumentární cyklus

Litujeme, ale video není dostupné
Litujeme, ale video není dostupné

Koncem 80. let minulého století bylo Bilbao ospalé město s upadajícím ocelářským a loďařským průmyslem. Místní úřady však přišly s odvážnou myšlenkou, že tu vznikne centrum kultury a turistického ruchu. Shodou okolností se v té době rozhodla prestižní Guggenheimova nadace otevřít v Evropě další ze svých proslulých galerií. Obě strany se rychle domluvily a dohodly se, že místo, kde bude instalována sbírka moderního umění, by mělo být samo uměleckým dílem. Plán znovuzrození města počítal se stavbou, která se stane legendou stejně jako Opera v Sydney nebo Eiffelova věž. Měla být neobvyklá, revoluční a šokující. Přesně takové byly návrhy architekta Franka Gehryho. Ale cesta od skic k stojící budově vyžadovala úplně nové technologické a stavební postupy.

Pevná skořápka

Klikněte pro větší obrázek Gehry měl představu složitě zakřivených stěn a Guggenheimova nadace trvala na dostatku výstavní plochy. Z toho vyplývalo, že zdivo nesmělo být příliš robustní. Konstrukce budovy ovšem musela být dostatečně pevná. Vzhledem k požadavkům bylo nutné vyloučit beton, takže byl nakonec zvolen lehký ocelový skelet. A protože je Guggenheimovo muzeum samá křivka, zrodil se překvapivý nápad. Projektanti si rychle uvědomili, že by mohli zakřivení stěn využít ke zvýšení jejich nosnosti a k vytvoření otevřených a rozlehlých výstavních prostor. Dokonce požádali Gehryho, jestli by nemohl linie stavby ještě více zdůraznit. Tajemství pevnosti této unikátní budovy vychází z překvapivých vlastností obyčejných vajec. Jejich skořápky jsou docela křehké, ale když je postavíte do správné polohy, vydrží překvapivě vysoký tlak.

Tvar vaječné skořápky inspiroval stavitele už v minulosti. Betonové přehrady mívají obvykle jednu klenbu, aby zakřivení rozneslo tlak vody po obvodu hráze. Kombinace betonu a klenutého tvaru je účelná, na stavbu se ale spotřebuje velké množství materiálu. Z hlediska pevnosti jedna klenba stačí, ale dvě jsou lepší. To si uvědomil v roce 1902 americký inženýr Gardner Stewart Williams při projektování nového typu hráze v Ithace ve státě New York. Jeho kopulová přehrada byla díky dvojitému klenutí subtilnější, ale na pevnosti jí to nijak neubralo. Na výšku měla měřit 27 metrů, přičemž by byla silná pouze dva a půl metru. To je méně než polovina tloušťky tradiční hráze. Všechno se tedy odvíjí od správného tvaru. Stejně jako vejce a přehrady vděčí zdi zdejšího muzea za svou pevnost dvojitému zakřivení.

Myš na zádech

Z neobvyklých tvarů však vzešel další problém. Architekti obvykle vytvoří zmenšený model a nakreslí dvojrozměrné plány, podle kterých se staví. Kontury muzea jsou však natolik složité, že by takových nákresů musely být tisíce a tisíce. Gehry proto zvolil grafický počítačový program. Byla to revoluce v architektuře, protože do té doby se trojrozměrné projekční systémy používaly pouze v automobilovém a leteckém průmyslu. Někteří architekti sice pracovali s jednoduchými aplikacemi, ale teprve tady se pokročilé programy staly nezbytnou částí celého projektu. Nejprve však bylo nutné makety přenést do počítače, což znamenalo přesně je změřit. U takto abstraktních tvarů to ale nebylo nic jednoduchého. Tradiční postup, využívající ocelové měřítko a rýsovací stojan, by byl příliš zdlouhavý a nepraktický.

Klikněte pro větší obrázek Řešení nabídlo odměřovací kolečko, jaké používají třeba policisté při měření vzdálenosti. Jedna otočka znamená posun přesně o jeden metr a stejný princip vedl k vývoji prvního kulového ovladače. Jde v podstatě o obrácenou počítačovou myš. Nahoře je kulička, kterou pohybujeme. Tím otáčíme miniaturními kolečky uvnitř, která umožňují přesné a rychlé měření ve dvou směrech. Odborníci jim říkají rotační snímače. Gehry však potřeboval nástroj, který by modely zmapoval ve formátu 3D. Naštěstí už v 70. letech minulého století objevil americký inženýr Homer Eaton metodu trojrozměrného měření. Použil princip kulového ovladače a přidal k němu další čidla, aby mohl měřit ve třech osách. Jeho vynález bývá označován jako kloubové měřicí rameno. Dotknete se povrchu, zmáčknete tlačítko a dostanete souřadnice. Gehryho tým musel pracně zaznamenat každý jednotlivý bod skenované makety, za minutu pořídil asi 60 souřadnic. Přitom pro vytvoření počítačového modelu malé součástky je jich zapotřebí získat nejméně dva tisíce. Podle počítačových plánů se pak průběžně vyráběly dřevěné modely. Dnešní laserové skenery už pracují mnohem rychleji a kopie čehokoliv se dá rychle vyrobit pomocí 3D tisku.

Šupiny z titanu

Gehry chtěl ocelový skelet pokrýt něčím, co by působilo jako živý organismus. Jenže v 90. letech minulého století bylo Bilbao přístavním městem se silně znečištěným ovzduším. Jaký materiál by budově dodal třpytivý a křehký nádech, ale přitom dokázal odolat nepříznivým vlivům prostředí? Inspirace se našla v hlubinách oceánu v době studené války. Sověti měli tehdy k dispozici tajnou zbraň, která jim dávala před Američany podstatný náskok. Tou zbraní byl titan. Je to sice jeden z nejběžnějších kovů na Zemi, ale jeho těžba i zpracování jsou obtížné a nákladné. Sověti však výrobní proces zvládli a začali titan používat na trupy svých ponorek. Je to velmi lehký a pevný materiál. Ponorky tak mohly plout rychleji a hlouběji než ty americké. Titan navíc nerezaví, takže je dokonale ochránil před mořskou vodou.

Klikněte pro větší obrázek Korozi brání tenká vrstva oxidu titaničitého, která se na povrchu vytvoří při styku s kyslíkem. Sovětští námořníci ovšem zaregistrovali ještě jednu zvláštnost: vrstvička oxidu pozměnila barvu ponorky natolik, že jí posádka začala říkat „zlatá rybka“. Také plášť budovy působí jako tisíce rybích šupin. A když se dáte do pohybu, postupně mění barvu. Titan totiž odráží světlo neobvyklým způsobem, stejně jako například bubliny. Když světelný paprsek doputuje k plášti Guggenheimova muzea, část se ho odrazí od vrstvičky oxidu na povrchu a zbytek od samotného materiálu. Oba paprsky se přitom vzájemně ovlivňují. Pro budovu muzea byl titan upraven eloxováním. To je proces, při kterém se kyslík uvolňuje z roztoku v nádrži. Změnou elektrického napětí se dosahuje různé síly oxidové vrstvy a kov podle toho získává odlišný barevný odstín. Nejtenčí vrstva mu dodává nazlátlý odstín, který si Gehry zamiloval.

Přírodní ochrana

Klikněte pro větší obrázek Zimy v Bilbau bývají deštivé, v průměru tu ročně naprší asi tisíc milimetrů vody. Budova proto musela být dobře utěsněna. Inspiraci k úspěšnému řešení nalezli stavitelé v roce 1595, kdy sir Walter Raleigh vyplul přes Atlantik. Během plavby utrpěly lodě mnohé šrámy a zatékalo do nich. Výprava proto musela zakotvit na ostrově Trinidad. Tam narazili na největší ložisko přírodního asfaltu na světě, jezero Pitch. Sir Walter rychle pochopil skvělé vlastnosti tohoto lepkavého materiálu a děravé plachetnice jím utěsnil. Pro Guggenheimovo muzeum však bylo zapotřebí něco účinnějšího. Do tmelu byla proto přidána guma umožňující takzvané elastické zotavení. Výsledný materiál je pružnější, lehčí a vrací se zpátky do svého původního tvaru. Na střeše Guggenheimova muzea je do této hmoty zašroubovaných 264 tisíc vrutů. Materiál se sice deformuje, ale vzápětí se stáhne, omotá vrut a dokonale ho utěsní.

Voda však není jediný živel, který by mohl muzeum ohrozit. Nosnost ocelové konstrukce při teplotě nad 600 stupňů klesá o polovinu. Případný požár by mohl mít katastrofální následky a bylo proto nutné najít způsob, jak zhroucení muzea zabránit. Nakonec pomohla minerální vlna, která zpomaluje hoření a odolá i vysokým teplotám. Vyrábí se ze sopečné horniny smíchané s cementovým pojivem. Takto obalená ocelová konstrukce se v případě požáru neroztaví a budova zůstane stát. Zvláštní skelná vlákna, jejichž vrstvením vzniká výborná izolační hmota, objevili v 19. století vulkanologové v okolí havajské sopky Kilauea. Uvnitř materiálu jsou malé vzduchové kapsy, které brání žáru, aby pronikal z jedné strany na druhou. Vzduch zůstane uvnitř, dokud se vlákna neroztaví. Což se jen tak nestane, protože přestála mnohem vyšší teploty uvnitř sopky. Ocelový skelet muzea by měl vydržet po dobu čtyř hodin, než se podaří zhoubné plameny zkrotit.