Technologie architektury - amfiteatr w Ustroniu

W konstrukcjach określanych jako membranowe naprężony materiał (wielowarstwowa tkanina) pełni funkcję zarówno przekrycia, jak i nośną. Najczęściej struktury tego typu wykorzystuje się do wznoszenia obiektów bez ścian bocznych (na przykład wiaty). Choć istnieją techniczne możliwości i przykłady tworzenia zamkniętych kubatur, w polskich warunkach klimatycznych niezwykle trudno izolować termicznie membranowe dachy. Mimo tego często rozpina się je nad obiektami sportowymi, przestrzeniami publicznymi i ekspozycyjnymi, amfiteatrami.

Podstawowym materiałem w tego typu konstrukcjach jest wielowarstwowa tkanina o osnowie z włókien szklanych, pokryta obustronnie PVC i warstwami ochronnymi.

1. Elewacyjna osłona przeciwsłoneczną - budynek hali sportowej St. Jakob Arena w Basel w Szwajcarii (2001-2002); autorzy: Zwimpfer Partner/Krarup Furrer Architekten, we współpracy z Berrel Architekten BSA SIA SWB)

Zaletami konstrukcji membranowych są:

• bardzo mały ciężar przekrycia (około 1,5 kg/m²) przy stosunkowo dużej wytrzymałości. W polskich warunkach klimatycznych membrana przenosi obciążenie śniegiem i wiatrem przy rozpiętości około 35 m (bez dodatkowych punktów podparcia i podwieszenia);
• niewielki ciężar konstrukcji nośnej, którą stanowią elementy rozciągane (cięgna) oraz ściskane (słupy, łuki);
• łatwy i szybki montaż;
• częściowe przepuszczanie światła słonecznego (wnętrza w ciągu dnia nie wymagają dodatkowego, sztucznego oświetlenia) przy jednoczesnym braku efektu olśnienia;
• gładkość przekrycia - śnieg się na nich nie utrzymuje, a deszcz zmywa osiadające pyły.

2. Przekrycie membranowe widowni amfiteatru w Ustroniu - widoczne zadaszenie sceny

Obecnie są wprowadzane nowe tkaniny o osnowie wykonanej z włókien kevlaru, charakteryzujące się większą wytrzymałością i odpornością (wymagające bardziej skomplikowanej technologii łączenia). Najnowszymi materiałami w tej dziedzinie są różnego rodzaju siatki, wykorzystywane jako elewacyjne osłony przeciwsłoneczne (i przeciwśnieżne), a także w aranżacji wnętrz i przy budowie stoisk wystawienniczych.
Najczęściej spotykanymi kształtami przekryć membranowych są formy "namiotowe" i "łukowe". Interesujące obiekty można tworzyć przez rozpięcie membrany wyłącznie na linach, mocowanych do różnego typu konstrukcji wsporczych. Zawsze jednak geometria przekrycia musi zapewniać odprowadzenie wody opadowej. Jej kształt nie może też pozwalać na zbieranie się śniegu na powierzchni membrany (trzeba pamiętać, że jest to materiał elastyczny, uginający się pod obciążeniem). Konieczność sprostania tym wymogom w znacznym stopniu determinuje kształt i wysokość całej konstrukcji.
W projekcie zadaszenia widowni amfiteatru w parku miejskim w Ustroniu, po analizie wielu możliwych form przekrycia i specjalistycznych konsultacjach, już na etapie przetargu wybrano łukowy kształt dźwigarów konstrukcji nośnej, nadający membranie formę siodła. Projektowanie obiektu o tak złożonej formie przestrzennej nie byłoby możliwe bez wykorzystania programów CAD (Computer Aided Design) i modelowania przestrzennego. Współpraca między architektami, konstruktorami i producentami membrany polegała na stałym uzupełnianiu trójwymiarowego modelu CAD, oddającego z dokładnością co do milimetra geometrię przekrycia i elementów stalowych (wymagana precyzja wynosiła 5 mm, przy rozpiętości tak zwanego "dużego łuku" wynoszącej 75 m). Na podstawie wirtualnego modelu powstały zarówno rysunki konstrukcyjne elementów stalowych, jak i szwajcarski "wykrój" membrany. Dodatkowo w początkowym okresie projektowania wszystkie zamierzenia przestrzenne sprawdzano na zbudowanej w skali 1:200 makiecie. Pierwotna koncepcja uległa w trakcie prac projektowych tylko nieznacznym modyfikacjom. Najważniejszą było wprowadzenie dodatkowej konstrukcji napinającej, tak zwanego "małego łuku", której słupy i przypory ulokowano za istniejącym zadaszeniem sceny.

3.  Amfiteatr - widok nocą

Przekrycie widowni amfiteatru
Ustroń, park miejski
Autorzy: architekci Andrzej Gałkowski, Marcin Gałkowski (główny projektant)
Konstrukcja: Marian Kręzel, Tadeusz Klementa
Współpraca: architekt Piotr Średniawa
Inwestor: gmina Ustroń
Główny wykonawca: PUHP MOSTMAR-PAL Sp. z o.o.
Producent membrany: HP GASSER AG Membranbau, Szwajcaria
Powierzchnia membrany: 1400 m²
Projekt: 2001
Realizacja: 2003
Nie podano kosztu inwestycji