Staal en gewapend beton als bouwmateriaal

 

Royal Albert Hall Londen. De koepel heeft een staalconstructie. 1871
IJzer is tot in de eerste helft van de 19e eeuw een vrij schaars en duur materiaal geweest. De uitdrukking: 'het is lood om oud ijzer' voor: 'het is ongeveer hetzelfde' wijst er op dat oud ijzer eens zelfs even duur moet zijn geweest als lood. In de 18e eeuw werd ijzer in de vorm van gietijzer voor bouwconstructies gebruikt en in de 19e eeuw breidde dit zich sterk uit. Ook constructiestaal werd toegepast voor gebouwen en bruggen maar dit laatste materiaal was veel duurder dan gietijzer wat een gebruik op grote schaal in de weg stond. 

de ijzeren brug te Coalbrookdale in Shropshire (1779)

Toen in 1856 de Engelsman Henry Bessemer een patent verkreeg op een methode om het ruwe ijzer uit de hoogovens sneller en goedkoper om te zetten in constructiestaal, werd het mogelijk dit op steeds groter schaal voor allerlei doeleinden te gebruiken. Met gietijzer, dat voornamelijk drukkrachten kan opnemen werd steeds meer vervangen door staal dat behalve op druk ook op trek kan worden belast. Gewalste stalen platen, balken, rails en andere producten kwamen in grote hoeveelheid in de handel en openden de mogelijkheid om gebouwen en schepen van dit materiaal te construeren in vormen en afmetingen die voordien onmogelijk waren geweest.

 

St. Pancras-station, Londen, 1863-1868. Architect Scott, ingenieurs Barlow en Ordish. Doorsnede van de overkapping boven de perrons.

Beton werd door de Romeinen op grote schaal gebruikt voor hun bouwwerken. Ze maakten het van steenslag en kalk met een toeslag van vulkanische as. Het gewapend beton dateert uit de 19e eeuw en is in de tegenwoordige vorm mogelijk geworden door*de uitvinding van het portlandcement, en door de mogelijkheid grote hoeveelheden staal te produceren en tot wapeningsstaven te walsen.

De vormgeving van staalconstructies en van gewapend beton stelde de ontwerpers voor een moeilijk vraagstuk en er is een lange tijd voor nodig geweest om tot bevredigende oplossingen te komen. Technisch gezien was er een voortdurende ontwikkeling, waarbij ingenieurs de leiding hadden. Staal kan grote krachten opnemen en maakt grote overspanningen mogelijk. Het eerst is dit te zien in de bruggenbouw, bij stations en fabrieken. De architecten konden de staalconstructies die een dunne, ijle indruk maakten, niet goed combineren met hun massieve stenen bouwwerken. De constructie werd dan ook vaak verborgen. Beton was in dit opzicht gemakkelijker, het is uiterlijk een massief, steenachtig materiaal. De techniek van het voorspannen van de wapening heeft het later mogelijk gemaakt de constructies lichter uit te voeren en een slanker aanzien te geven.
Beton ziet er van buiten als steen uit maar er is een voor het oog verborgen wapening in aanwezig die trekspanningen kan opnemen en er een buig- en trekvast materiaal van maakt. Gedeeltelijk is later de monolitische constructie van ter plaatse gestort beton vervangen door geprefabriceerde onderdelen die gereed worden aangevoerd en op het bouwterrein samengevoegd. Deze bouwwijze is zowel verwant met het stapelen van hout of steen als met het monteren van een staalconstructie.

Carson Pirie Scott Dept. Store  Louis Sullivan (1856-1924) 

  
Voor de bouw van hoge kantoorgebouwen ging men in de tweede helft van de 19e eeuw de dragende muren of de vroeger toegepaste kolommen van gietijzer met balken of bogen vervangen door een volledig stalen skelet. De Amerikaanse architect William Le Baron Jenney (1832-1917) paste tussen 1880 en 1890 voor het eerst deze constructie toe bij kantoorgebouwen in Chicago.  Het staalskelet werd aan het oog onttrokken door gevels en inwendige muren. De bouw van 'wolkenkrabbers' werd door deze skelet-constructie mogelijk. De gevels werden meestal in neo-stijlen gebouwd en hielden weinig verband met de structuur van het gebouw. 
  Image334.jpg (55269 bytes) Guarantee Building in Buffalo (te vergroten)

De architect Louis Sullivan (1856-1924) is een van de eersten geweest die dit inzag en de skeletconstructie in de architectuur tot uitdrukking bracht. Zijn Guarantee Building in Buffalo. 1894-1895 is hiervan een voorbeeld.

02-02-2010 last update  CKV-2