Muzeum Sztuki Nowoczesnej to prestiżowa placówka kulturalna, której realizację zaplanowano na ponad trzy lata. Obiekt powstanie w sercu Warszawy – na palcu Defilad. Przedstawiamy historię i zarys zagadnień technicznych związanych z projektem i realizacją inwestycji, której budowa stawia przed inżynierami liczne wyzwania ze względu na położenie oraz formę architektoniczną.

Muzeum Sztuki Nowoczesnej to projekt z historią

Pierwszy konkurs na siedzibę Muzeum Sztuki Nowoczesnej (MSN) rozpisano już w 2006 r., w wyniku którego w 2008 r. została podpisana umowa z architektem Ch. Kerezem. Do inwestycji włączono także program funkcjonalny dla teatru TR Warszawa. Projekt w ówczesnej postaci nie został jednak zrealizowany. W 2014 r. prace powierzono nowojorskiej pracowni architektonicznej Thomas Phifer and Partners. We współpracy z lokalnym architektem, firmą APA Wojciechowski Architekci, oraz odpowiedzialną za projekt konstrukcji i instalacji firmą BuroHappold Engineering w 2015 r. opracowano koncepcję wielobranżową. Zakładała ona stworzenie na potrzeby teatru i muzeum dwóch osobnych budynków połączonych wspólnym podziemiem. Owocna współpraca między inwestorem i zespołem projektowym doprowadziła w 2018 r. do uzyskania pozwolenia na budowę dla nowej siedziby MSN i ogłoszenia przetargu. Ze względu na duży stopień skomplikowania inwestycji oferty podlegały ocenie nie tylko z uwagi na kryterium cenowe, ale zwłaszcza ze względu na zaproponowane rozwiązania techniczne służące zapewnieniu najwyższej jakości i bezpieczeństwa robót prowadzonych w bezpośredniej bliskości obiektów metra. Zainicjowany 13 lat temu proces został zwieńczony wyłonieniem generalnego wykonawcy - firmy Warbud S.A.

 

Zobacz też: Muzeum Sztuki Współczesnej we Wrocławiu

 

Wizualizacja architektoniczna (Thomas Phifer and Partners) - budynki muzeum i teatru, widok od parku Świętokrzyskiego

Sąsiedztwo Muzeum Sztuki Nowoczesnej

Na lokalizację nowej siedziby Muzeum Sztuki Nowoczesnej w Warszawie wybrano działkę położoną w ścisłym centrum miasta, w północnej części placu Defilad, przy skrzyżowaniu ulic Świętokrzyskiej i Marszałkowskiej. Sąsiedztwo ikonicznego Pałacu Kultury i Nauki stojącego w pustym kwartale ulic w centrum stolicy oraz obecne zagospodarowanie terenu wokół niego stanowią częsty przedmiot debaty publicznej. Daje ona niekiedy przestrzeń dla skrajnie odmiennych wizji - zaczynając od wyburzenia lub zasłonięcia Pałacu Kultury, poprzez obudowanie go nowoczesnymi wieżowcami lub odtworzenie przedwojennej siatki ulic z pierzejową zabudową, na stworzeniu rozległego parku kończąc. Lokalizacja nowej siedziby MSN jest wyjątkowa nie tylko ze względu na to, że rozbudza wyobraźnię aktywistów, polityków i mieszkańców Warszawy, ale także z uwagi na bliskie położenie stacji metra Centrum oraz Świętokrzyska. Skrzyżowanie dwóch linii metra rozbudowywanego w osi wschód-zachód staje się coraz ważniejszym węzłem komunikacyjnym miasta, co z punktu widzenia MSN jest niezaprzeczalnym atutem. Z drugiej strony bliskość tuneli metra u styku linii M1 i M2 skutkuje licznymi ograniczeniami dla projektu muzeum oraz generuje wiele utrudnień i ryzyk związanych z prowadzeniem prac budowlanych. W efekcie sprawia to, że budowa jest zaliczana do najbardziej skomplikowanych pod względem technicznym pośród stołecznych inwestycji publicznych. MSN stawia przed inżynierami budownictwa liczne wyzwania ze względu na położenie, a także formę architektoniczną.

 

Rys. 1. Budynki muzeum i teatru – plan sytuacyjny

Zarys architektury i konstrukcji nadziemnej Muzeum Sztuki Nowoczesnej

Prostopadłościenną bryłę nowej siedziby MSN, której wysokość nad poziomem terenu sięga ok. 24,9 m, zaprojektowano na planie prostokąta o szerokości 40 m i długości 104 m. Na tę prostą w swojej formie budowlę składają się:

  • zawieszona nad podcieniem, monumentalna żelbetowa fasada z licznymi przeszkleniami i załamaniami, wykonana w technologii barwionego na biało betonu wylewanego na miejscu;
  • konstrukcja nośna nadziemia złożona z dwóch żelbetowych trzonów i wieloprzęsłowych ram, między którymi rozpięte są monolityczne użebrowane stropy z betonu architektonicznego;
  • żelbetowa konstrukcja podziemia, częściowo posadowiona bezpośrednio na korpusie stacji metra Centrum, a częściowo za pośrednictwem głębokich pali rozmieszczonych po bokach oraz między tunelami metra.

Nowa siedziba MSN będzie miała do zaoferowania zwiedzającym m.in.: trzy kondygnacje z galeriami o łącznej powierzchni ok. 4600 m2, audytorium, sale edukacyjne oraz kameralną salę kinową. Natomiast dla administracji muzeum zapewniona zostanie przestrzeń biurowa na antresoli (ok. 1600 m2) i zlokalizowane w piwnicy magazyny na eksponaty czy pracownie konserwatorów.

 

Jednym z priorytetów projektu było stworzenie dużych galerii, pozbawionych przeszkód w postaci słupów czy ścian, co zapewnia swobodę w aranżowaniu wystaw i daje dobry dostęp naturalnego światła docierającego nawet do najdalej położonych eksponatów. W celu doświetlenia galerii, których rozmiary wynoszą od 6 x 6 m do nawet 20 x 20 m, światło dzienne ma możliwość dotarcia do wnętrza budynku w dwójnasób: poprzez rozłożyste świetliki dzielące przestrzeń na dachu z powierzchniami przeznaczonymi pod urządzenia techniczne budynku oraz przez kilku- lub nawet kilkunastometrowej długości przeszklenia w żelbetowej elewacji budynku. W celu maksymalnego wykorzystania naturalnego oświetlenia wnętrza zaprojektowano w jasnych tonacjach, które, podobnie jak w przypadku fasady, uzyskane zostaną przez zastosowanie na dużą skalę elementów z białego betonu architektonicznego barwionego w masie. Na uwagę zasługuje fakt, że niemal wszystkie instalacje w budynku w obrębie danego piętra będą rozprowadzane nie w przestrzeni podsufitowej, jak to zazwyczaj ma miejsce, tylko w specjalnie do tego przewidzianych przestrzeniach technicznych między ścianami z zabielonego betonu architektonicznego. Ściany te tworzą korytarze techniczne dla instalacji, wydzielają galerie oraz pełnią funkcję oddzielenia pożarowego, jednak nie stanowią usztywnienia dla konstrukcji budynku ani podpór dla stropów, co dało dużą swobodę w ich kształtowaniu. Takie niespotykane rozwiązanie pozwoli odsłonić przed zwiedzającymi wykonane z betonu architektonicznego i rzeźbiarsko użebrowane stropy. Dzięki opisanym rozwiązaniom struktura budynku nie wchodzi w konflikt z jego funkcjami, ale staje się ich integralną częścią i atrakcyjnym tłem dla wystaw.

 

Z drugiej strony zrealizowanie takich założeń funkcjonalnych i estetycznych, w połączeniu z ograniczeniami narzuconymi przez istniejące obiekty metra, wiązało się z koniecznością dużej elastyczności po stronie projektu konstrukcji. Rezultatem tego jest nieregularna siatka słupów. Rozpiętości żebrowanej płyty stropowej w osiach podciągów wahają się od ok. 7 do 11 m, natomiast rozpiętości belek pierwszorzędnych dochodzą nawet do 17 m w przypadku stropów pod galeriami czy 25 m w przypadku belek stropodachu nad „galerią monumentalną”, o rozmiarze dwóch boisk do siatkówki połączonych ze sobą dłuższym bokiem. Słupy nie tylko nie mają stałego rytmu w planie, ale także zmieniają swoje położenie między kondygnacjami, powodując konieczność transferowania ich na żelbetowych podciągach. W miejscach, gdzie wysokość konstrukcyjna stropu jest niewystarczająca dla zrealizowania długiego przęsła lub ze względu na duże obciążenia punktowe ze słupów, zaprojektowano belki zespolone o przekroju skrzynek stalowych zatopionych w betonie. W ich przypadku warstwa betonu pełni głównie funkcję estetyczną dla jednolitego wyglądu z resztą konstrukcji stropu, ale przy okazji zapewnia odpowiednią odporność ogniową konstrukcji.

Podziemie oraz posadowienie Muzeum Sztuki Nowoczesnej

Budynek MSN ma dwie kondygnacje podziemne. W najgłębszej części zlokalizowano pomieszczenia techniczne i magazynowe. W części północnej podziemia od tuneli szlakowych metra pomieszczenia oddziela zaledwie dwumetrowa warstwa gruntu i półmetrowa płyta fundamentowa. Obrys kondygnacji podziemnych jest częściowo ograniczony przez końcową część stacji metra Centrum z jej torami odstawczymi. Ściany szczelinowe stacji od południa „wcinają się” w piwnicę muzeum na połowie szerokości budynku. Zaprojektowane posadowienie na palach pozwala budynkowi muzeum „okraczyć” tunele metra oraz ograniczyć jego poziome oddziaływania na istniejące ściany szczelinowe. Wewnątrz obrysu konstrukcji stacji metra Centrum (a właściwie jej torów odstawczych) istniejące ściany szczelinowe zostały zaadaptowane jako podpory dla nowego budynku. Po odkopaniu górnego stropu metra powstaną na nim żelbetowe dźwigary o wysokości dochodzącej do 4 m i szerokości 2 m, których zadaniem będzie przekazywanie oddziaływań pionowych z nowo projektowanego muzeum na istniejące ściany szczelinowe. Przestrzeń nad stropem metra i pod płytą parteru muzeum jest również wykorzystywana do rozprowadzenia kanałów wentylacyjnych, a nawet do przeprowadzenia pod budynkiem istniejących sieci podziemnych, niezbędna była zatem ścisła współpraca między inżynierami różnych specjalizacji.

Rys. 2. Przekrój podłużny przez muzeum i metro – 3d

 

Miejsca oparcia części nadziemnej muzeum na konstrukcji podziemia oraz istniejącej konstrukcji metra są newralgiczne z punktu widzenia ryzyka przenoszenia się drgań z ośrodka gruntowego, mogących obniżyć komfort użytkowników budynku, a w skrajnej sytuacji doprowadzić w dłuższej perspektywie do jego uszkodzeń. Aby temu zapobiec, w punktach styku części nadziemnej z piwnicą i stacją metra zaprojektowano przerwy dylatacyjne z podkładami wibroizolacyjnymi, które zapobiegają propagacji drgań ponad płytę parteru muzeum i zatrzymują je z dala od wrażliwych elementów konstrukcji, wykończenia czy eksponatów i samych zwiedzających.

 

Rys. 3. „Muzeum i tunele metra” – 3d

Podziemne sąsiedztwo Muzeum Sztuki Nowoczesnej

Wykonanie wykopu pod nowo projektowany budynek nad obiektami metra stanowi jedno z największych wyzwań związanych z realizacją nowej siedziby MSN. Przeprowadzenie analizy ryzyka i określenie możliwych przemieszczeń tuneli metra spowodowanych pracami budowlanymi związanymi z inwestycją stanowiło warunek konieczny do pozytywnego uzgodnienia projektu z Metrem Warszawskim, a tym samym było niezbędne do uzyskania pozwolenia na budowę. W związku z dużą złożonością obliczeń dotyczących zachowania się ośrodka gruntowego, ulegającemu odprężeniu w wyniku odciążenia gruntów zalegających pod poziomem dna wykopu, zespół projektowy nawiązał współpracę z projektantami I linii metra oraz specjalistami z Politechniki Warszawskiej posiadającymi w tej dziedzinie wiedzę ekspercką, wspartą specjalistycznym oprogramowaniem do przestrzennych analiz numerycznych. Obliczenia z wykorzystaniem m.in. modelu trójwymiarowego podłoża wraz z istniejącą i nowo projektowaną konstrukcją pozwoliły opracować bezpieczną, także z punktu widzenia oddziaływania na metro, technologię wykonania wykopu oraz posadowienia muzeum. Pracom budowlanym towarzyszyć będzie szczegółowy monitoring przemieszczeń torowiska oraz konstrukcji istniejącej, nowo projektowanej i obudowy wykopu. Unikalne wyniki pomiarów konstrukcji metra będą mogły posłużyć do późniejszych badań w celu rozwoju nauki w dziedzinie geotechniki. Prace ziemne prowadzone w związku z realizacją MSN będą wymagające nie tylko ze względu na ich bezpośrednie oddziaływanie na obiekty metra, ale także ze względu na rozbudowaną infrastrukturę podziemną znajdującą się w obrębie działki. W jej skład należy wliczyć sieci światłowodowe oraz kable średniego i wysokiego napięcia, a także kanały wentylacyjne dla stacji metra czy stacji transformatorowej RPZ Pałac, zapewniającej energię elektryczną dzielnicy Warszawy Śródmieście.

 

Rys. 4. „Muzeum i stacja metra Centrum” – 3d

 

Bryła muzeum znajduje się w kolizji z istniejącymi czerpniami i wyrzutniami powietrza ze stacji transformatorowej, jej komorą kablową oraz z lukiem transportowym do wymiany transformatorów, dlatego te niezbędne do funkcjonowania RPZ elementy wymagają przebudowy i zintegrowania z nowym budynkiem. Dzięki odpowiedniemu etapowaniu prac zapewniona zostanie ciągła praca stacji transformatorowej podczas całego okresu trwania prac budowlanych związanych z realizacją inwestycji MSN.

 

Rys. 5. „Muzeum i łącznik I i II linii metra” – 3d

Trzeci, czwarty i piąty wymiar Muzeum Sztuki Nowoczesnej

Zaprojektowanie tak wymagającego budynku z punktu widzenia koordynacji nie tylko między branżami, ale również z istniejącą konstrukcją oraz infrastrukturą podziemną wymagało pełnego wykorzystania dostępnej technologii BIM. Projekty konstrukcji i instalacji opracowane przez BuroHappold Engineering zostały w całości stworzone w środowisku trójwymiarowym. Na potrzeby projektu, na podstawie papierowej dokumentacji przechowywanej w archiwum Metra Warszawskiego, został opracowany także trójwymiarowy model konstrukcji stacji metra wraz z tunelami szlakowymi i łącznicą linii M1 i M2. Złożoność projektu będzie wymagała, aby faza budowy przebiegała także ze wsparciem technologii BIM. W połączeniu z zaprojektowanym elektronicznym monitoringiem i szczegółową inwentaryzacją obiektów istniejących przełoży się to na poprawę bezpieczeństwa prowadzonych robót oraz pozwoli zminimalizować ryzyko wystąpienia błędów w trakcie realizacji. Model powstający na potrzeby etapu budowy ma być rozbudowany o „czwarty wymiar”, czyli czas, co pozwoli na etapowanie i monitorowanie postępu prac w środowisku BIM. Ambicją władz MSN jest przeniesienie elektronicznego modelu budynku w tzw. piąty wymiar, czyli do fazy eksploatacji, co usprawni sterowanie automatyką w budynku, a co za tym idzie ułatwi administrację i konserwację budynku oraz utrzymanie odpowiednich warunków w nim panujących przy jednoczesnej minimalizacji kosztów.

Perspektywy na przyszłość

Obecnie inwestycja, pod którą podwaliny zostały położone w 2005 r., wchodzi w kolejny etap - budowę. Efekt końcowy, jak w przypadku większości ikonicznych obiektów, znajdzie zapewne zarówno rzeszę wielbicieli, jak i zagorzałych krytyków. Większość jednak będzie mogła się zgodzić, że jest to symboliczny początek metamorfozy placu Defilad w przestrzeń oddającą ducha dynamicznie rozwijającej się europejskiej stolicy. Cały zespół projektantów czerpie ogromną satysfakcję z tego, że może się do tego przyczynić.

 

mgr inż. Wiktor Kowalski - projektant konstrukcji BuroHappold Engineering
Rysunki BuroHappold Engineering

 

Zobacz: Projekt Muzeum Powstania Wielkopolskiego