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Arquitectura, Diseño Estructural y Estética (Parte I)

Jacobo, Guillermo José

Cátedra “Estructuras II” - Facultad de Arquitectura y Urbanismo – Universidad Nacional del Nordeste Avenida Las Heras N° 727 - (3500) Resistencia - Provincia del Chaco - República Argentina E-Mail: gjjacobo@arq.unne.edu.ar

Introducción

Según el Prof. Dr. Ing. Stefan POLÓNYI (2003): A mediados del siglo XVIII se publico el libro “Aestetica” de

Alexander Baumgartens. El título de dicho libro se convirtió en una disciplina científica. El término “Estética”

proviene del griego “Aisthesis”:“percepción, comprensión sensorial”. La “Estética” es una parte de la filosofía y rama

de la “Teoría del Conocimiento”, por lo tanto es una “Ciencia”, que trabaja con “Conceptos” y “Reglas”. Kant entendía al “Arte” como “Creaciones o Formas, comprensibles sin necesidad de conceptos y reglas”. Por lo tanto,

según Kant, “el arte es de naturaleza incomprensible. Se comprende el arte con el significado del arte, y si se tiene conceptos para las reglas, ya no se tiene más arte. El arte existe solamente como paradoja, solamente como paradoja de entender. El arte hace una comprensión por sí mismo observable”. Por esto, según Kant, la “Estética” solo puede

ser la “teoría de la comprensión del arte” y no la “teoría del arte”. Un “objeto arquitectónico sirve a la función”, pues

debe cumplimentar la regla de la “funcionalidad”. Las reglas tienen conceptos, sin embargo, se habla sobre “obras de arte”. Se espera que las “obras de arte” sean “objetos de arte”. Si se alcanza este objetivo o no, no es el tema de este

trabajo, pero bajo la condición estricta de “cumplir la función” y las “Reglas de la Técnica” debe ser posible “crear arte”. Cada obra de arte se encuentra subordinada a condiciones técnicas: la música depende de los tipos de instrumentos musicales, la escultura de las propiedades de la piedra, etc. Las reglas de la “función” y de la “técnica”

son condiciones intrínsecas para poder crear una obra de arte. Los temas a desarrollar por la ingeniería y por la

arquitectura en sus obras, no son muchas veces diferenciables: Primero, no se puede distinguir, si alguien con alguno de

los diplomas universitarios puede crear una obra de arte; Segundo, se genera una separación sin límites precisos de

ambas categorías profesionales. Frecuentemente toma importancia la estructura portante de un edificio como elemento

arquitectónico dominante, y también, “los arquitectos le dan forma arquitectónica” a las denominadas “obras ingenieriles”. Por lo tanto, una obra constructiva es creada por un equipo, los arquitectos son responsables de la

definición general del mismo y con su capacidades artística según su capacitación profesional por medio de reglas. Los

otros miembros del equipo (ingenieros) tienen responsabilidades: la concreción final de la obra. Así se espera que, los

ingenieros estructuralistas se atengan a las reglas, sino que también colaboren en la creación de la obra de arte como

obra constructiva. Si se estudia la “Historia de la Estética”, se puede comprender, como la comprensión del arte y de la

belleza, se encuentran bajo el pensamiento filosófico en cada período de tiempo: bajo los valores, la ideología y la moral dominante. Sin embargo, es al mismo tiempo, la comprensión de la historia del arte, la manera de escaparse de

los mismos. Si no se separa la “comprensión del arte” de la “ideología”, durante la consideración intelectual en el

proceso de diseño de un objeto arquitectónico, no se liberan las condiciones básicas para cumplimentar la función y las

condiciones técnicas. Pero, el diseñador se alegrará al constatar que las condiciones básicas fueron cumplimentadas de

manera no convencional, o que los nuevos descubrimientos y materiales no conocidos hasta el momento, han producido

una “forma” sorprendente. Así puede suceder que, se pueda valorar al mismo tiempo lo atrevido y valeroso de la técnica junto con la belleza de la creación. Según Georg Lukäcs, “la diferencia entre Ciencia y Arte se encuentra en que la ciencia está puesta de manera deshumanizada”. “Humanizar” significa, “trasladar las condiciones y características humanas a los No-Humanos”. La ciencia se esfuerza en elaborar conocimientos, los cuales tienen

validez sin la necesidad de la existencia humana, esto significa que sus contenidos son independientes. Debido a que las

estructuras deben corresponderse con las leyes de la física, la cual es una derivación de la ciencias naturales, se unifica en una obra estructural la deshumanización de la ciencia con la humanización del arte. La ciencia tiene un control

primordial sobre la “estática” durante el “proceso de creación o diseño“ de una estructura de una obra. No es intención

de este trabajo el de incursionar en las “condiciones marco” (sociales, económicas, culturales, etc.) que tienen lugar

durante la “toma de decisiones” en el proceso de diseño, pues seguro que las mismas condicionaron de alguna manera

el origen de dicha obra de arte, y también, su calidad, pero para su valoración estética no juega un papel fundamental,

como por ejemplo, muchos se maravillan ante las pirámides de Egipto, por al conocer el destino cruel e inhumano de los esclavos que las construyeron, no disminuye la valoración estética de dichos objetos. Si se organiza la percepción

del arte según la vista como órgano sensoriale, entonces se puede calificar a la “arquitectura” como una “obra de arte de apreciación visual”, y a la “estructura” como un “objeto tridimensional”, o sea se los puede considerar a ambos

como una simple “Escultura”. La descripción “Arte Escultural” no es especialmente feliz, pues una estatua de bronce no se la esculpe, como una creación de la actividad artística, sino que se realiza un molde cerámico y luego se cuela el

bronce fundido, o sea, siguiendo la regla de la técnica. Se prefiere denominar como “Objeto de Arte” a la

“Arquitectura”, pues es vivible por el hombre. Además, no se debe utilizar el concepto “Arte Bello”, pues el arte es independiente de la belleza. Se siente a una obra de arte como bella, aunque ella muestre crueldades subliminares, como

por ejemplo, las imágenes pictóricas que existen sobre “el martirio de los santos, cuando se les extrae las entrañas o se le amputan los miembros”. Aquí se maravilla el observador del poder de la imagen y no de su contenido cruel. Todos

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buscan la verdad: la ciencia busca la verdad objetiva, el artista la verdad subjetiva, o sea transmitir su mensaje personal. El “Objeto Artístico” es el resultado de ambas búsquedas (subjetiva y objetiva) bajo la aplicación de métodos

científicos. En los “Objetos de Arte Arquitectónicos” se fijan muchas exigencias, que en otros objetos de arte, pues

deben durar mucho tiempo en servicio. La objetividad de la técnica le da a la obra construida una perspectiva determinada, pero no preteje a su creador de los errores conceptuales cuando se la analiza subjetivamente. Materiales y Métodos El trabajo se desarrolla partiendo de una traducción, del idioma “alemán” al “castellano”, de una publicación realizada

por el Prof. Dr. Ing. Stefán Polónyi (Über die Ästhetik der Tragkonstruktionen). Esta traducción fue elaborada al

idioma castellan-técnico, para su comprensión dentro del ámbito académico, por medio de la consulta y contrastación

con otras bibliografíaa especializada (recopilada y analizada también) para la publicación del libro académico “Diseño Estructural en Obras de Arquitectura: 400 casos de estudio” de la cátedra “Estructuras II” de la FAU-UNNE, cuyo

objetico es el dar aplicación de conceptos ingenieriles en el campo del diseño estructural en obras de arquitectura. La

información brindada por las investigaciones precedentes en la mayoría de los casos analizados, el contraste sistemático

de datos e informaciones referidos a cada obra, permitio obtener conocimientos académicos publicables para la

formación universitaria de futuros profesionales. El método utilizado de traducir diferentes publicaciones para luego

elaborar conocimientos de aplicación académica dentro del ámbito universitario (sin objetivos comerciales, ni de

quitarle la “autoría” a los trabajos originales en otros idiomas), obedece a la necesidad de adaptar al lenguaje técnico a

las “traducciones directas”, las cuales no tendrían sentidos académicos ni lingüísticos si los reprodujera literalmente, ni

tampoco si no se compara con otras publicaciones relacionadas a la temática. Como es intención formular

recomendaciones técnicas y mostrar soluciones concretas para el tema-problema: diseño estructural en arquitectura, que fue muy poco tratado dentro del campo de la arquitectura, no así en el de las ciencias ingenieriles, se citan trabajos,

de profesionales destacados internacionalmente, tal es el caso del Prof. Dr. Stefan Polónyi (Köln, Alemania), quien en

diversas publicaciones y disertaciones técnicas ha ilustrado conceptualemte complejas formulaciones teóricas, con

sencillez y ejemplo propios ejecutados, para así poder “aprender de las buenas prácticas”, tal es el caso de la excelente

disertación del Prof. Dr. Ing. Stefan Polónyi (2003): “Über die Ästhetik der Tragkonstruktionen”, sobre el cual se basa

esta publicación académica elaborada (ver Bibliografía principal en la “Parte II”).

Discusión de resultados

Según el Prof. Dr. Ing. Stefán Polónyi: la manera de evaluar un “Objeto Artístico” es analizando los siguientes:

• El Tema (mensaje) de una “estructura” es siempre la “capacidad portante“, la cual resulta de relaciones con la forma geométrica. Se estima y evalúa que una construcción es fuerte y sólida, parece confiable o de liviandad tal.

• La Forma de la estructura es por lo general organizada con elementos geométricos (describibles), generalmente no se encuentra aislada sino interrelacionada con otros elementos constructivos. Esto significa que la forma de la estructura será comprendida en relación a su entorno.

• El color es un agregado que puede acentuar la estructura o una parte de la misma. Mientras que la “pintura artística” ha tenido en otras épocas mucha importancia, el “objeto estructural” no tiene ninguna, pues la estructura sigue existiendo y cumpliendo su función de transporta cargas sin la necesidad de colores, y esto es válido también si se considera a la estructura como obra de arte. El color puede servir para mostrar alguna jerarquía estructural.

Según el Prof. Dr. Ing. Stefán Polónyi: El objetivo del “objeto arquitectónico” es la de crear “formas espaciales vivibles, que cumplan una función específica”. Si se habla de la “Estética de la Estructura”, se debe dejar bien en claro, que la misma cumple la función de soporte de un espacio para que se ejecute una actividad. Una determinada superficie puede ser diseñada de tal manera que ella misma se auto soporte. Si esto no es posible, independientemente de los motivos, se debe preguntar, que se le debe agregar para hacerla estructural?, para responder esto, el Prof. Dr. Ing. S. Polónyi plantea las siguientes cuestiones: 1. INFLUENCIA DE LA FORMA: La Geometría describe las regularidades de las formas planas y espaciales. La

descripción tiene lugar en el lenguaje matemático: con igualdades y fórmulas, por medio de números y valores

ordenados sistemáticamente y seriados. La “Geometría” describe la forma del objeto, pero también desarrolla formas

según relaciones geométricas y matemáticas. La “regla de la arquitectura clásica” es la de la geometría: proporciones, simetrías, series, etc. Los volúmenes y elementos constructivos se conforman según formas geométricas. Es interesante

recordar, que la mayorías de los maestros de la antigüedad se orientaban con reglas geométricas, y no con las formas

de la naturaleza. Esto es entendible, pues para producir los materiales de construcción se dependía de la naturaleza,

pero, a la naturaleza se la utilizaba como modelo para decorar la estructura. El concepto “seguir el ejemplo de la naturaleza” se inicia en el siglo XX. Para las estructuras que serán ejecutadas con elementos constructivos seriados, es

de gran importancia la relación geométrica. Las estructuras espaciales de mediados del siglo XX se organizan según

las reglas de empaquetamiento de los poliedros: no dejar intersticios vacíos. Así son los cantos de iguales dimensiones,

lo que es una ventaja para la estructura, pues todas las distancias son iguales. Sin embargo en grandes series, no tiene

ningún significado, si existen uno o dos o tres largos de cantos, pues la “geometría” no es “estática”: la transmisión de las cargas solicita de diferentes maneras a los cantos, si se los considera como elementos estructurales esbeltos. Si se

quiere diseñar una estructura económica, entonces se debe tener en cuenta la sección del elemento lineal utilizado como

canto, por ejemplo, en los tubos metálicos se debe considera el espesor del material de la pared y no el diámetro total del tubo, para que las tensiones internas se adapten a la solicitaciones externas. En los años 60 y 70 del siglo XX

tuvieron las estereoestructuras una gran aceptación entre arquitectos e ingenieros, aunque son antieconómicas. Sin

embargo, esta última consideración no tiene ninguna relación con la estética, pero vale citarlo: muchos nudos,

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(4) Peter Neufert. & Stefan Polónyi:

Keramion, 1971, Frechen-Köln, Alemania.

(5) GMP (Von gerkan, Marg & Partner) & Ian Ritchie & Stefan

Polónyi: Hall Central del Predio Ferial de Exposiciones de

la Ciudad de Leipzig, Alemania.

producción industrial de los elementos estructurales con montaje manual, muchos elementos lineales innecesarios desde el punto de vista estático, los tubos no eran herméticos, por lo que la corrosión los atacaba en su interior y debían ser galvanizados, con altos costos de producción. El “Dominio de la Geometría”, durante los años 60 del siglo

XX, lo demuestra la cúpula geodésica de Buckminster Fuller. En los casos de cúpulas con grandes diámetros, se

originan superficies y elementos estructuras de grandes dimensiones, con muchos inconvenientes para su producción,

transporte y montaje. Buckminster Fuller busco una combinación entre pentágonos y hexágonos (1). Debido a esto

Buckminster Fuller se limito a superficies regulares, sin embargo esto llevo a inevitables elementos estructurales

lineales delgados. La división en superficies regulares similares, brinda una estructura homogénea, que no considera el

movimiento interno de las cargas. La cúpula del Pabellón para la Exposición Industrial Alemana en San Paulo (Brasil)

en 1972, comprende elementos curvos y largos. El ensanchamiento en los bordes de unión de los elementos

constructivos conforma el sector estructural: una cúpula con nervaduras(2). En las nervaduras se concentran todos los

esfuerzos internos y el transporte de las cargas externas. El conocimiento de este tipo de solución estructural no

significa nada si se compara ambas soluciones técnicas con el concepto de la “Estética”. La popularidad de las

estructuras espaciales la demuestran muchos objetos de arte, que se diseñaron con dichos principios. Una interesante

derivación de las estructuras espaciales son las estructuras tipo “Tensegrity”, las cuales comprenden elementos lineales

esbeltos rígidos de compresión y cables de tracción. Existen muchos ejemplos de aplicación de este tipo estructural, uno

de los más famosos internacionalmente es la cúpula de cables y barras utilizada para el Estadio de Baseball, (Petersburg, Florida, USA) de David Geiger, 1992 (3), la cual se basa en la disertación de Peter Rudolph, (1967).

2. EQUILIBRIO ESTÁTICO: Las estructuras espaciales se determinan según la “Geometría”, pero también, son lógicas

las estructuras que se conforman según el comportamiento estructural, como por ejemplo, las estructuras de hormigón aramado que se diseñan geométricamente según los momentos flextores. El edificio “Keramion“ (Museo de la

Cerámica) Frechen (Alemania), Peter Neufert (1971) se asemeja a una pieza cerámica gigante (4). Tanto los puntos de

apoyo de las columnas, el borde la cáscara como los hyperboloides de rotación fueron dispuestos de tal manera, para

que todas las tensiones internas sean constantes bajo solicitaciones constantes en todos los puntos. Esto significa que la

forma arquitectónica fue desarrollada a partir de determinaciones científicas. Se debería ver esta obra arquitectónica

como arte?, pues en realidad no por la determinación científica de las coordinadas, sino por su concepción primaria

debido a la pautas de diseño. El Hall Central del Predio Ferial de Exposiciones de la Ciudad de Leipzig (Alemania) (5),

es una bóveda transparente materializada con reticulados planos paralelos entre si, que conforman la forma total del

objeto arquitectónico. Si no tuviera las estructuras reticuladas planas paralelas cada 25 mts de separación, la cúpula

vidriada por si sola no tendría capacidad de autosustentación, pero estos elementos estructural son lo que le dan carácter

arquitectónico a dicho volumen vidriado, ya que debido a su transparencia se desmaterializa su presencia.

3. INTERPRETACIÓN ERRÓNEA DEL EQUILIBRIO ESTÁTICO: Para mantener alsistema estructural dentro del

campo de la estática y evitar soluciones hiperestáticas, generalmente los calculistas incorporan “articulaciones” entre

las vinculaciones de los elementos constructivos. Esto generalmente es también de mucho agrado entre los arquitectos,

pues aparecen soluciones técnicas de “vistosas formas tecnológicas”. Así devinieron las “articulaciones” en elementos

constructivos deseados por su aportes a la imagen formal: hermosas decoraciones constructivas. Como actualmente la

mayoría de los ingenieros estructurales trabajan con sistemas informáticos, la resolución de los sistemas de ecuaciones

para el cálculo estructural ya no tiene un rol preponderante en todo el trabajo, solo hay que tener el suficiente criterio

profesional y el conocimiento científico para interpretar correctamente los resultados de los cálculos informáticos, o sea

ser un buen ingeniero. Por lo que las “Articulaciones” pueden ser evitadas de materializarlas en las obras cuando no

son necesarias realmente. Sin embargo, muchos arquitectos las han incorporado en su jerga de soluciones formales, que

por más que el ingeniero trate de justificar su no presencia en algún proyecto, no es posible presicindir de sus servicios

formales. Esto es de observar en la obras de Foster, Rogers y Grimshaw. Todos sus edificios trascendentales están

atiborrados de “articulaciones”, pues dan la imagen de la máquina de habitar de última generación: “el maquinismo del futuro por medio de la tecnología avanzada”. Cualquier ingeniero mecánico que tenga la posibilidad de observar la

(1) Buckminster Fuller: Pabellón USA, Exposición

Internacional, 1967, Montral, Canada. (2) Georg Lippsmeier & Stefan Polónyi: Pabellón Alemán,

Exposición Industrial, 1972, San Paulo, Brasil. (3) David Geiger: Estadio Baseball, 1993,

Petersburg, Florida, USA.

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Continua en la Parte “II”.-

documentación técnica de dichas obras, estallaría de risas, pues el comprobaría inmediatamente, que las articulaciones

están ubicadas donde no hay psoibisidades que existan giros de los elementos estructurales, como por ejemplo el

gigantesco edificio traslúcido utilizado como Centro de Capacitación Profesional para los Empleados Públicos del Estado Federal Aleman de Nordrhein-Westfalen, Herne (Alemania) (6), tienen articulaciones metálicas todas la

columnas de madera, pero estas están de más, pues la madera no experimenta ningun alargamiento por temperatura en

el sentido longitudinal de las fibras, por lo que no puede generarse ningún giro en las articulaciones. Este modismo de

incorporar en las obras de arquitectura algunos elementos constructivos de origen en la ingeniería mecánica se empezo

cerca de 1970. La incorporación de los tensores laterales a las columnas de madera para evitar el pandeo de las mismas

es para darle una imagen de liviandad, acorde con el volumen traslúcido del edificio, o sea un efecto arquitectónico. 4. INFLUENCIAS DE LA TECNOLOGÍA EN LA DETERMINACIÓN DE LA FORMA: Cuando se termino de ejecutar el

encofrado de la cobertura plegada de hormigón armado de las tribunas del estadio del club de futbol “1. FC Köln”, Köln (Alemania) (7), se verifico que en los planos técnicos originales se determinó la construcción de un borde superior

y se constató que el mismo tendría muchas deformaciones por dilatación por lo que no podría ser un elemento recto, por

lo que se desidio doblar el borde las placas y luego se hormigonó. De esta manera, la imagen de “dientes” de la cubierta

plegada le confieren su propio carácter formal a la obra.

5. INFLUENCIAS DE LAS POSIBILIDADES TÉCNICAS EN LA ESTÉTICA: Los antiguos templos griegos impresionan

por sus columnas gordas, con una pequeña separación entre ellas, pues las vigas superiores eran de piedra, por esto que

impresionan las estructuras de grandes luces entre apoyos. Mientras que a los templos griegos se los reconoce como

naturalemente impresionantes, a las estructuras actuales se las observa con ciertas dudas por sus columnas con

seperaciones mínimas entre ellas, pues dan la impresión que su función estructural es secundaria, que necesitan estár

juntas por debilidad o porque fue una decisión formal, como es el caso del Museo de Arte de Bonn, (Alemania) (8).

Si se considera el aspecto económico de la estructura , se sabe que existe una relación entre la altura y la separación

entre las columnas. A mayor altura, mayores costos, por esto es criterioso reducir el numero de columnas y aumentar la

separación entre ellas. Cuando fue preguntado el famoso ingeniero estructural Fritz Leonhardt, cual es la separación

adecuada para las columnas de puentes en los valles?, respondio: “primero, dibuje el puente, y cuando quede hermoso el diseño, entonces recien analizelo desde el punto de vista económico”. Esto también es válido para grandes cubiertas.

Aquí se observa claramente que las sensaciones estéticas también dan indicaciones para la economía. Tal es el caso de

la solución tipo “arbol” para grandes luces de cubiertas, donde las columnas toman formas de árboles con una imagén

estética agradable. Las estructuras realizada con madera presentan el problemas del direccionamiento de las fuerzas de

tracción entre los diferentes elementos constructivos. Los carpinteros y constructores avezados antiguos solucionaban el

problema con la construcción de un sistema estructural que evite la tracción. No es así en la actualidad, pues las

construcciones de madera realizadas por ingenieros responden a las condiciones estáticas de equilibrio y no a las

propiedades constructiva-estructurales de la madera, pues por medio de tensores, fijaciones metálicas y demas

elementos accesorios, construyen estructuras de madera. Así se muestran como se puede materializar cada sistema

estructural con madera, en lugar de mostrar, cuales sistemas estructurales son los adecuados para la madera.

6. ELECCIÓN DE UN SISTEMA ESTRUCTURAL: Posiblemente se goza con una obra de arte, si se sabe más sobre su

origen. Esto se podría trasvasar a un caso real de diseño estructural para una obra de arquitectura, como es el caso de la

ampliación de los andenes de la Estación Central Ferroviaria de la Ciudad de Colonia (Alemania) (9), pues se

encuentra como vecina de la Catedral. Debido a que las locomotoras modernas no emiten más humo, no fue necesario

pensar en cubiertas de gran altura, además desde el punto de vista urbano hubieran sido una competencia formal con la

catedral. Entonces fue posible realizar apoyos intermedios entre los andenes, con luces estructurales de 22 mts, por lo

que no fue necesario salvar la luz total de todos los andenes juntos. Fue importante, que toda la cubierta sea trasparente

para no perder la imagen de la catedral. Por esto se analizaron diferentes soluciones estructural-formales.- (9) Busmann & Haberes & Stefan Polónyi: Cubierta de los andenes de la estación central ferroviaria de Colonia,

Alemania. Vista de las posibles soluciones: 1 Superficie Prismática; 2 Superficie Piramidal; 3 Superficie

Cilíndrica: Esta superficie debe ser deformada, para que pueda seguir la forma de las vías. Además, forman una

cubierta para el par de vías separada por un andén; 4 Cúpulas Apuntadas de base cuadrada: Estos se pueden

adaptar a la línea de las vías y conforman una cobertura de cada sección del andén; 5 Bóvedas Cruzadas: se

adaptan bien a la planta de la estación ferroviaria. Enfatiza la línea de las vías, por lo que la función posibilita la

visión entre los andenes y la catedral de Colonia; 6 Cúpulas de bases cuadradas: estas no tienen ninguna relación

con la función lineal de la ferroviaria central. Paraboloide Hiperbólicos: 7 con bordes rectos; 8 con bordes curvos

en el mismo sentido; 9 con bordes curvos en sentidos contrarios; 10 Conoides; 11 Cáscaras; 12 Toros circulares;

13 Superficie membranas: las valores de las cargas son iguales en cada línea de la trama membranal. Las tres

últimas posibilidades ofrecen interesantes conformaciones espaciales, sin embargo encarece el vidriado de

cerramiento debido a la forma. La decisión se tomo a favor de las Bóvedas Cruzadas, similares a las existentes en

la Catedral.-

(8) Axel Schultes & Stefan Polónyi:

Museo de Arte de Bonn, Alemania.

(6) Jourdan & Peraudin & Ove Arup & Schlaich Bergermann: Centro de

Capacitación Profesional para los Empleados Públicos del Estado

Federal Alemán de Nordrhein-Westfalen, Herne, Alemania.

(7) Stefan Polónyi: tribunas del estadio del club

de futbol “1. FC Köln”, Köln, Alemania.