Egyptské pyramídy boli mrakodrapmi svojej doby - a stáli 5 000 rokov. Budú môcť moderné mrakodrapy taký výkon zopakovať? Prvé trhliny sa objavili v apríli. Do 29. júna 1995 sa cez strop piateho poschodia jedného z najrušnejších obchodných domov v Soule rozšírila veľká sieť prasklín. O niekoľko hodín neskôr prišli zo strechy hlasné rany. Trhliny rástli.
Bolo zvolané zasadnutie mimoriadnej rady, ale predseda jednoznačne odmietol evakuáciu s odvolaním sa na ušlý zisk. Potom opustil budovu.
O piatej večer sa začal rozpadávať strop piateho poschodia. Nakupovanie pokračovalo obvyklým spôsobom, až kým sa alarm nezaznel takmer o hodinu neskôr. Bolo však príliš neskoro. Najskôr sa zrútila strecha a potom sa postavili hlavné nosné stĺpy budovy, v dôsledku čoho sa celé južné krídlo budovy zrútilo do suterénu. 1 000 ľudí bolo uväznených - vrátane nevlastnej dcéry predsedu - a 502 sa z nich nikdy nedostalo.
Kolaps obchodného domu Samsung je príkladom toho, ako krehké sú moderné štruktúry. Dokonca aj s najnovšími materiálmi, vybavením a pokročilým pochopením fyziky táto budova netrvala päť rokov, nieto už 5 000.
Medzitým egyptské pyramídy zhromaždili zástupy divákov po mnoho tisícročí. Zemetrasenia, erózia, vandalizmus - pyramídy prežili dokonca aj kolaps civilizácie a transformáciu Sahary z bujnej pastviny na dnešnú veľkú púšť.
Veľká pyramída v Gíze - postavená v roku 2540 pred Kr. - je neprekonateľná z hľadiska materiálov, dizajnu a inžinierstva, pred budovami aj po nich. Starogrécki turisti kráčali tisíce kilometrov, aby sa pozreli na jeho bloky, vyleštené do bodu, keď boli popálení; mená cestujúcich sú vytesané do stien pyramídy dodnes.
Kleopatra žila bližšie k najvyššej budove na svete - Burj Khalifa - ako k tejto monumentálnej hrobke. Keď vymreli posledné mamuty, mala už 1000 rokov.
Propagačné video:
Pyramída v Gíze bola mrakodrapom svojej doby a prekonala akúkoľvek budovu na svete, až nakoniec, asi pred 700 rokmi, bola postavená katedrála v Lincolne. "Starovekí Egypťania vytvorili - nerada to hovorím - odpaľovacie zariadenie pre mŕtvych, aby mohli cestovať na slnko a hviezdy," hovorí Donald Redford, ktorý štyridsať rokov študoval pyramídy.
Rýchly posun vpred do roku 2016, kde sme už oblohu pokryli mrakodrapmi, hodinovými vežami a 20poschodovými robotmi a plánujeme postaviť budovu vysokú jeden a pol kilometra. Aj keď ešte nie je známe, či sa dá vôbec postaviť. Vstupujeme do éry mrakodrapov, keďže stále viac ľudí cestuje z dedín do preplnených miest.
Tieto budovy musia odolať obrovským silám, aby zostali vo vzpriamenej polohe, vrátane stálych úderov blesku a vetra fúkajúcich rýchlosťou 150 km / h - nehovoriac o konštantnom účinku gravitácie. V niektorých oblastiach možno do tohto zoznamu pridať silné zemetrasenia. Aké je tajomstvo pyramíd? Dokážu im moderné mrakodrapy prežiť?
Pôsobivý vek pyramíd v skutočnosti nie je náhoda. Starí Egypťania verili, že život po smrti bude večný a vynakladajú veľké úsilie, aby si dobre udržali svoje hrobky. Dizajn pyramíd sa zmenil tisíce rokov, keď ich stavitelia experimentovali s materiálmi a architektúrou, aby vyhovovali ich ambíciám.
„Vždy hovorili, že ide o budovu„ na večnosť “,„ na veky vekov “- tieto frázy boli neustále v ich slovnej zásobe,“hovorí Redford, v súčasnosti na Penn State University. Verili vo svoje schopnosti, že „milióny a milióny rokov“boli zahrnuté do mien mnohých pyramíd.
Napriek všetkým pokusom a zveličovaniu Egypťania nevedeli, čo presne robia, a to bola viac ich výhoda ako nevýhoda. Aby sa vyplnili medzery v porozumení fyzikálnych zákonov, postavili sa prvé pyramídy, pričom sa brali do úvahy všetky možné opevnenia. Vedeli o stĺpoch, ale nevedeli, že môžu podoprieť strechu. Preto boli ďalšie steny pridané len pre prípad.
Ďalším vysvetlením je jeho obrovská veľkosť. Vezmite Veľkú pyramídu, ktorá je skôr človekom vytvorenou horou, ako budovu vyrobenú z takmer šiestich miliónov ton pevného kameňa. Päťtisíc rokov je nezmysel, ak vezmeme do úvahy, že vápenec, ktorý tvorí pyramídové bloky, bol v zemi asi 50 miliónov rokov.
Moderné mrakodrapy sú v porovnaní s tým efektívne ľahké a inteligentné. Stavba Burj, čo je šesťnásobok výšky Veľkej pyramídy, vyžadovala iba 110 000 ton betónu a 39 000 ton ocele. „Navrhli budovy, ktoré budú trvať večne - dnes nie priorita. Navrhujeme praktické budovy na bývanie, “hovorí Roma Agrawal, stavebný inžinier pracujúci na budove Shard v Londýne.
Podobne ako prvé pyramídy, najspoľahlivejšia môže byť najskoršia generácia mrakodrapov. Keď v roku 1945 narazilo lietadlo B-52 do Empire State Building, o niekoľko dní neskôr bola budova znovu otvorená. "Na začiatku 20. storočia bolo všetko vypočítané ručne, takže inžinieri pridali extra oceľ len pre prípad," hovorí Agrawal. Hoci budova Empire State Building má polovicu veľkosti Burj, váži o dve tretiny viac.
Okrem všetkých obvyklých rizík nesie budova v oblakoch svoju vlastnú váhu. Aby mrakodrapy prežili do roku 7 000 nášho letopočtu, to znamená žijú tak dlho, ako žijú pyramídy, musia po tisíce rokov bojovať s dažďom, vetrom a búrkami.
„Vietor je osobitným problémom vysokých budov,“hovorí Bill Baker, projektant spoločnosti Burj. Keď vietor prúdi okolo efektívneho objektu, ako je strom alebo kandelábre, víri sa do jedného organizovaného nárazu, ktorý najskôr obchádza objekt smerom doľava, potom späť doprava, potom opäť doľava a v dôsledku zmeny smeru vetra sa objekt otáča. Pri silnom vetre sa Burj môže v oboch smeroch pohybovať až jeden a pol metra.
Problém je, čím vyšší, tým rýchlejší je vietor. Inžinieri navrhujú budovy nepravidelného tvaru, ktoré bránia vetru a ničia jeho organizáciu, aby zamedzili pádu mrakodrapov - a ľuďom nad nimi, aby sa zbavili morskej moria. Z architektonického hľadiska sa môže budova zdať príliš fantázia, ale výrazné zúbkované profily Burj a Shard sú skôr pre bezpečnosť ako pre krásu.
Ani hurikán ich nebude otriasať. „Ak ide o normálnu budovu, musí byť schopná odolať hurikánu, ktorý sa stane raz za 700 rokov,“hovorí Baker. Dôležité budovy, ako je Burj Khalifa, sa dokážu vyrovnať s udalosťami, ktoré sa vyskytnú každých niekoľko tisícročí.
A je tu aj blesk. Spojené arabské emiráty, v ktorých sa nachádza Burj, zažívajú okolo 10 búrok ročne. Jediný úder blesku miliárd voltov môže byť rovnako silný ako jadrový reaktor. "Bol som v Dubaji počas búrky a Burj je ako bleskozvod pre celé mesto - blesk zasiahne každú minútu," hovorí Baker.
Našťastie existuje riešenie. Počas výstavby je oceľová škrupina budovy zviazaná dokopy - každá oceľová tyč, každý okenný rám - priamo nadol k základni. Funguje to ako obrovská Faradayova klietka, ochranné puzdro podobné drôtenému pletivu v mikrovlnných rúrach, ktoré udržuje obsah v bezpečí tým, že ich obmedzuje od elektriny. „Pracoval som s posádkou po mimoriadne silnej búrke a nevideli žiadne škody,“hovorí Baker.
Aj počas zemetrasení sa mrakodrapy veľmi dobre drží. Čím rýchlejšie zbabelec, tým lepšie. Je to všetko o rezonancii. Ak sa zem trasie frekvenciou, ktorá sa zhoduje s rýchlosťou kolísania budovy, bude sa otáčať rýchlejšie a rýchlejšie, až kým sa nezhroutí. "Úzke budovy sa budú trvať dlhšie a dlhšie - 11 sekúnd pre Burj - takže sa budú pohybovať, ale nezrútia sa," hovorí Baker.
Nie je to však úplne spoľahlivé: rovnako, ako rozbíjame kancelárske sponky, opakovane ich ohýbame a uvoľňujeme, ak je oceľ príliš často narušená, praskne.
Oveľa nebezpečnejšia je voda.
V 30. rokoch minulého storočia bolo 96 zo 100 najvyšších budov sveta vyrobené z ocele. Dnes je väčšina mestských budov postavená z železobetónu (železobetónu), ktorý kombinuje pevnosť v ťahu (schopnosť odolávať napínaniu) kovu a pevnosť v tlaku (schopnosť odolávať drveniu) kameňa.
Pri skladovaní na suchom mieste je vystužený betón úžasným materiálom, ktorý vydrží navždy. Ale v oblastiach s vysokou úrovňou sedimentu slabé kyseliny vo vode pomaly reagujú s vápencom v cemente a vykonávajú ho - v budove sa objavujú oceľové hrdze a diery.
„To, že pyramídy sú v suchom prostredí, je nesmierne dôležité,“hovorí Michelle Barsum, vedkyňa materiálov na Drexel University vo Philadelphii. Dokonca aj na slnkom vysušenej Sahare spadli prvé pyramídy pod vodu.
Po mnoho rokov sa verilo, že to Egypťania napokon vymysleli a naučili sa rezať bloky pevnejšie, ale ako presne zostalo záhadou. Potom začiatkom roku 2000 niekto konečne dostal nápad študovať horniny pod mikroskopom s vysokým rozlíšením. Bol to Michel Barsum a všimol si, že tieto horniny nie sú prírodným vápencom, ale skôr sa vytvarovali zo skorej formy cementu.
Ako odborník na keramiku - Barsum nikdy neštudoval pyramídy - nemohol odolať lákavej vyhliadke na to, aby to určite zistil. Hlboko vo vnútri starobylých blokov našiel výrečné vodítka: mikroskopické riasy, rozsievky, ktorých tvrdá škrupina bola čiastočne narušená alkalickým cementom. „Asi 90% pyramídy je vyrobené z vyrezávaného kameňa, zvyšok je obsadený,“hovorí Barsum.
Egypťania si vyrábali svoje kamene zo štyroch hlavných zložiek: vápenca, vápna, vody a bahna. Reagujú spolu a vytvárajú chemické lepidlo. A čo je najdôležitejšie, s postupným starnutím lepidla sa vracia do pôvodného stavu zložiek a premieňa cement späť na kameň. „Voní a vyzerá ako prírodný vápenec,“hovorí Barsum.
Ak je však hlavný betónový plášť mrakodrapu pomerne silný, je osud okien v ňom menej priehľadný. Sklo váži ako žula a má tuhosť hliníka; na rozdrvenie kubického centimetra bude potrebných 10 ton tlaku. Dokonca aj more zaberie 50 rokov mletia, aby sa sklo zmenilo na farebné hladké kamienky na pláži. A predsa sklo nie je dokonalé. Môže spontánne prasknúť. Nikto nevie prečo.
Aj pri dvojitej vrstve skla, ak sa neudržuje, väčšina okien nevydrží dlho. „Sklo nie je zvlášť ovplyvnené životným prostredím, ale v dôsledku vibrácií vetra, búrok a iných vplyvov sa nakoniec rozbije,“hovorí Konstantinos Tsavdaridis, vedec materiálov na University of Leeds.
Nakoniec vypustí sklo do spodnej časti rámu? Táto myšlienka je založená na skutočnosti, že stredoveké okná boli obyčajne hrubšie na dne a že sklo je v skutočnosti extrémne viskóznou tekutinou: a po stovky rokov môže sklo stekať do spodnej časti rámu.
V roku 1998 bola táto populárna myšlienka dôrazne vyvrátená skupinou fyzikov, ktorí vypočítali, že bude trvať „oveľa dlhšie, ako je vek vesmíru“, aby sa všetky zjavné zmeny v skle objavili pri izbovej teplote. Nerovnomerná hrúbka starodávneho skla bola úplne náhodná - takže dokonca ani sklo pred pár sto rokmi nebolo také ľahké.
Takže sa môžu moderné mrakodrapy z času obávať?
Bill Baker si myslí, že je. „Stavebné materiály sú v dnešnej dobe celkom dobré. Okrem tých momentov, keď zlyhajú a ak sú podporované. “
Agrawal súhlasí. „Ak sa o ne postaráš, tak prečo nie.“
Podľa Konstantinosa betónové konštrukcie vydržia dlhšie, pretože hrdza, ktorá sa vytvára v železobetóne, ho zabije. Redford však pochybuje, že naše budovy vydržia dosť dlho. Koniec koncov, sú to funkčné štruktúry, ktoré jednoducho robia svoju prácu. Bude ľahšie ich hádzať. Väčšina mrakodrapov bude zbúraná skôr, ako padnú. Koniec koncov, Veľká pyramída nebola jediná úžasná budova pred 4 500 rokmi.
O takzvanom labyrinte sa hovorí, že bol ešte neobvyklejší. „Keď ho grécky historik Herodotus videl, zalapal po dychu. Nedokázal opísať veľkosť a hmotnosť najväčších blokov, ktoré prešli do budovy, “hovorí Redford. Takúto budovu nenájdete dnes. Bludisko bolo vyplienené a jeho tehly boli použité na stavbu ďalších budov. Ak idete po uliciach starého Káhiry a študujete základy starých budov, niekedy nájdete hieroglyfické nápisy z tej istej budovy.
Ak napríklad nebudeme búrať mrakodrapy napríklad v New Yorku a nespadnú, bude pri súčasnej miere výstavby o 7 000 viac ako 10 000 budov nad výškou 160 metrov. Možno budeme musieť byť na čo hrdí. Prečo sme horší ako starí Egypťania?
ILYA KHEL