Zgarie-nori vor supravietui piramidelor?

(Credit de imagine:

Getty Images

)

Piramidele Egiptului au fost zgarie-nori din zilele lor – si sunt inca in picioare 5.000 de ani mai tarziu. Au cele mai inalte cladiri de astazi sansa de a le supravietui?

T

Fisurile au aparut pentru prima data in aprilie. Pana la 29 iunie 1995, o vasta retea de fisuri se intindea pe intregul tavan de la etajul cinci al unuia dintre cele mai aglomerate magazine din Seul. Cateva ore mai tarziu, de pe acoperis se auzeau bubuituri puternice. Fisurile s-au largit.

A fost convocata o sedinta a comisiei de urgenta, dar presedintele a refuzat categoric sa evacueze, invocand profiturile pierdute. Apoi a fugit din cladire.

La ora 17, plafonul etajului cinci a inceput sa se scufunde. Cumparaturile au continuat ca de obicei, pana cand alarmele au sunat in cele din urma aproape o ora mai tarziu. Dar era prea tarziu. Acoperisul a urmat, urmat de principalele coloane de sprijin ale cladirii, trimitand intreaga aripa sudica sa se prabuseasca in subsol. 1.500 de persoane au fost prinse – inclusiv fiica vitrega a presedintelui – si 502 nu au iesit niciodata din cladire.

Colapsul Sampooning este un exemplu de cat de fragila poate fi ingineria moderna. Chiar si cu materiale, echipamente si o intelegere avansata a fizicii, cladirea nu a durat cinci ani, daramite 5.000.

Prabusirea magazinelor din Sampoong a fost cel mai mortal dezastru din timpul pacii din istoria sud-coreeana (Credit: Kwangmo / Wikimedia Commons)

Intre timp, piramidele egiptene atrag multimi de milenii. Nemultuiti de cutremure, eroziune sau vandalism, au suportat prabusirea civilizatiei care i-a construit si transformarea Sahara din pasuni luxuriante in vastul desert de astazi.

Dintre acestea, Marea Piramida din Giza – finalizata in 2540 i.Hr. – este de neegalat, cu materiale, inginerie si design superioare oricarei construite inainte sau dupa aceea. Turistii greci antici aveau sa parcurga mii de kilometri pentru a privi la falnicele sale trepte de calcar, care erau atat de lustruite incat se spunea ca stralucesc; numele lor pot fi gasite sculptate in zidurile sale pana in prezent.

In mod remarcabil, Cleopatra a trait mai aproape in istorie de cea mai inalta cladire de astazi – Burj Khalifa – decat a facut-o cu acest mormant monumental. Cand ultimii mamuti au disparut, acesta avea deja 1.000 de ani.

A fost Burj-ul zilelor sale, deasupra oricarei alte cladiri pana cand turla Catedralei Lincoln a fost finalizata in urma cu aproximativ 700 de ani. „Vechii egipteni creeaza – urasc sa-l spun – o platforma de lansare pentru decedati, astfel incat sa poata ajunge acolo cu Soarele si stelele”, spune Donald Redford, care studiaza piramidele de peste patru decenii. 

Avansam rapid pana in 2016 si strapungem cerul cu cladiri din ce in ce mai inalte, de la turnuri cu ceas care se apropie de roboti cu 20 de etaje, pana la posibilitatea primei cladiri cu o inaltime de o mila – desi nu este inca clar daca acesta din urma este chiar posibil . Intram in epoca zgarie-nori, in timp ce oamenii se muta din mediul rural si se revarsa in orase mereu aglomerate.

Constructiile trebuie sa reziste la forte imense doar pentru a ramane in pozitie verticala, inclusiv fulgere regulate si vanturi spiralate de 100 de mile pe ora – fara a mentiona efectul constant al gravitatiei. In unele zone puteti adauga cutremure majore la lista respectiva. Care a fost secretul piramidelor? Si zgarie-nori de astazi au sansa de a le supravietui?

Initial, marile piramide de la Giza erau albe – se crede ca pietrele valoroase ale carcasei exterioare au fost furate (credit: Getty Images)

De fapt, varsta impresionanta a piramidelor nu este un accident. Vechii egipteni credeau ca viata de apoi va dura pentru totdeauna si s-au straduit sa se asigure ca si mormintele lor vor dura. Proiectarea piramidei a evoluat de-a lungul a mii de ani, pe masura ce au experimentat cu materialele si arhitectura care ar fi la inaltimea ambitiilor lor.

„Spuneau mereu ca aceasta este o constructie„ pentru eternitate ”; „pentru totdeauna” se strecoara in vocabularul lor in mod constant ”, spune Redford, care lucreaza in prezent la Universitatea Penn State, Pennsylvania. Erau atat de increzatori in abilitatile lor, incat multe piramide au fost numite cu sufixul „de milioane si milioane de ani”.

In ciuda eforturilor si a pretentiilor lor hiperbolice, egiptenii nu stiau cu adevarat ce fac – si este posibil sa fi fost un avantaj distinct. Pentru a compensa lacunele in ceea ce priveste intelegerea legilor fizicii, piramidele timpurii au fost puternic supra-concepute. Stiau despre coloane, de exemplu, dar nu stiau ca pot sustine un acoperis. Au adaugat intotdeauna pereti suplimentari pentru orice eventualitate.

O alta explicatie este marimea pura. Ia Marea Piramida. Este mai putin o cladire decat un munte artificial, format din aproape sase milioane de tone de piatra solida.

Cinci milenii nu sunt in niciun moment, cand considerati ca calcarul zacuse in pamant de aproximativ 50 de milioane.

Zgarie-nori moderni, in comparatie, sunt pozitiv slab. Au fost necesare doar 110.000 de tone de beton si 39.000 de tone de otel pentru a construi Burj, care este de peste sase ori inaltimea Marii Piramide. „Au proiectat aceste cladiri pentru a rezista pentru totdeauna – in zilele noastre nu este o prioritate. Proiectam cladiri practice pentru a fi locuite ”, spune Roma Agrawal, un inginer structural care a lucrat la Shard din Londra.

Au fost necesare 22 de milioane de ore de munca pentru a finaliza Burj Khalifa (Credit: Getty Images)

La fel ca piramidele timpurii, cea mai veche generatie de zgarie-nori poate fi cea mai robusta. Cand un avion B-25 s-a prabusit in Empire State Building in 1945, cladirea a fost redeschisa in cateva zile. „La inceputul secolului al XX-lea, ei inca calculau totul cu mana, asa ca au adaugat intotdeauna otel suplimentar pentru orice eventualitate”, a spus Agrawal. Desi Empire State Building are mai putin de jumatate din inaltimea Burjului, cantareste cu doua treimi mai mult.

In plus fata de toate riscurile obisnuite, construirea in nori poarta unele in intregime ale sale. Pentru a ajunge la 7.000 d.Hr. – aproximativ echivalent cu durata de viata a piramidelor de astazi – zgarie-nori trebuie sa treaca manusa a mii de ani de ploaie, vant si furtuni.

„Factorul dominant al cladirilor inalte este vantul”, spune Bill Baker, inginerul structural din spatele Burjului. Pe masura ce vantul trece pe langa un obiect rationalizat, cum ar fi un copac sau un stalp, acesta se transforma intr-o singura rafala organizata, care se invarte in jurul stanga, apoi inapoi la dreapta, apoi din nou la stanga, impingand din directii alternative in timp ce calatoreste si provoaca obiectul de leganat. In vanturi puternice, Burjul se poate legana pana la cinci picioare in ambele directii.

Problema este ca, cu cat urci mai sus, cu atat vantul devine mai rapid. Pentru a opri caderea zgarie-nori – si a celor de sus se imbolnavesc de mare – sunt proiectate cu forme neregulate care perturba vantul si opresc organizarea acestuia. Poate arata ca o inflorire arhitecturala, dar profilurile distincte ale Burjului si Shardului sunt mai mult pentru siguranta decat pentru arta.

Nici macar un uragan nu i-ar impinge. „Daca este o cladire normala, s-ar putea sa o proiectati pentru a rezista tipului de furtuna de vant pe care v-ati astepta sa se intample o data la 700 de ani”, spune Baker. Cladiri importante precum Burj Khalifa sunt proiectate pentru evenimente care au loc o singura data in aproape doua milenii.

Aproximativ 100 de fulgere lovesc Pamantul in fiecare secunda (Credit: Raizel Kiong / Flickr)

Apoi sunt fulgere. Emiratele Arabe Unite, acasa la Burj, experimenteaza aproximativ 10 furtuni cu fulgere pe an. Cu pana la un miliard de volti de energie electrica intr-un singur bolt, zgarie-nori sunt expusi riscului de a fi loviti de o forta cu mai multa putere decat un reactor nuclear. „Am fost in Dubai in timpul unei furtuni de trasnet si Burjul este ca paratrasnetul pentru intregul oras – in fiecare minut sau cam asa va fi lovit”, spune Baker.

Din fericire, exista o solutie. In timpul constructiei, „pielea” de otel a cladirii este conectata impreuna – fiecare bara de otel, fiecare cadru de fereastra – chiar pana la fundatii. Functioneaza ca o cusca gigantica Faraday, o carcasa de protectie similara cu plasa de sarma de pe cuptoarele cu microunde, care isi pastreaza continutul in conditii de siguranta prin restrictionarea electricitatii la exterior. „Am vorbit cu oamenii de la intretinere dupa niste furtuni mari si nu au suferit daune”, spune Baker.

Chiar si intr-un cutremur, zgarie-nori sunt extrem de robuste. De fapt, cu cat se agita mai repede, cu atat mai bine. Totul se rezuma la un fenomen cunoscut sub numele de rezonanta. Daca pamantul tremura la o frecventa care se potriveste cu ritmul cu care se clatina o cladire, va continua sa se legene din ce in ce mai repede si s-ar putea prabusi in cele din urma. „Cladirile subtiri necesita mult timp sa se legene inainte si inapoi – pentru Burj sunt aproximativ 11 secunde – deci se va misca, dar nu se va sparge”, spune Baker.

Nu este in intregime sigur: la fel ca indoirea unei agrafe inainte si inapoi, daca otelul este testat de prea multe ori, in cele din urma se va rupe. Dar recentul blockbuster in care o catastrofala magnitudine 9 strabate San Francisco – trimitand zgarie-nori rasturnandu-se la pamant – ar fi facut in realitate o vizionare mult mai putin convingatoare.

De fapt, pericolele reale sunt la fel de pietonale. „Este vorba, in principal, de pastrarea apei afara”, spune Baker.

Paisprezece persoane au murit cand un bombardier a zburat pe partea laterala a Empire State Building in 1945 (Credit: Getty Images)

In anii 1930, 96 din cele mai inalte 100 de cladiri din lume erau fabricate din otel. Astazi, majoritatea peisajelor urbane sunt construite din beton armat cu otel, care combina rezistenta la tractiune (capacitatea de a rezista la intindere), a metalului, la rezistenta la compresiune (capacitatea de a rezista la stoarcerea) rocii.

Atunci cand este pastrat uscat, betonul armat este un material minunat care poate dura pentru totdeauna. Dar in zonele cu precipitatii ridicate, acizii blandi din apa vor reactiona incet cu calcarul din ciment si il vor purta – transformand otelul in rugina si umpland cladirea cu gauri.

„Faptul ca piramidele se afla intr-un mediu arid este extrem de important”, spune Michel Barsoum, un om de stiinta al materialelor la Universitatea Drexel, Philadelphia. Chiar si in Sahara coapta la soare, piramidele timpurii s-au prabusit sub puterea distructiva a inghetului, care s-a extins pe masura ce s-a format in noptile reci de desert si a apreciat golurile deschise in blocurile de calcar.

De ani de zile, s-a crezut ca egiptenii i-au dat seama in cele din urma invatand sa ciopleasca blocuri cu o potrivire mai stransa, desi exact cum a ramas un mister. Apoi, la inceputul anilor 2000, cineva a privit in cele din urma rocile la microscopul de inalta rezolutie. Barsoum fusese descoperit ca rocile nu erau deloc calcar naturale, ci erau aruncate dintr-o forma timpurie de ciment.

Desi era expert in ceramica – Barsoum nu a studiat niciodata piramide in viata sa – nu a putut rezista provocarii de a afla. Adanc in interiorul blocurilor antice, el a gasit semne indicative: alge microscopice, numite diatomee, ale caror cochilii dure fusesera partial dizolvate de cimentul alcalin. „Aproximativ 90% din piramida este piatra sculptata – dar restul este turnat”, spune Barsoum.

Egiptenii si-au facut pietrele din patru ingrediente principale; calcar, var, apa si noroi. Acestea au reactionat impreuna pentru a forma un adeziv chimic. Partea ingrijita este ca, pe masura ce imbatraneste, adezivul revine la ingredientele sale brute, transformand cimentul inapoi in piatra. „Se pare ca miroase si are gust de calcar natural”, spune Barsoum.

Shard este cea mai inalta cladire din Europa de Vest (Credit: Getty Images)

Dar daca invelisul principal de beton al unui zgarie-nori poate fi relativ rezistent, soarta ferestrelor lor este mai putin simpla. Sticla are greutatea granitului si rigiditatea aluminiului; ar fi nevoie de 10 tone de presiune pentru a zdrobi un singur cub de 1cm. Chiar si in mare, poate dura pana la 50 de ani de prabusire pentru a purta pietricele colorate si inghetate gasite pe plaje. Si totusi poate esua in mod spontan. „Se va sfarama doar asezat acolo. Nimeni nu stie de ce ”, spune Baker.

Chiar si cu un strat dublu de sticla, fara intretinere regulata, majoritatea ferestrelor nu vor dura mult. „Sticla nu este mult afectata de mediu, dar in cele din urma ferestrele se vor desprinde dupa consecintele timpului datorate vibratiilor vantului, furtunilor etc.”, spune Konstantinos Tsavdaridis, un om de stiinta al materialelor la Universitatea din Leeds.

In cele din urma, sticla ar curge in cele din urma spre fundul cadrului? Ideea se bazeaza pe ferestrele medievale – care par a fi mai groase mai jos – si mitul ca sticla este de fapt un lichid extrem de vascos: de-a lungul a sute de ani, se credea ca sticla curge catre partea inferioara a cadrului.

In 1998, aceasta idee populara a fost respinsa decisiv de o echipa de fizicieni, care a calculat ca ar fi nevoie de cativa ani „cu mult peste epoca universului” pentru a produce orice schimbare vizibila la temperatura camerei. In schimb, se considera ca grosimea neuniforma a ferestrelor antice este cu totul accidentala – realizarea unor geamuri plate de sticla nu a fost usoara acum cateva sute de ani.

Insula dens ambalata Manhattan este locul de nastere al zgarie-noriului modern (Credit: Getty Images)

Deci, zgarie-nori de astazi vor dura cat piramidele?

Bill Baker crede ca exista sanse mari sa o faca. „Materialele structurale sunt bune pentru aproape vreodata. Da, daca le intretin si nu daca nu, ”spune el.

Agrawal este de acord. “Depinde. Daca sunt ingrijiti, nu vad de ce nu ”, spune ea. 

Potrivit lui Konstantinos, structurile de beton vor dura mai mult, deoarece rugina se instaleaza cu mult inainte ca betonul sa inceapa sa se prabuseasca. Oricum ar fi, Redford nu este convins. „Ma indoiesc foarte mult. Sunt structuri functionale cu siguranta, dar vor dura numai atat timp cat este nevoie de acea functie. Si atunci vor fi pur si simplu abandonate ”, spune el.

In cele din urma, majoritatea zgarie-norilor sunt mai predispusi sa fie daramati decat sa cada. De fapt, Marea Piramida nu a fost singura cladire impresionanta cu aproximativ 4.500 de ani in urma.

Unul dintre ei, cunoscut sub numele de Labirint, ar fi fost si mai extraordinar. „Cand istoricul grec Herodot a vazut-o, i-a luat respiratia. El nu a putut descrie dimensiunea si greutatea unora dintre blocurile uriase care au intrat in constructie ”, spune Redford. Incercati sa gasiti cladirea astazi si a fost complet nivelata. Rocile au fost jefuite si utilizate ca materiale de constructie in alta parte. „Daca va plimbati pe strazile vechiului Cairo si va uitati la fundatiile cladirilor vechi, veti vedea uneori inscriptii ieroglifice care provin chiar din aceasta cladire”, spune Redford.

Daca nu daramam niciun zgarie-nori in New York – si nu se prabusesc – atunci in ritmul actual de constructie vor exista 10.000 de cladiri cu o inaltime de peste 160 de metri in oras pana la 7.000. Poate ca nu ar fi atat de rau daca unii dintre ei ar merge pe drumul Labirintului la urma urmei.

Alaturati-va peste 600.000 de fani viitori, placandu-ne pe Facebook sau urmariti-ne pe Twitter , Google+ , LinkedIn si Instagram .

Daca ti-a placut aceasta poveste,  inscrie-te la buletinul informativ saptamanal bbc.com , numit „ Daca ai citit doar 6 lucruri in aceasta saptamana ”. O selectie selectata de povesti de la BBC Future, Earth, Culture, Capital, Travel si Auto, livrate in casuta de e-mail in fiecare vineri.

ARTICOLE SIMILAREDE LA ACELAȘI AUTOR