De egyptiske pyramidene var skyskrapere i sin tid - og har stått i 5000 år. Vil moderne skyskrapere kunne gjenta en slik bragd? De første sprekkene dukket opp i april. Den 29. juni 1995 hadde et stort nettverk av sprekker spredt seg over taket i femte etasje i et av Seouls travleste varehus. Noen timer senere kom høye smell fra taket. Sprekkene vokste.
Et nødrådsmøte ble innkalt, men styrelederen nektet flatt å evakuere, med henvisning til tapt fortjeneste. Så forlot han bygningen.
Klokka fem på kvelden begynte taket i femte etasje å smuldre. Shopping fortsatte som vanlig inntil alarmen ble hørt nesten en time senere. Men det var for sent. Først kollapset taket, og deretter ble de viktigste støttesøylene i bygningen ført opp, som et resultat av at hele den sørlige fløyen av bygningen kollapset i kjelleren. 1500 mennesker ble fanget - inkludert styrelederens stedatter - og 502 kom aldri ut av det.
Samsung-butikken kollaps er et eksempel på hvor skjøre moderne strukturer kan være. Selv med det nyeste materialet, utstyret og en avansert forståelse av fysikk, varte denne bygningen ikke i fem år, enn si 5000.
I mellomtiden samlet de egyptiske pyramidene mengder av tilskuere i mange årtusener. Jordskjelv, erosjon, hærverk - pyramidene har overlevd til og med kollaborasjonen av sivilisasjonen og forvandlingen av Sahara fra et frodig beite til dagens enorme ørken.
Den store pyramiden i Giza - bygget i 2540 f. Kr. - er enestående i materialer, design og prosjektering, både før og etter bygninger. Antikke greske turister gikk tusenvis av kilometer for å se på blokkene, polert til det punktet hvor de ble beskrevet for å gløde; navnene til reisende kan bli skåret inn i veggene i pyramiden til i dag.
Cleopatra bodde nærmere den høyeste bygningen i verden i dag - Burj Khalifa - enn til denne monumentale graven. Da de siste mammutene døde, var hun allerede 1000 år gammel.
Salgsfremmende video:
Pyramiden i Giza var skyskraperen i sin tid og overgikk enhver bygning i verden, til slutt, for rundt 700 år siden, ble Lincoln katedral bygget. "De gamle egypterne skapte - jeg hater å si det - en sjøsetting for de døde for å reise til solen og stjernene," sier Donald Redford, som har studert pyramidene i førti år.
Spol frem til 2016, hvor vi allerede har dekket himmelen med skyskrapere, tårnklokker og 20-etasjers roboter, og vi planlegger å bygge et og halvannen kilometer høyt bygg. Selv om det ennå ikke er kjent om det i det hele tatt kan bygges. Vi går inn i skyskrapers epoke ettersom flere og flere reiser fra landsbyer til overfylte byer.
Disse bygningene må tåle enorme krefter for å forbli stående, inkludert konstante lynnedslag og vinder som sveiper i 150 km / t - for ikke å nevne den konstante effekten av tyngdekraften. I noen områder kan kraftige jordskjelv legges til denne listen. Hva er hemmeligheten bak pyramidene? Kan moderne skyskrapere overleve dem?
Faktisk er pyramidenes imponerende alder ikke tilfeldig. De gamle egypterne trodde at livet etter døden ville være evig, og gjorde store anstrengelser for å holde gravene godt også. Utformingen av pyramidene endret seg i tusenvis av år da byggherrene deres eksperimenterte med materialer og arkitektur for å passe deres ambisjoner.
"De sa alltid at det var en bygning 'for evighet', 'for alltid og alltid' - disse setningene var konstant i ordforrådet deres," sier Redford, for tiden ved Penn State University. De var så sikre på sine evner at “millioner og millioner av år” ble inkludert i navnene på mange pyramider.
Til tross for alle deres forsøk og overdrivelser, visste ikke egypterne nøyaktig hva de gjorde, og dette var mer deres fordel enn en ulempe. For å fylle hullene i forståelsen av fysikkens lover ble de første pyramidene bygget under hensyntagen til alle mulige festningsverk. De visste om søylene, men visste ikke at de kunne støtte taket. Derfor ble ytterligere vegger lagt til i tilfelle.
En annen forklaring er dens enorme størrelse. Ta den store pyramiden, som er mer av et menneskeskapt fjell enn en bygning laget av nesten seks millioner tonn solid stein. Fem tusen år er tull, med tanke på at kalksteinen som utgjør pyramideblokkene har ligget i bakken i 50 millioner år eller så.
Til sammenligning er moderne skyskrapere effektivt lette og smarte. Det tok bare 110 000 tonn betong og 39 000 tonn stål for å bygge Burj, som er seks ganger høyden på den store pyramiden. “De tegnet bygninger som vil vare evig - ikke prioritert i dag. Vi designer praktiske bygninger for å bo i, sier Roma Agrawal, sivilingeniør som jobber på Shard-bygningen i London.
Som de første pyramidene, kan den tidligste generasjonen av skyskrapere være den mest pålitelige. Da et B-52-fly styrtet inn i Empire State Building i 1945, ble bygningen gjenåpnet et par dager senere. "På begynnelsen av 1900-tallet ble alt håndberegnet, så ingeniører tilførte ekstra stål bare for tilfelle," sier Agrawal. Selv om Empire State Building er halvparten av størrelsen på Burj, veier den to tredjedeler mer.
I tillegg til alle de vanlige risikoene, bærer en bygning i skyene sin egen vekt. For å overleve til 7000 e. Kr. - det vil si leve så lenge pyramidene levde - må skyskrapere kjempe mot regn, vind og tordenvær i tusenvis av år.
"Vinden er et spesielt problem for høye bygninger," sier Bill Baker, Burjs designingeniør. Når vinden suser forbi en strømlinjeformet gjenstand, for eksempel et tre eller en lyktestolle, slynger den seg inn i ett organisert vindkast som går rundt objektet først til venstre, deretter tilbake til høyre, deretter igjen til venstre, og objektet svinger på grunn av endringen i vindretninger. I sterk vind kan Burj svinge opp til halvannen meter i hver retning.
Problemet er, jo høyere, jo raskere vind. For å forhindre at skyskrapene faller - og menneskene over for å bli kvitt sjøsyke - designer ingeniører uregelmessig formede bygninger som hindrer vinden og ødelegger organisasjonen. Fra et arkitektonisk synspunkt kan bygningen virke litt for fancy, men de særegne, skråstilte profilene til Burj og Shard er mer for sikkerhet enn skjønnhet.
Selv en orkan vil ikke riste dem. "Hvis det er en normal bygning, må den tåle en orkan som skjer en gang hvert 700 år," sier Baker. Viktige bygninger som Burj Khalifa vil være i stand til å takle hendelser som oppstår en gang i hvert årtusen.
Og det er også lyn. De forente arabiske emirater, der Burj ligger, opplever rundt 10 tordenvær i året. Et enkelt lynnedslag på milliarder volt kan være like sterkt som en atomreaktor. "Jeg var i Dubai i tordenvær og Burj er som en lynstav for hele byen - lynet slår det hvert minutt," sier Baker.
Heldigvis er det en løsning. Under byggingen er stålskallet til bygningen bundet sammen - hver stålstang, hver vindusramme - helt ned til sokkelen. Og det fungerer som et gigantisk Faraday-bur, et beskyttende kabinett som ligner trådnettet på mikrobølgeovner som holder innholdet trygt ved å begrense dem for strøm. "Jeg har snakket med arbeidsfolkene etter et spesielt kraftig tordenvær, og de har ikke sett noen skade," sier Baker.
Selv under jordskjelv holder skyskrapere ekstremt godt oppe. Jo raskere han feiger, jo bedre. Det handler om noe som resonans. Hvis bakken rister med en frekvens som samsvarer med hastigheten på bygningens sving, vil den svinge raskere og raskere til det muligens faller sammen. "Smale bygninger vil ta lengre tid å rokke frem og tilbake - 11 sekunder for Burj - så de vil bevege seg, men ikke kollapse," sier Baker.
Men det er ikke helt pålitelig: akkurat som vi knekker binders, bøyer og binder dem gjentatte ganger, hvis stålet forstyrres for ofte, vil det sprekke.
Mye farligere er vann.
På 1930-tallet var 96 av verdens 100 høyeste bygninger laget av stål. I dag er de fleste urbane bygninger konstruert av stålarmert betong (armert betong), som kombinerer strekkfastheten (evnen til å motstå strekking) av metall og trykkfastheten (evnen til å motstå knusing) av stein.
Når den er lagret på et tørt sted, er armert betong et fantastisk materiale som kan vare evig. Men i områder med høyt sedimentnivå reagerer svake syrer i vannet sakte med kalksteinen i sementen og fører den ut - stålrost og hull vises i bygningen.
"At pyramidene er i et tørt miljø er utrolig viktig," sier Michelle Barsum, materialforsker ved Drexel University i Philadelphia. Selv i den soltørkede Sahara falt de første pyramidene under vannets herjinger.
I mange år trodde man at egypterne til slutt fant ut av det og lærte hvordan man klippet blokker med en tettere passform, men hvordan akkurat det forble et mysterium. Så på begynnelsen av 2000-tallet fikk noen endelig ideen om å studere bergartene under et høyoppløselig mikroskop. Det var Michel Barsum, og han la merke til at disse bergartene ikke var naturlig kalkstein, men heller var støpt av en tidlig form for sement.
Som ekspert på keramikk - Barsum hadde aldri studert pyramider - kunne han ikke motstå det fristende utsiktene til å finne ut av det med sikkerhet. Dypt inne i de eldgamle blokker fant han veltalende ledetråder: mikroskopiske alger, kiselalger, hvis harde skall delvis erodert av alkalisk sement. "Cirka 90% av pyramiden er laget av utskåret stein, resten er støpt," sier Barsum.
Egypterne laget steinene sine fra fire hovedkomponenter: kalkstein, kalk, vann og gjørme. De reagerer med hverandre for å danne et kjemisk lim. Det viktigste er at når limet eldes, går det tilbake til sin opprinnelige tilstand av komponentene, og konverterer sementen tilbake til stein. "Det lukter og ser ut som naturlig kalkstein," sier Barsum.
Men hvis hovedbetongskallet til skyskraperen er relativt sterk, er skjebnen til vinduene i den mindre gjennomsiktig. Glass veier som granitt og har stivheten av aluminium; det vil ta 10 tonn trykk for å knuse en kubikkcentimeter. Selv havet vil ta 50 år med sliping for å gjøre glass om til fargede, glatte småstein på stranden. Og likevel er glasset ikke perfekt. Det kan sprekke spontant. Ingen vet hvorfor.
Selv med et dobbelt lag glass, hvis ikke vedlikeholdt, vil de fleste vinduer ikke vare lenge. "Glass påvirkes ikke spesielt av miljøet, men på grunn av vindens vibrasjoner, tordenvær og andre påvirkninger, bryter det til slutt," sier Konstantinos Tsavdaridis, en materialforsker ved University of Leeds.
Til slutt, vil glasset etter hvert renne ned i bunnen av rammen? Denne ideen er basert på det faktum at middelaldervinduer vanligvis var tykkere i bunnen, og at glasset faktisk er en ekstremt tyktflytende væske: og over hundrevis av år kan glass renne ned i bunnen av rammen.
I 1998 ble denne populære ideen kraftig tilbakevist av en gruppe fysikere, som beregnet at det ville ta tid “mye lenger enn universets alder” før enhver merkbar endring i glass ville skje ved romtemperatur. Den ujevn tykkelse på eldgamelt glass var helt tilfeldig - det var ikke så lett å lage til og med glass for et par hundre år siden.
Så kan moderne skyskrapere få tiden til å frykte dem?
Bill Baker mener det er det. “Byggematerialer er ganske bra i disse dager. Bortsett fra de øyeblikkene de mislykkes, og hvis de støttes."
Agrawal er enig. "Hvis du tar vare på dem, hvorfor ikke."
I følge Konstantinos vil betongkonstruksjoner vare lenger, siden rusten som dannes i armert betong dreper ham. Men Redford tviler på at bygningene våre vil vare lenge nok. Tross alt er dette funksjonelle strukturer som ganske enkelt gjør jobben sin. Det blir lettere å kaste dem. De fleste skyskrapere blir revet før de faller. Tross alt var den store pyramiden ikke den eneste fantastiske bygningen for 4500 år siden.
Den såkalte labyrinten sies å ha vært enda mer uvanlig. “Da den greske historikeren Herodotus så ham, gispet han. Han kunne ikke beskrive størrelsen og vekten på de største blokkene som gikk inn i bygningen, sier Redford. Du vil ikke finne en slik bygning i dag. Labyrinten ble plyndret, og mursteinene ble brukt til å konstruere andre bygninger. Hvis du går langs gatene i det gamle Kairo og studerer grunnlaget for gamle bygninger, kan du noen ganger finne hieroglyfiske inskripsjoner fra akkurat den bygningen.
Hvis vi ikke ødelegger skyskrapere, for eksempel i New York, og de ikke faller, vil det med dagens konstruksjonshastighet på 7000 være 10.000 bygninger over 160 meter høye. Kanskje vil vi ha noe å være stolt av. Hvorfor er vi verre enn de gamle egypterne?
ILYA KHEL
