De egyptiske pyramider var skyskrabere i deres tid - og har stod i 5.000 år. Vil moderne skyskrabere være i stand til at gentage en sådan bedrift? De første revner dukkede op i april. Den 29. juni 1995 havde et stort netværk af revner spredt sig over loftet på femte sal i et af Seoul's travleste stormagasiner. Et par timer senere kom høje smell fra taget. Revnerne voksede.
Der blev indkaldt til et nødrådsmøde, men formanden nægtede rent ud at evakuere under henvisning til tabt overskud. Så forlod han bygningen.
Kl. Fem om aftenen begyndte loftet på femte sal at smuldre. Shopping fortsatte som sædvanligt, indtil alarmen blev lydet næsten en time senere. Men det var for sent. Først kollapsede taget, og derefter blev bygningens vigtigste støttesøjler bragt op, hvilket resulterede i, at hele bygningens sydlige fløj kollapset ned i kælderen. 1.500 mennesker blev fanget - inklusive formandens stedatter - og 502 kom aldrig ud af det.
Samsung stormagasin kollaps er et eksempel på, hvor skrøbelige moderne strukturer kan være. Selv med de nyeste materialer, udstyr og en avanceret forståelse af fysik, varede denne bygning ikke fem år, og ikke mindst 5000.
I mellemtiden samlet de egyptiske pyramider masser af tilskuere i mange årtusinder. Jordskælv, erosion, hærværk - pyramiderne har endda overlevet kollaborationen af civilisationen og omdannelsen af Sahara fra et frodigt græsareal til nutidens enorme ørken.
Den store pyramide i Giza - bygget i 2540 f. Kr. - er uovertruffen i materialer, design og teknik, både før og efter bygninger. Gamle græske turister gik tusinder af kilometer for at se på dens blokke, poleret til det punkt, hvor de blev beskrevet for at glød; Rejsendes navn kan findes udskåret i pyramides vægge indtil i dag.
Cleopatra boede tættere på den højeste bygning i verden i dag - Burj Khalifa - end til denne monumentale grav. Da de sidste mammuter døde, var hun allerede 1000 år gammel.
Salgsfremmende video:
Pyramiden i Giza var dens tidsskyskraber og overskred enhver bygning i verden, indtil endelig for omkring 700 år siden blev Lincoln-katedralen bygget.”De gamle egyptere skabte - jeg hader at sige det - en lanceringsplade for de døde til at rejse til solen og stjernerne,” siger Donald Redford, der har studeret pyramiderne i fyrre år.
Spol frem til 2016, hvor vi allerede har dækket himlen med skyskrabere, uretårne og 20-etagers robotter, og vi planlægger at bygge en bygning, der er halvanden kilometer høj. Selvom det endnu ikke vides, om det overhovedet kan bygges. Vi er på vej ind i skyskrabere, da flere og flere mennesker rejser fra landsbyer til overfyldte byer.
Disse bygninger skal modstå enorme kræfter for at forblive lodrette, inklusive konstante lynnedslag og vinde, der blæser i 150 km / t - for ikke at nævne den konstante effekt af tyngdekraften. I nogle områder kan kraftfulde jordskælv føjes til denne liste. Hvad er hemmeligheden bag pyramiderne? Kan moderne skyskrabere overleve dem?
Faktisk er pyramidenes imponerende alder ikke tilfældigt. De gamle egyptere troede, at livet efter døden ville være evigt, og gjorde store anstrengelser for også at holde deres graver godt. Designet af pyramiderne ændrede sig i tusinder af år, da deres bygherrer eksperimenterede med materialer og arkitektur for at passe til deres ambitioner.
"De sagde altid, at det var en bygning 'for evighed', 'for evigt og altid' - disse sætninger var konstant i deres ordforråd," siger Redford, der for tiden er ved Penn State University. De var så sikre på deres evner, at”millioner og millioner af år” blev inkluderet i navnene på mange pyramider.
På trods af alle deres forsøg og overdrivelser vidste egypterne ikke nøjagtigt, hvad de gjorde, og dette var mere deres fordel end en ulempe. For at udfylde hullerne i forståelsen af fysikens love blev de første pyramider bygget under hensyntagen til alle mulige befæstninger. De vidste om søjlerne, men vidste ikke, at de kunne støtte taget. Derfor blev der tilføjet yderligere vægge i tilfælde af.
En anden forklaring er dens enorme størrelse. Tag den store pyramide, der er mere af et menneskeskabt bjerg end en bygning lavet af næsten seks millioner ton fast klippe. Fem tusind år er vrøvl, i betragtning af at kalkstenen, der udgør pyramideblokkene, har været i jorden i 50 millioner år eller deromkring.
Til sammenligning er moderne skyskrabere effektivt let og smarte. Det tog kun 110.000 tons beton og 39.000 ton stål for at bygge Burj, som er seks gange højden på Den Store Pyramide.”De designet bygninger, der vil vare evigt - ikke en prioritet i dag. Vi designer praktiske bygninger til at bo i,”siger Roma Agrawal, en civilingeniør, der arbejder på Shard-bygningen i London.
Som de første pyramider kan den tidligste generation af skyskrabere være den mest pålidelige. Da et B-52-fly styrtede ned i Empire State Building i 1945, blev bygningen åbnet et par dage senere.”I begyndelsen af det 20. århundrede blev alt håndberegnet, så ingeniører tilføjede ekstra stål i tilfælde af,” siger Agrawal. Selvom Empire State Building er halvt så stort som Burj, vejer den to tredjedele mere.
Ud over alle de sædvanlige risici bærer en bygning i skyerne sin egen vægt. For at overleve indtil 7000 e. Kr. - dvs. lev så længe som pyramiderne levede - skal skyskrabere bekæmpe regn, vind og tordenvejr i tusinder af år.
”Vinden er et særligt problem for høje bygninger,” siger Bill Baker, Burjs designingeniør. Når vinden kaster forbi et strømlinet objekt, såsom et træ eller en lygtepost, hvirver den ind i et organiseret vindpust, der først går rundt om objektet til venstre, derefter tilbage til højre, derefter igen til venstre, og objektet svinger på grund af ændringen i vindretninger. I stærk vind kan Burj svinge op til en og en halv meter i hver retning.
Problemet er, jo højere, jo hurtigere vinden. For at forhindre, at skyskrabere falder - og folkene ovenfor for at slippe af med søsyge - konstruerer ingeniører uregelmæssigt formede bygninger, der forhindrer vinden og ødelægger dens organisation. Fra et arkitektonisk synspunkt kan bygningen forekomme lidt for dekorativ, men de karakteristiske, udskårne profiler af Burj og Shard er mere for sikkerhed end skønhed.
Selv en orkan ryster dem ikke.”Hvis det er en normal bygning, skal den kunne modstå en orkan, der sker en gang hvert 700 år,” siger Baker. Vigtige bygninger som Burj Khalifa vil være i stand til at håndtere begivenheder, der opstår en gang i flere årtusinder.
Og der er også lyn. De Forenede Arabiske Emirater, hvor Burj ligger, oplever cirka 10 tordenvejr om året. Et enkelt lynnedslag på milliarder volt kan være lige så stærkt som en atomreaktor.”Jeg var i Dubai i tordenvejr, og Burj er som en lynstang for hele byen - lynet rammer det hvert minut,” siger Baker.
Heldigvis er der en løsning. Under konstruktion er bygningens stålskål bundet sammen - hver stålbjælke, hver vinduesramme - helt ned til basen. Og det fungerer som et kæmpe Faraday-bur, et beskyttende kabinet, der ligner trådnet i mikrobølgeovne, der holder indholdet sikkert ved at begrænse dem fra elektricitet.”Jeg har talt med arbejdsholdene efter en særlig kraftig tordenvejr, og de har ikke set nogen skade,” siger Baker.
Selv under jordskælv holder skyskrabere ekstremt godt. Jo hurtigere han fejer, jo bedre. Det handler om sådan en ting som resonans. Hvis jorden ryster ved en frekvens, der svarer til hastigheden på bygningens sving, vil den svinge hurtigere og hurtigere, indtil den muligvis falder sammen.”Det har lang tid at trække på smalle bygninger - 11 sekunder for Burj - så de vil bevæge sig, men ikke kollapse,” siger Baker.
Men det er ikke helt pålideligt: ligesom vi bryder papirklip, bøjer og udbøjer dem gentagne gange, hvis stålet forstyrres for ofte, sprænger det.
Meget farligere er vand.
I 1930'erne var 96 af verdens 100 højeste bygninger lavet af stål. I dag er de fleste bybygninger konstrueret af stålarmeret beton (armeret beton), der kombinerer trækstyrken (evnen til at modstå strækning) af metal og trykstyrken (evnen til at modstå knusing) af sten.
Når det opbevares på et tørt sted, er armeret beton et fantastisk materiale, der kan vare evigt. Men i områder med et højt sedimentniveau reagerer svage syrer i vandet langsomt med kalkstenen i cementen og udfører den - stålruster og huller vises i bygningen.
”At pyramiderne er i et tørt miljø er utrolig vigtigt,” siger Michelle Barsum, en materialevidenskabsmand ved Drexel University i Philadelphia. Selv i den soltørrede Sahara faldt de første pyramider under vandets hervinger.
I mange år blev det antaget, at egypterne i sidste ende fik det ud og lærte, hvordan man kunne skære blokke med en tættere pasform, men hvordan nøjagtigt forblev et mysterium. Så i begyndelsen af 2000'erne fik nogen endelig ideen til at studere klipperne under et højopløsningsmikroskop. Det var Michel Barsum, og han bemærkede, at disse klipper ikke var en naturlig kalksten, men snarere var støbt af en tidlig form for cement.
Som ekspert på keramik - Barsum havde aldrig studeret pyramider - kunne han ikke modstå det fristende udsigt til at finde ud af det med sikkerhed. Dybt inde i de gamle blokke fandt han veltalende spor: mikroskopiske alger, kiselalter, hvis hårde skal delvist eroderet af alkalisk cement.”Cirka 90% af pyramiden er lavet af udskåret sten, resten er støbt,” siger Barsum.
Egypterne lavede deres sten fra fire hovedkomponenter: kalksten, kalk, vand og mudder. De reagerer med hinanden for at danne et kemisk klæbemiddel. Vigtigst er det, når klæbemidlet ældes, vender det tilbage til sin oprindelige tilstand af komponenterne og omdanner cementen tilbage til sten.”Det lugter og ser ud som naturlig kalksten,” siger Barsum.
Men hvis hovedbetonskallen på skyskraberen er relativt stærk, er skæbnen for vinduerne deri mindre gennemsigtig. Glas vejer som granit og har stivheden af aluminium; det tager 10 tons pres for at knuse en kubikcentimeter. Selv havet vil tage 50 års slibning for at gøre glas til farvede, glatte småsten på stranden. Og alligevel er glasset ikke perfekt. Det kan revne spontant. Ingen ved hvorfor.
Selv med et dobbelt lag glas, hvis de ikke vedligeholdes, vil de fleste vinduer ikke vare længe. "Glas er ikke særlig påvirket af miljøet, men på grund af vindens vibrationer, tordenvejr og andre påvirkninger, bryder det til sidst," siger Konstantinos Tsavdaridis, en materialevidenskabsmand ved University of Leeds.
Endelig vil glasset til sidst dræne ned i bunden af rammen? Denne idé er baseret på det faktum, at middelaldervinduer normalt var tykkere i bunden, og at glas faktisk er en ekstremt viskøs væske: og over hundreder af år kan glas dræne ned i bunden af rammen.
I 1998 blev denne populære idé kraftigt tilbagevist af en gruppe fysikere, der beregnet, at det ville tage tid "meget længere end universets alder" for enhver mærkbar ændring af glas at finde sted ved stuetemperatur. Den ujævne tykkelse af gammelt glas var helt tilfældigt - at gøre selv glas for et par hundrede år siden var ikke så let.
Så kan moderne skyskrabere få tid til at frygte dem?
Bill Baker mener, at det er.”Byggematerialer er ret gode i disse dage. Bortset fra de øjeblikke, hvor de fejler, og hvis de understøttes."
Agrawal er enig. "Hvis du passe på dem, hvorfor ikke."
Ifølge Konstantinos vil betonkonstruktioner vare længere, da rusten, der dannes i armeret beton, dræber ham. Men Redford tvivler på, at vores bygninger vil vare længe nok. Når alt kommer til alt er dette funktionelle strukturer, der simpelthen gør deres job. Det bliver lettere at smide dem. De fleste af skyskrabere bliver revet, inden de falder. Når alt kommer til alt var den store pyramide ikke den eneste fantastiske bygning for 4500 år siden.
Den såkaldte labyrint siges at have været endnu mere usædvanlig.”Da den græske historiker Herodotus så ham, gispet han. Han kunne ikke beskrive størrelsen og vægten af de største blokke, der gik ind i bygningen,”siger Redford. Du finder ikke en sådan bygning i dag. Labyrinten blev plyndret, og dens mursten blev brugt til at konstruere andre bygninger. Hvis du går langs gaderne i det gamle Kairo og studerer fundamentet for gamle bygninger, kan du nogle gange finde hieroglyfiske inskriptioner fra netop denne bygning.
Hvis vi ikke nedbryder skyskrabere, for eksempel i New York, og de ikke falder, vil der med den nuværende konstruktionshastighed på 7000 være 10.000 bygninger over 160 meter høje. Måske har vi noget at være stolt af. Hvorfor er vi værre end de gamle egyptere?
ILYA KHEL