Italų-amerikiečių tyrimas padėjo atskleisti paslaptį, kaip Renesanso laikotarpiu būdavo statomi kupolai, nenaudojant klojinių ar pastolių. Šis atradimas gali būti labai naudingas ir šių dienų statytojams.
Dabar, kai paslaptis atskleista, atsivėrė naujas pasaulis. Tuo tvirtai įsitikinusi prestižinio Prinstono universiteto Naujajame Džersyje vyresnioji civilinės inžinerijos ir aplinkos inžinerijos lektorė Sigrid Adriaenssens. Jos fakultete, bendradarbiaujant su Italijos universitetu, ištirta, kaip Italijoje Renesanso laikotarpiu buvo statomi plytiniai kupolai be atramų. Tokie kupolai buvo iškeliami be klojinių ar pastolių. Savo tyrimų rezultatus mokslininkai aprašė liepos mėnesio žurnale „Engineering Structures“.
Daug amžių kupolai buvo didžiausias architektūrinis iššūkis
Karkasinė tokių objektų, kaip kupolai, statyba visą laiką buvo laikoma viena sunkiausių architektūros užduočių. Žinomiausias tokios konstrukcijos be atramų pavyzdys yra Florencijos katedros, kurios statyba prasidėjo lygiai prieš 600 metų, kupolas. Maža to, kad kupolo skersmuo didžiulis (45 metrai), nuostabu tai, kad architektas Filipas Bruneleskis statybos metu nenaudojo klojinių ar pastolių. Tyrėjai netyrė Florencijos katedros, bet aiškinosi, kaip buvo pastatyta panaši katedra Montefjaskonėje, Lacijuje, Italijoje.
„Renesanso laikų katedra, kurią tyrėme, buvo statoma horizontaliais plytų sluoksniais, tarp kurių buvo klojamos vertikalios plytos, tarsi žuvies žvynai. Šios vertikalios plytos buvo paklotos pagal išlenkimą, geometrijoje vadinamą rombo įstrižaine“, – sakė S. Adriaenssens.
Esmė yra tai, kad horizontalios plytos, besislenkančios į vidinę kupolo konstrukcijos pusę, atsiremia į vertikalias plytas. Tokiu būdu plytos, taip sakant, užstringa.
„Vertikalios plytos yra panašios į knygų atramėles, tarp kurių dedamos knygos“, – paaiškino profesorė. Cementas net neturi tokios didelės reikšmės kupolo stabilumui statybos metu.
„Beje, žuvies šonkaulių motyvas buvo žinomas dar senovės romėnams, kurie tokio tipo statinius vadino „opus spicatum“, – aiškino S. Adriaenssens.
Tyrėja ir jos komanda atliko kompiuterinius skaičiavimus, remdamiesi, modeliavimu diskretinių elementų metodu (MDEM), kuriuo buvo tiriama sąveika tarp kiekvienos dalies, šiuo atveju plytos. MDEM atveju, kiekvienas atskiras elementas turi būti nuodugniai ištirtas.
„Kas nutiks su plyta, ją atrėmus į kitą, o jeigu pridėsite dar dvi ar tris plytas ir taip toliau? Kokios bus jėgos, koks bus reikalingas atsparumas? Tai labai kruopštus darbas“, – sakė Belgijos profesorė, kuri įgijo magistro ir daktaro laipsnius Jungtinėje Karalystėje.
S. Adriaenssens tiki, kad mums šie duomenys gali būti naudingi. Pagaliau, karkasinei statybai juk vis dar reikia pastolių ir klojinių. Tai kainuoja ir sukuria statybines atliekas.
„Tokiam karkasiniam statiniui, kaip kupolas, reikia iš pradžių jį suformuoti iš medienos, kuri tarnaus kaip atrama ir forma. Ant kupolo reikia pilti cementą ar kloti plytas. Tada medis pašalinamas ir tampa statybinėmis atliekomis“, – aiškino profesorė.
Dėl naujų duomenų apie kupolų statybą, šiam darbui ateityje, remiantis F. Bruneleskio filosofija, šiuolaikinės robotų technologijos gali būti naudojamos.
Pirmasis pavyzdys modernaus kupolo be atramų buvo pademonstruotas šiemet parodoje „The Anatomy of Structure“, Londono Ambikos galerijoje. Čia parodyta, kaip du robotai (vienas, imantis plytą, kitas – prilaikantis vietą, kur ji bus padėta), savarankiškai pastatė kupolą.
Stiklo plytų kupolas
Kupolo, kurį statė robotai, perdanga buvo skaidri, nes statytojai, konsultuojami Delfto technologijos universiteto, pasirinko stiklo plytas. Stiklas tinka apkrovoms išlaikyti. Vietoje cemento naudoti epoksidiniai klijai (dviejų komponentų).
Šiam mažam kupolui (3,6 x 6,5 m ir per 2 m aukščio) panaudotos iš viso 338 plytos. Tai nesulyginama su 4 mln. plytų F. Burneleskio kupole, tačiau principas tas pats. Tai įrodo, kad net modernūs statiniai gali būti pastatyti su moderniomis medžiagomis, remianti principu, plytas klojant, jungiant jas horizontaliai ir vertikaliai.
Šis naujas būdas siūlo daug galimybių, pvz., vietose, kurias sunku pasiekti ar kurios yra pavojingos arba esti miestuose, kur didelis eismo intensyvumas.
S. Adriaenssens norėtų tęsti tyrimus. Ji siekia sužinoti, ar yra kitokių principų, nei žuvies šonkaulių, kuriuos galima panaudoti karkasinei statybai be atramų. Ji taip pat įsivaizduoja, kad ateityje pastatus statys dronai. Tačiau problema, kad jie nepakelia didelio svorio ir nelabai tinka tiksliam darbui.
