Piramida Mesir adalah gedung pencakar langit pada masanya - dan telah berdiri selama 5.000 tahun. Akankah gedung pencakar langit modern dapat mengulangi prestasi seperti itu? Retakan pertama muncul pada bulan April. Pada 29 Juni 1995, jaringan retakan besar telah menyebar di langit-langit lantai lima salah satu department store tersibuk di Seoul. Beberapa jam kemudian, ledakan keras terdengar dari atap. Retakan tumbuh.
Rapat dewan darurat diadakan, tetapi ketuanya dengan tegas menolak untuk mengungsi, dengan alasan kehilangan keuntungan. Lalu dia meninggalkan gedung.
Pada pukul lima sore, langit-langit lantai lima mulai runtuh. Belanja dilanjutkan seperti biasa hingga alarm berbunyi hampir satu jam kemudian. Tapi sudah terlambat. Pertama, atap runtuh, dan kemudian pilar pendukung utama bangunan diangkat, akibatnya seluruh sayap selatan bangunan runtuh ke ruang bawah tanah. 1.500 orang terjebak - termasuk putri tiri ketua - dan 502 tidak pernah keluar darinya.
Runtuhnya department store Samsung adalah contoh betapa rapuhnya struktur modern. Bahkan dengan bahan terbaru, peralatan dan pemahaman fisika tingkat lanjut, bangunan ini tidak bertahan selama lima tahun, apalagi 5.000.
Sementara itu, piramida Mesir mengumpulkan kerumunan penonton selama ribuan tahun. Gempa bumi, erosi, vandalisme - piramida bertahan bahkan dari runtuhnya peradaban dan transformasi Sahara dari padang rumput yang subur menjadi gurun yang luas saat ini.
Piramida Agung Giza - dibangun pada 2540 SM - tak tertandingi dalam material, desain, dan teknik, baik sebelum maupun sesudah bangunan. Turis Yunani kuno berjalan ribuan kilometer untuk melihat balok-baloknya, dipoles sampai pada titik di mana mereka digambarkan bersinar; nama-nama pelancong dapat ditemukan diukir di dinding piramida hingga hari ini.
Cleopatra tinggal lebih dekat dengan gedung tertinggi di dunia saat ini - Burj Khalifa - daripada ke makam monumental ini. Ketika mammoth terakhir mati, dia sudah berusia 1000 tahun.
Video promosi:
Piramida Giza adalah gedung pencakar langit pada masanya, melampaui bangunan manapun di dunia, hingga akhirnya, sekitar 700 tahun yang lalu, Katedral Lincoln dibangun. “Orang Mesir kuno menciptakan - saya benci mengatakannya - landasan peluncuran bagi orang mati untuk melakukan perjalanan ke matahari dan bintang,” kata Donald Redford, yang telah mempelajari piramida selama empat puluh tahun.
Maju cepat ke tahun 2016, di mana kami telah menutupi langit dengan gedung pencakar langit, menara jam dan robot 20 lantai, dan kami berencana untuk membangun gedung setinggi satu setengah kilometer. Meski belum diketahui apakah bisa dibangun sama sekali. Kita memasuki era gedung pencakar langit karena semakin banyak orang bepergian dari desa ke kota yang padat.
Bangunan-bangunan ini harus menahan kekuatan yang luar biasa agar tetap tegak, termasuk sambaran petir yang konstan dan angin yang bertiup dengan kecepatan 150 km / jam - belum lagi efek gravitasi yang konstan. Di beberapa daerah, gempa bumi yang kuat dapat ditambahkan ke daftar ini. Apa rahasia piramida? Bisakah gedung pencakar langit modern bertahan?
Faktanya, usia piramida yang mengesankan bukanlah suatu kebetulan. Orang Mesir kuno percaya bahwa kehidupan setelah kematian akan kekal, dan berusaha keras untuk menjaga makam mereka dengan baik juga. Desain piramida berubah selama ribuan tahun karena pembangunnya bereksperimen dengan bahan dan arsitektur yang sesuai dengan ambisi mereka.
"Mereka selalu mengatakan itu adalah bangunan 'untuk keabadian', 'selamanya' - frasa ini selalu ada dalam kosakata mereka," kata Redford, saat ini di Penn State University. Mereka begitu yakin dengan kemampuan mereka sehingga "jutaan dan jutaan tahun" dimasukkan dalam nama banyak piramida.
Terlepas dari semua upaya dan melebih-lebihkan mereka, orang Mesir tidak tahu persis apa yang mereka lakukan, dan ini lebih menguntungkan mereka daripada merugikan. Untuk mengisi celah dalam memahami hukum fisika, piramida pertama dibangun dengan mempertimbangkan semua kemungkinan benteng. Mereka tahu tentang tiang-tiang itu, tetapi tidak tahu apakah mereka bisa menopang atap. Oleh karena itu, dinding tambahan ditambahkan untuk berjaga-jaga.
Penjelasan lain adalah ukurannya yang sangat besar. Ambil contoh Piramida Besar, yang lebih merupakan gunung buatan manusia daripada bangunan yang terbuat dari hampir enam juta ton batu padat. Lima ribu tahun tidak masuk akal, mengingat batu kapur yang menyusun balok-balok piramida telah berada di dalam tanah selama kurang lebih 50 juta tahun.
Pencakar langit modern, sebagai perbandingan, sangat ringan dan cerdas. Hanya dibutuhkan 110.000 ton beton dan 39.000 ton baja untuk membangun Burj, yang tingginya enam kali tinggi Piramida Besar. “Mereka merancang bangunan yang akan bertahan selamanya - bukan prioritas saat ini. Kami merancang bangunan praktis untuk ditinggali,”kata Roma Agrawal, seorang insinyur sipil yang bekerja di gedung Shard di London.
Seperti piramida pertama, gedung pencakar langit generasi paling awal mungkin yang paling dapat diandalkan. Ketika sebuah pesawat B-52 jatuh ke Empire State Building pada tahun 1945, gedung tersebut dibuka kembali beberapa hari kemudian. “Pada awal abad ke-20, semuanya dihitung dengan tangan, jadi para insinyur menambahkan baja ekstra untuk berjaga-jaga,” kata Agrawal. Meskipun Empire State Building berukuran setengah dari Burj, beratnya dua pertiga lebih banyak.
Selain semua risiko yang biasa terjadi, sebuah bangunan di awan memiliki bobotnya sendiri. Untuk bertahan sampai 7000 M - yaitu, hidup selama piramida hidup - gedung pencakar langit harus melawan hujan, angin dan badai petir selama ribuan tahun.
“Angin adalah masalah khusus untuk gedung-gedung tinggi,” kata Bill Baker, insinyur desain Burj. Saat angin bertiup melewati objek yang ramping, seperti pohon atau tiang lampu, ia berputar menjadi satu hembusan terorganisir yang mengelilingi objek terlebih dahulu ke kiri, lalu kembali ke kanan, lalu ke kiri, dan karena perubahan arah angin, objek tersebut bergoyang. Saat angin kencang, Burj bisa berayun hingga satu setengah meter di setiap arah.
Masalahnya, semakin tinggi, semakin cepat anginnya. Agar gedung pencakar langit tidak jatuh - dan orang-orang yang tinggal di atasnya untuk menghilangkan mabuk laut - para insinyur merancang bangunan berbentuk tidak teratur yang menghalangi angin dan menghancurkan organisasinya. Dari sudut pandang arsitektural, bangunan itu mungkin tampak sedikit terlalu mewah, tetapi profil Burj dan Shard yang bergerigi khas lebih untuk keamanan daripada keindahan.
Bahkan badai pun tidak akan mengguncang mereka. “Jika itu adalah bangunan biasa, itu harus mampu menahan badai yang terjadi setiap 700 tahun sekali,” kata Baker. Bangunan penting seperti Burj Khalifa akan mampu mengatasi peristiwa yang terjadi setiap beberapa ribu tahun sekali.
Dan ada juga petir. Uni Emirat Arab, tempat Burj berada, mengalami sekitar 10 badai petir setahun. Satu sambaran petir miliaran volt bisa menjadi sekuat reaktor nuklir. “Saya berada di Dubai selama badai petir dan Burj seperti penangkal petir bagi seluruh kota - petir menyambar setiap menit,” kata Baker.
Untungnya, ada solusinya. Selama konstruksi, cangkang baja bangunan diikat menjadi satu - setiap batang baja, setiap bingkai jendela - sampai ke dasarnya. Dan berfungsi sebagai sangkar Faraday raksasa, selungkup pelindung yang mirip dengan jaring kawat pada oven microwave yang menjaga isinya tetap aman dengan membatasinya dari listrik. “Saya telah berbicara dengan kru pekerja setelah badai petir yang sangat kuat dan mereka belum melihat kerusakan apa pun,” kata Baker.
Bahkan selama gempa bumi, gedung pencakar langit bertahan dengan sangat baik. Semakin cepat dia pengecut, semakin baik. Ini semua tentang resonansi. Jika tanah bergetar pada frekuensi yang sesuai dengan kecepatan ayunan bangunan, ia mungkin akan berayun lebih cepat dan lebih cepat hingga runtuh, mungkin. "Bangunan sempit akan membutuhkan waktu lebih lama untuk bergoyang maju mundur - 11 detik untuk Burj - jadi mereka akan bergerak, tetapi tidak runtuh," kata Baker.
Tetapi tidak sepenuhnya dapat diandalkan: sama seperti kita mematahkan klip kertas, menekuk dan melepaskannya berulang kali, jika baja terlalu sering diganggu, baja akan meledak.
Jauh lebih berbahaya adalah air.
Pada tahun 1930-an, 96 dari 100 gedung tertinggi di dunia terbuat dari baja. Saat ini, sebagian besar bangunan perkotaan dibangun dari beton bertulang baja (beton bertulang), yang menggabungkan kekuatan tarik (kemampuan menahan regangan) logam dan kekuatan tekan (kemampuan menahan hancur) batu.
Saat disimpan di tempat yang kering, beton bertulang merupakan material luar biasa yang bisa bertahan selamanya. Tetapi di daerah dengan tingkat sedimen yang tinggi, asam lemah di air secara perlahan bereaksi dengan batu kapur di semen dan membawanya keluar - karat baja dan lubang muncul di gedung.
“Bahwa piramida berada di lingkungan yang kering sangatlah penting,” kata Michelle Barsum, seorang ilmuwan material di Universitas Drexel di Philadelphia. Bahkan di Sahara yang dijemur, piramida pertama jatuh di bawah kerusakan air.
Selama bertahun-tahun diyakini bahwa orang Mesir akhirnya menemukan jawabannya dan belajar cara memotong balok dengan ukuran yang lebih rapat, tetapi bagaimana tepatnya tetap menjadi misteri. Kemudian, di awal tahun 2000-an, seseorang akhirnya mendapat ide untuk mempelajari batuan di bawah mikroskop resolusi tinggi. Itu adalah Michel Barsum, dan dia melihat bahwa bebatuan ini bukanlah batu kapur alami, melainkan dibentuk dari bentuk awal semen.
Sebagai seorang ahli keramik - Barsum tidak pernah mempelajari piramida - dia tidak dapat menahan prospek yang menggoda untuk mencari tahu dengan pasti. Jauh di dalam balok-balok kuno, dia menemukan petunjuk yang sangat jelas: ganggang mikroskopis, diatom, yang cangkangnya yang keras terkikis sebagian oleh semen alkali. “Sekitar 90% piramida terbuat dari batu berukir, sisanya adalah cor,” kata Barsum.
Orang Mesir membuat batu mereka dari empat komponen utama: batu kapur, kapur, air, dan lumpur. Mereka bereaksi satu sama lain untuk membentuk perekat kimiawi. Yang terpenting, seiring bertambahnya usia perekat, ia kembali ke keadaan semula dari komponennya, mengubah semen kembali menjadi batu. “Baunya dan terlihat seperti batu kapur alami,” kata Barsum.
Namun jika cangkang beton utama gedung pencakar langit relatif kuat, nasib jendela di dalamnya kurang transparan. Kaca memiliki berat seperti granit dan memiliki kekakuan dari aluminium; dibutuhkan 10 ton tekanan untuk menghancurkan satu sentimeter kubik. Bahkan laut membutuhkan waktu 50 tahun penggilingan untuk mengubah kaca menjadi kerikil halus berwarna di pantai. Namun kacanya tidak sempurna. Itu bisa retak secara spontan. Tidak ada yang tahu kenapa.
Bahkan dengan kaca lapis ganda, jika tidak dirawat, kebanyakan jendela tidak akan bertahan lama. "Kaca tidak terlalu terpengaruh oleh lingkungan, tetapi karena getaran angin, badai petir, dan pengaruh lain, kaca akhirnya pecah," kata Konstantinos Tsavdaridis, ilmuwan material di Universitas Leeds.
Akhirnya, apakah kaca akhirnya akan mengalir ke bagian bawah bingkai? Ide ini didasarkan pada fakta bahwa jendela abad pertengahan biasanya lebih tebal di bagian bawah dan kaca sebenarnya adalah cairan yang sangat kental: dan selama ratusan tahun kaca dapat mengalir ke bagian bawah bingkai.
Pada tahun 1998, ide populer ini dengan keras dibantah oleh sekelompok fisikawan, yang menghitung bahwa akan membutuhkan waktu "lebih lama dari usia alam semesta" untuk setiap perubahan nyata pada kaca terjadi pada suhu kamar. Ketebalan kaca kuno yang tidak rata benar-benar acak - bahkan membuat kaca beberapa ratus tahun yang lalu tidaklah mudah.
Jadi, bisakah gedung pencakar langit modern membuat waktu takut pada mereka?
Bill Baker berpikir demikian. “Bahan bangunan cukup bagus akhir-akhir ini. Kecuali saat-saat ketika gagal, dan jika didukung."
Agrawal setuju. "Jika Anda merawat mereka, mengapa tidak."
Menurut Konstantinos, struktur beton akan bertahan lebih lama, karena karat yang terbentuk pada beton bertulang mematikannya. Tapi Redford meragukan bangunan kita akan bertahan cukup lama. Bagaimanapun, ini adalah struktur fungsional yang hanya melakukan tugasnya. Akan lebih mudah untuk membuangnya. Sebagian besar gedung pencakar langit akan dihancurkan sebelum jatuh. Bagaimanapun, Piramida Besar bukanlah satu-satunya bangunan menakjubkan 4.500 tahun yang lalu.
Yang disebut Labirin dikatakan lebih tidak biasa. “Ketika sejarawan Yunani Herodotus melihatnya, dia tersentak. Dia tidak bisa menggambarkan ukuran dan berat balok terbesar yang masuk ke dalam gedung,”kata Redford. Anda tidak akan menemukan gedung seperti itu hari ini. Labirin tersebut dijarah, dan batunya digunakan untuk membangun bangunan lain. Jika Anda berjalan di sepanjang jalan Kairo tua dan mempelajari dasar-dasar bangunan tua, terkadang Anda dapat menemukan prasasti hieroglif dari bangunan itu sendiri.
Jika kita tidak menghancurkan gedung pencakar langit, misalnya, di New York, dan gedung-gedung itu tidak jatuh, maka pada kecepatan konstruksi saat ini sebanyak 7000 akan ada 10.000 bangunan dengan tinggi lebih dari 160 meter. Mungkin kita punya sesuatu yang bisa dibanggakan. Mengapa kita lebih buruk dari orang Mesir kuno?
ILYA KHEL
