Багнюка, вода і деревина: ось на чому стоїть Венеція вже 1604 роки

Термін служби більшості сучасних будівель – приблизно 50 років, але є місто, майже не підвладне часу і стихіям. Це – Венеція, якій 25 березня виповнилося 1604 роки.

Місцеві називають її перевернутим лісом, оскільки вона побудована на фундаменті з мільйонів коротких дерев'яних паль, забитих у землю вістрям донизу.

Ці дерева - модрина, дуб, вільха, сосна, ялина і в'яз завдовжки від одного до трьох з половиною метрів - упродовж століть тримають кам'яні палаццо та високі дзвіниці, являючи собою справжнє чудо інженерної думки.

"Сучасні бетонні чи сталеві палі проєктують із гарантією до 50 років", - пояснює Олександр Пузрін, професор геомеханіки та геосистемної інженерії у швейцарській вищій технічній школі.

"Звісно, вони можуть прослужити довше, але стандарт - 50 років".

Сьогодні мало який фундамент може прослужити так довго, як у Венеції. Техніка венеційських паль зачаровує своєю геометрією, багатовіковою стійкістю й масштабами.

Ніхто точно не знає, скільки мільйонів опор утримують Венецію - тільки під мостом Ріальто їх 14 тисяч. А під фундаментом собору Святого Марка, зведеного 832 року, - 10 тисяч.

"Я народилася і виросла у Венеції", - розповідає професорка місцевого університету Катерина Франческа Іццо.

"У дитинстві, я, як і всі, знала, що наше місто стоїть на палях, привезених з Кадоре [гірський регіон поруч із Венецією]. Але я не знала, як розраховують їхню кількість, як встановлюють і забивають. Я також не знала, що баттіпалі (робітники, які забивали палі) робили це вручну за допомогою величезних молотів. Навіть із сучасними технологіями це залишається складним завданням".

Щоб підтримувати необхідний ритм під час роботи, баттіпалі співали стародавню пісню - протяжну ритмічну мелодію зі словами, які прославляли Венецію та проголошували смерть тогочасним ворогам - туркам.

Палі забивали якомога глибше, починаючи із зовнішнього краю конструкції й рухаючись до центру фундаменту, зазвичай забиваючи по дев'ять стовпів на квадратний метр у формі спіралі.

Потім їхні верхівки відпилювали, щоб отримати рівну поверхню, яка б розміщувалась нижче рівня моря.

Зверху клали поперечні дерев'яні конструкції - zatteroni (дошки) або madieri (балки). Для дзвіниць ці балки або дошки були товщиною до 50 см. В інших будівлях їхня товщина становила 20 см чи навіть менше.

Найміцнішою деревиною був дуб, але він був також і найціннішою (пізніше його використовували тільки для будівництва кораблів).

На цей дерев'яний фундамент робітники вкладали кам'яну частину будівлі.

Венеція - не єдине місто, що стоїть на палях. Але вона має особливості, які роблять її унікальною.

Частково побудований на палях Амстердам. У ньому та в багатьох інших містах Північної Європи вони йдуть вниз на всю глибину – аж до ґрунтової основи, і працюють як довгі колони або як ніжки столу.

"Добре, якщо ґрунт близько до поверхні", - пояснює Томас Леслі, професор архітектури в Університеті Іллінойсу. Але в багатьох регіонах він так глибоко, що палі не можуть його дістати. На березі озера Мічиган у США, де працює Леслі, ґрунтова основа може бути на глибині 30 м.

"Знайти такі великі дерева - важко. У 1880-х роках у Чикаго намагалися поставити один стовбур на інший, але, як ви розумієте, з цього нічого не вийшло. Зрештою, архітектори зрозуміли, що може допомогти принцип тертя ґрунту".

В його основі лежить ідея укріплення шляхом забивання якомога більшої кількості паль, що приводить до значного тертя між ними і ґрунтом.

"Тут працює фізика, - каже Леслі - ви використовуєте плинну природу ґрунту для підтримки опору, щоб утримати будівлі".

Технічно це описує термін "гідростатичний тиск", який, по суті, означає, що ґрунт "стискає" палі, якщо їх щільно вставити в одному місці, каже Леслі.

Саме так працюють венеційські палі - вони надто короткі, щоб дістатись до ґрунтових порід, і натомість утримують будівлі завдяки тертю.

Але історія цього способу будівництва почалася не в Венеції, а значно раніше.

Про нього згадував ще античний інженер і архітектор Вітрувій, який жив у Римській імперії в другій половині I століття до н.е. Римляни використали занурені у води колоди для будівництва мостів.

За тим же принципом побудовані водні ворота в Китаї.

Ацтеки застосовували цю техніку в Мехіко, поки не прийшли іспанці, не зруйнували стародавнє місто та не побудували на його місці свій католицький собор.

"Ацтеки знали, як будувати у своїх природних умовах. І робили це значно краще за іспанців, у яких зараз величезні проблеми з їхнім столичним собором", – розповідає Пузрін.

"Цей собор у Мехіко та й сам Мехіко - наочний приклад архітектурних помилок".

Після більш ніж півтори тисячі років під водою фундаменти Венеції виявились напрочуд стійкими. Однак і вони не застраховані від пошкоджень.

Десять років тому група вчених з університетів Падуї та Венеції вирішила дослідити стан фундаменту міста, розпочавши з дзвіниці церкви Фрарі, збудованої 1440 року на вільхових палях.

Вони виявили, що дзвіниця з моменту її будівництва просідає на 1 мм щороку, загалом просівши на 60 см.

Порівняно з церквами та іншими будівлями, дзвіниці мають більшу вагу, розподілену на меншій поверхні, і тому просідають глибше й швидше, каже член дослідницької групи Маккіоні.

У всіх досліджених об'єктах деревина була пошкоджена, але конструкція при цьому трималася.

Вчені розвінчали поширену думку про те, що деревина під містом не гниє, оскільки перебуває в безкисневому, або анаеробному, стані. На жаль, бактерії атакують опори навіть при відсутності кисню. Але вони діють значно повільніше, ніж грибки й комахи, які без кисню існувати не можуть.

Крім того, вода заповнює спустошені бактеріями лакуни, даючи змогу дерев'яним палям зберігати свою форму.

Тож, хоч палі й пошкоджені, вся система з деревини, води та бруду тримається разом під сильним тиском і залишається стійкою впродовж століть.

Якщо так, то чи варто хвилюватися?

"І так, і ні, - каже Іццо. - потрібно продовжувати дослідження, адже останні зразки ми брали 10 років тому".

Невідомо, скільки ще сотень років прослужить фундамент, каже Маккіоні.

"Однак [це триватиме] поки не зміняться природні умови. Система фундаменту працює, бо складається з дерева, ґрунту і води".

Ґрунт створює безкисневе середовище, вода сприяє цьому і заповнює пустоти, а деревина забезпечує тертя. Без одного з цих трьох елементів система зруйнується.

У XIX і XX століттях під час будівництва фундаментів деревину повністю замінили на цемент.

Але в останні роки з'являються нові види надміцної деревини, з яких будуть навіть хмарочоси.

"Зараз це наймодніший матеріал, і на те є вагомі причини, - пояснює Леслі. - Деревина - біорозкладна, поглинає вуглець і завдяки своїй пластичності вважається одним з найбільш сейсмостійких матеріалів".

Венеція - не єдине місто з дерев'яними фундаментами, але "єдине [де техніку тертя використовували] масово, та яке збереглося до наших днів у своїй неймовірній красі", каже Пузрін.

Прадавні майстри не мали сучасних штучних матеріалів й технічних пристроїв, тому виявляли неабияку кмітливість і творчий підхід до справи.

"Там були люди, які не вивчали механіку ґрунту та геотехнічну інженерію, але вони створили те, про що ми можемо лише мріяти, і що проіснувало так довго. Це були дивовижні, інтуїтивні інженери, які робили все правильно, працюючи в особливих природних умовах".