Le piramidi egizie erano i grattacieli del loro tempo e sono rimaste in piedi per 5.000 anni. I moderni grattacieli saranno in grado di ripetere un'impresa del genere? Le prime crepe sono apparse ad aprile. Entro il 29 giugno 1995, una vasta rete di crepe si era diffusa sul soffitto del quinto piano di uno dei grandi magazzini più trafficati di Seoul. Poche ore dopo, dal tetto provenivano forti scoppi. Le crepe sono cresciute.
È stata convocata una riunione del consiglio di emergenza, ma il presidente ha categoricamente rifiutato di evacuare, adducendo la perdita di profitti. Poi ha lasciato l'edificio.
Alle cinque di sera il soffitto del quinto piano cominciò a sgretolarsi. Lo shopping è continuato come al solito fino a quando non è suonato l'allarme quasi un'ora dopo. Ma era troppo tardi. In primo luogo, il tetto è crollato, quindi sono stati sollevati i principali pilastri di supporto dell'edificio, a seguito dei quali l'intera ala meridionale dell'edificio è crollata nel seminterrato. 1.500 persone sono rimaste intrappolate - inclusa la figliastra del presidente - e 502 non ne sono mai uscite.
Il crollo dei grandi magazzini Samsung è un esempio di quanto possano essere fragili le strutture moderne. Anche con i materiali, le attrezzature e una conoscenza avanzata della fisica più recenti, questo edificio non è durato cinque anni, figuriamoci 5000.
Nel frattempo, le piramidi egizie hanno raccolto folle di spettatori per molti millenni. Terremoti, erosione, atti di vandalismo: le piramidi sono sopravvissute anche al crollo della civiltà e alla trasformazione del Sahara da pascolo lussureggiante al vasto deserto di oggi.
La Grande Piramide di Giza, costruita nel 2540 a. C., non ha eguali in termini di materiali, design e ingegneria, sia prima che dopo gli edifici. I turisti della Grecia antica percorrevano migliaia di chilometri per osservare i suoi blocchi, levigati al punto da essere descritti come brillanti; i nomi dei viaggiatori possono essere trovati scolpiti nelle pareti della piramide fino ad oggi.
Cleopatra viveva più vicino all'edificio più alto del mondo oggi - il Burj Khalifa - che a questa tomba monumentale. Quando gli ultimi mammut sono morti, aveva già 1000 anni.
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La piramide di Giza era il grattacielo del suo tempo, superando qualsiasi edificio del mondo, finché finalmente, circa 700 anni fa, fu costruita la Cattedrale di Lincoln. "Gli antichi egizi hanno creato - odio dirlo - una rampa di lancio per i morti per viaggiare verso il sole e le stelle", dice Donald Redford, che ha studiato le piramidi per quarant'anni.
Avanti veloce al 2016, dove abbiamo già coperto il cielo con grattacieli, torri dell'orologio e robot di 20 piani, e abbiamo in programma di costruire un edificio alto un chilometro e mezzo. Anche se non è ancora noto se possa essere costruito. Stiamo entrando nell'era dei grattacieli poiché sempre più persone viaggiano dai villaggi alle città affollate.
Questi edifici devono resistere a forze enormi per rimanere in piedi, inclusi fulmini costanti e venti che soffiano a 150 km / h, per non parlare dell'effetto costante della gravità. In alcune aree, è possibile aggiungere a questo elenco potenti terremoti. Qual è il segreto delle piramidi? Riusciranno i moderni grattacieli a sopravvivere?
In effetti, l'impressionante età delle piramidi non è un caso. Gli antichi egizi credevano che la vita dopo la morte sarebbe stata eterna e fecero grandi sforzi per mantenere bene anche le loro tombe. Il design delle piramidi è cambiato per migliaia di anni quando i loro costruttori hanno sperimentato materiali e architettura per soddisfare le loro ambizioni.
"Hanno sempre detto che era un edificio 'per l'eternità', 'per sempre e per sempre' - queste frasi erano costantemente nel loro vocabolario", dice Redford, attualmente alla Penn State University. Erano così sicuri delle loro capacità che "milioni e milioni di anni" sono stati inclusi nei nomi di molte piramidi.
Nonostante tutti i loro tentativi ed esagerazioni, gli egiziani non sapevano esattamente cosa stavano facendo, e questo era più un loro vantaggio che uno svantaggio. Per colmare le lacune nella comprensione delle leggi della fisica, le prime piramidi furono costruite tenendo conto di tutte le possibili fortificazioni. Sapevano dei pilastri, ma non sapevano di poter sostenere il tetto. Pertanto, sono stati aggiunti muri aggiuntivi per ogni evenienza.
Un'altra spiegazione è la sua enorme dimensione. Prendi la Grande Piramide, che è più una montagna artificiale che un edificio fatto di quasi sei milioni di tonnellate di roccia solida. Cinquemila anni non hanno senso, considerando che la pietra calcarea che compone i blocchi piramidali è stata nel terreno per circa 50 milioni di anni.
I grattacieli moderni, al confronto, sono efficientemente leggeri e intelligenti. Ci sono volute solo 110.000 tonnellate di cemento e 39.000 tonnellate di acciaio per costruire il Burj, che è sei volte l'altezza della Grande Piramide. “Hanno progettato edifici che dureranno per sempre, non una priorità oggi. Stiamo progettando edifici pratici in cui vivere , dice Roma Agrawal, un ingegnere civile che lavora all'edificio Shard a Londra.
Come le prime piramidi, la prima generazione di grattacieli potrebbe essere la più affidabile. Quando un aereo B-52 si schiantò contro l'Empire State Building nel 1945, l'edificio fu riaperto un paio di giorni dopo. "All'inizio del XX secolo, tutto era calcolato a mano, quindi gli ingegneri hanno aggiunto acciaio extra per ogni evenienza", afferma Agrawal. Sebbene l'Empire State Building sia grande la metà del Burj, pesa due terzi in più.
Oltre a tutti i soliti rischi, un edificio tra le nuvole ha il suo peso. Per sopravvivere fino al 7000 d. C., ovvero vivere finché sono vissute le piramidi, i grattacieli devono combattere pioggia, vento e temporali per migliaia di anni.
"Il vento è un problema particolare per gli edifici alti", afferma Bill Baker, ingegnere progettista di Burj. Quando il vento sfiora un oggetto aerodinamico, come un albero o un lampione, vortica in una raffica organizzata che gira intorno all'oggetto prima a sinistra, poi di nuovo a destra, poi di nuovo a sinistra, e l'oggetto oscilla a causa del cambiamento di direzione del vento. In caso di vento forte, il Burj può oscillare fino a un metro e mezzo in ogni direzione.
Il problema è che più è alto, più è veloce il vento. Per evitare che i grattacieli cadano - e le persone sopra per sbarazzarsi del mal di mare - gli ingegneri stanno progettando edifici di forma irregolare che ostruiscono il vento e distruggono la sua organizzazione. Da un punto di vista architettonico, l'edificio può sembrare un po 'troppo stravagante, ma i caratteristici profili seghettati di Burj e Shard sono più per la sicurezza che per la bellezza.
Anche un uragano non li scuoterà. "Se si tratta di un edificio normale, deve essere in grado di resistere a un uragano che si verifica una volta ogni 700 anni", afferma Baker. Edifici importanti come il Burj Khalifa saranno in grado di far fronte a eventi che si verificano una volta ogni diversi millenni.
E c'è anche un fulmine. Gli Emirati Arabi Uniti, dove si trova il Burj, subiscono circa 10 temporali all'anno. Un singolo fulmine di miliardi di volt può essere forte quanto un reattore nucleare. "Ero a Dubai durante un temporale e il Burj è come un parafulmine per l'intera città: i fulmini lo colpiscono ogni minuto", dice Baker.
Fortunatamente esiste una soluzione. Durante la costruzione, il guscio d'acciaio dell'edificio è legato insieme - ogni barra d'acciaio, ogni telaio della finestra - fino alla base. E funziona come una gigantesca gabbia di Faraday, un involucro protettivo simile alla rete metallica dei forni a microonde che mantiene i contenuti al sicuro limitandoli dall'elettricità. "Ho parlato con le squadre di lavoro dopo un temporale particolarmente potente e non hanno riscontrato alcun danno", afferma Baker.
Anche durante i terremoti, i grattacieli reggono molto bene. Più veloce è codardo, meglio è. Riguarda una cosa come la risonanza. Se il terreno trema a una frequenza che corrisponde alla velocità dell'oscillazione dell'edificio, oscillerà sempre più velocemente fino a quando non collasserà, possibilmente. "Gli edifici stretti impiegheranno più tempo a oscillare avanti e indietro - 11 secondi per Burj - quindi si muoveranno, ma non crolleranno", dice Baker.
Ma non è del tutto affidabile: così come rompiamo graffette, piegandole e piegandole ripetutamente, se l'acciaio viene disturbato troppo spesso, scoppierà.
Molto più pericolosa è l'acqua.
Negli anni '30, 96 dei 100 edifici più alti del mondo erano realizzati in acciaio. Oggi, la maggior parte degli edifici urbani sono costruiti in cemento armato con acciaio (cemento armato), che combina la resistenza alla trazione (capacità di resistere allo stiramento) del metallo e la resistenza alla compressione (capacità di resistere allo schiacciamento) della pietra.
Se conservato in un luogo asciutto, il cemento armato è un materiale straordinario che può durare per sempre. Ma nelle aree con un alto livello di sedimenti, gli acidi deboli nell'acqua reagiscono lentamente con il calcare nel cemento e lo portano a termine: nell'edificio compaiono ruggine e buchi di acciaio.
"Che le piramidi si trovino in un ambiente asciutto è incredibilmente importante", afferma Michelle Barsum, scienziata dei materiali presso la Drexel University di Philadelphia. Anche nel Sahara seccato dal sole, le prime piramidi caddero sotto le devastazioni dell'acqua.
Per molti anni si è creduto che gli egiziani alla fine lo capissero e imparassero a tagliare i blocchi con una vestibilità più stretta, ma come esattamente rimase un mistero. Poi, all'inizio degli anni 2000, qualcuno ebbe finalmente l'idea di studiare le rocce al microscopio ad alta risoluzione. Era Michel Barsum e notò che queste rocce non erano calcare naturale, ma piuttosto erano state modellate da una prima forma di cemento.
In qualità di esperto di ceramica - Barsum non aveva mai studiato le piramidi - non poteva resistere all'allettante prospettiva di scoprirlo con certezza. Nel profondo degli antichi blocchi, ha trovato indizi eloquenti: alghe microscopiche, diatomee, il cui guscio duro è stato parzialmente eroso dal cemento alcalino. "Circa il 90% della piramide è fatto di pietra scolpita, il resto è fuso", dice Barsum.
Gli egizi costruivano le loro pietre da quattro componenti principali: calcare, calce, acqua e fango. Reagiscono tra loro per formare un adesivo chimico. Soprattutto, con l'invecchiamento, l'adesivo ritorna al suo stato originale dei componenti, riconvertendo il cemento in pietra. "Ha un odore e sembra calcare naturale", dice Barsum.
Ma se il guscio di cemento principale del grattacielo è relativamente forte, il destino delle finestre al suo interno è meno trasparente. Il vetro pesa come il granito e ha la rigidità dell'alluminio; ci vorranno 10 tonnellate di pressione per schiacciare un centimetro cubo. Anche il mare impiegherà 50 anni di molatura per trasformare il vetro in ciottoli lisci colorati sulla spiaggia. Eppure il vetro non è perfetto. Può rompersi spontaneamente. Nessuno sa perché.
Anche con un doppio strato di vetro, se non mantenuto, la maggior parte delle finestre non durerà a lungo. "Il vetro non è particolarmente influenzato dall'ambiente, ma a causa delle vibrazioni del vento, dei temporali e di altre influenze, alla fine si rompe", afferma Konstantinos Tsavdaridis, scienziato dei materiali presso l'Università di Leeds.
Infine, il vetro finirà per defluire nella parte inferiore del telaio? Questa idea si basa sul fatto che le finestre medievali erano solitamente più spesse nella parte inferiore e che il vetro è, in effetti, un liquido estremamente viscoso: e per centinaia di anni il vetro può defluire nella parte inferiore del telaio.
Nel 1998, questa idea popolare è stata energicamente confutata da un gruppo di fisici, i quali hanno calcolato che ci sarebbe voluto del tempo "molto più lungo dell'età dell'universo" perché si verificasse un cambiamento evidente nel vetro a temperatura ambiente. Lo spessore irregolare del vetro antico era del tutto casuale: realizzare anche il vetro un paio di centinaia di anni fa non era così facile.
Quindi i moderni grattacieli possono far temere il tempo?
Bill Baker pensa di sì. “I materiali da costruzione sono abbastanza buoni oggigiorno. Tranne quei momenti in cui falliscono e se supportati.
Agrawal è d'accordo. "Se ti prendi cura di loro, perché no."
Secondo Konstantinos, le strutture in cemento dureranno più a lungo, poiché la ruggine che si forma nel cemento armato lo uccide. Ma Redford dubita che i nostri edifici dureranno abbastanza a lungo. Dopo tutto, queste sono strutture funzionali che semplicemente fanno il loro lavoro. Sarà più facile lanciarli. La maggior parte dei grattacieli verrà demolita prima di cadere. Dopo tutto, la Grande Piramide non era l'unico edificio straordinario 4.500 anni fa.
Si dice che il cosiddetto Labirinto fosse ancora più insolito. “Quando lo storico greco Erodoto lo vide, rimase senza fiato. Non poteva descrivere le dimensioni e il peso dei blocchi più grandi entrati nell'edificio , afferma Redford. Oggi non troverai un edificio del genere. Il labirinto fu saccheggiato e i suoi mattoni furono usati per costruire altri edifici. Se cammini per le strade del vecchio Cairo e studi le fondamenta di vecchi edifici, a volte puoi trovare iscrizioni geroglifiche proprio di quell'edificio.
Se non demoliamo i grattacieli, ad esempio a New York, e non cadono, al ritmo attuale di 7000 costruzioni ci saranno 10.000 edifici alti oltre 160 metri. Forse avremo qualcosa di cui essere orgogliosi. Perché siamo peggio degli antichi egizi?
ILYA KHEL
