iPon Cikkek

Csontok és tornyok

Dátum | 2015. 03. 18.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

Az Eiffel-torony napjainkban Párizs talán legismertebb építménye, és a város a világ minden részén ismert szimbóluma, építése idején azonban a kortársak jelentős része korántsem fogadta kitörő lelkesedéssel az tornyot. Léon Bloy egy tragikus utcai lámpához hasonlította, Paul Verlaine egy harangláb csontvázának titulálta, François Coppée szerint úgy néz ki, mint egy óriási tornatermi állvány: befejezetlen, összezavaró és deformált. Maupassant úgy vélte, hogy nevetségesen hat, hogy a torony alapja úgy néz ki, mintha egy gigantikus emlékmű talapzata lenne, de aztán elvékonyodik, akár egy gyárkémény.
Napjaink párizsi látogatói számára a torony formája elegánsnak, kecsesnek hat, és elválaszthatatlan a francia főváros látképétől. A kortárs kritikusok azonban egy befejezetlen, torz acélmonstrumnak látták, ami olyan szempontból nem meglepő, hogy egy teljesen új építészeti stílus egyik első termékéről van szó, és időbe telt, amíg azt megszokták, és értékelni tudták az emberek. Gustave Eiffel alkotása sok szempontból ma is rendkívül érdekes, hiszen tervezője egy olyan konstrukciót akart létrehozni, amely teljes kiterjedéséhez képest nagyon kevés anyagból áll, mégis rendkívül erős és tartós, és ezt sikerült is megvalósítania. Eiffel a korban meglepőnek számító húzása volt, hogy mérnöki mestermunkáját, a torony különleges belső szerkezetét nem rejtette el valamiféle borítás mögé, hanem közvetlenül megtekinthetővé tette, feltárva a konstrukció lényegét, vagyis azon szerkezeti fogásokat, amelyek saját csontjainkban is ott rejtőznek, lehetővé téve, hogy azok könnyűek, mégis nagy teherbírásúak legyenek. Hogy jobban megértsük Eiffel zseniális építményét, kezdjük egy érdekes kérdéssel. Képzeljük el, hogy a torony anyagát egy tömör gömbbe olvasztanánk össze. Vajon mekkora lenne ennek a gömbnek az átmérője? A válasz valószínűleg mindenki számára meglepő lesz: a 324 méter magas torony összes anyaga beleférne egy 12 méter átmérőjű fémgömbbe. Hogy még egy szemléletes példával éljünk, ha az Eiffel-torony anyagát egy akkora területre tömörítenénk össze, amekkora felett jelenleg áll az építmény, a kapott „fémtömb” magassága mindössze 6 centiméter lenne. Ha pedig elképzelnénk azt a legkisebb hengert, amelybe éppen beleférne a torony, az ezzel egyező térfogatú levegőmennyiség többet nyomna, mint a torony maga. Eiffel tehát egy olyan szerkezetet tervezett, amely több mint 120 éve ellenáll az elemeknek, ugyanakkor könnyebb, mint az őt körülvevő levegő. A torony titkának megfejtéséhez nem kell messzire mennünk, elég ha egy pillantást vetünk saját csontjainkra, pontosabban azok belsejére. Bár a csontok külsőre egyneműnek tűnnek, valójában nem azok. A legkülső, tömör réteg egy szivacsos belsőt takar. Ha külső réteget közelebbről is megvizsgáljuk, azt fogjuk látni, hogy ez apró hengerekből, úgynevezett oszteonokból áll össze, amelyek hossza nagyjából 10 milliméter, átmérője pedig 0,2 milliméter. A hengerek közepén egy csatorna fut, amely a csontszövet ereit és idegeit tartalmazza.
Az oszteonok koncentrikus körökbe rendeződött lemezekből épülnek fel, és ezen lemezek közt bújnak meg a csont sejtes összetevői. Maguk a lemezek azonban még kisebb egységekre, párhuzamosan futó rostokra bonthatók, amelyek még kisebb, három kollagénmolekula összecsavarodása révén létrejött szálakból állnak össze. A csont külső rétegeinek felépítése tehát kifejezetten fraktálszerű: a szerkezet kis nagyításon és nagyobb nagyításokon is nagyon hasonlóan fest. Ez a szerkezeti hierarchia – a csöveket olyan csövek alkotják, amelyeket szintén is kisebb csövek építenek fel – adja a csontszövet erejét és könnyűségét. A csont szivacsos állományát szintén hasonló rendezési elv jellemzi, ha egyre nagyobb nagyításokon vizsgáljuk meg, nagyon hasonlónak látjuk az egyes képeket. Hasonló struktúra jellemzi a bambuszt is. Ennek a gyorsan növő növénynek minél kevesebb anyagmennyiségből kell minél magasabbra törekednie, és közben nem szabad összeroppannia saját súlya alatt. A csőszerű felépítés nagyon hasznos ehhez, de ha közelebbről megvizsgáljuk a növény szerkezetét, rájövünk, hogy a cső falát is kisebb csövek építik fel, amelyek még kisebb rostokból és szálakból állnak össze. Ha a bambuszt a nanométeres tartományban vizsgáljuk meg, azt láthatjuk, hogy a kollagénhez nagyon sok szempontból hasonló, hosszú molekulából, a cellulózból épül fel.
Az Eiffel-torony tervezése során Eiffel hasonló szerkezetben gondolkozott, kolosszális méretekben valósítva meg a strukturális hierarchiát. Az torony maga mérnöki szakkifejezéssel élve egy úgynevezett rácsos tartó, amelynek „rácsai” maguk is kisebb rácsos tartókként állnak össze, és ezek még kisebb hasonló tartókból épülnek fel. A messziről látszó X-ek a struktúra minden alacsonyabb rendű szintjén is feltűnnek, vagyis a távolról egységes „gerendáknak” tűnő elemek is kisebb darabok X-eiből állnak össze. Hasonló szerkezeti elrendezést előszeretettel alkalmaznak például a hidak építése során is, ahol szintén lényeges szempont, hogy az építmény nagy teherbírású legyen, de minél kevesebbet nyomjon. A hidaknál ugyanakkor általában nem kell megküzdeni azzal a problémával, amellyel Eiffel rögtön szembesült, tudniillik, hogy a nagy magasságú építmény ne boruljon fel egy erősebb széllökésre. A könnyűségnek ugyanis az az ára, hogy a szél sokkal könnyebben képes megdönteni a szerkezetet, mint hogyha az egy tömör fémdarab lenne. Ennek elkerülésére szolgál a torony különleges alakja, a széles alap fölött egyre keskenyedő forma ugyanis kevésbé van kiszolgáltatva a szél erejének.
A jól megépített szerkezetek titka, hogy az esetlegesen nem kedvező módon fellépő erőket képesek olyan módon átirányítani, hogy azok ne károsítsák az építményt. Eiffel ezt maximálisan megértette. A torony alakja pontosan olyan módon lett kialakítva, hogy a szél forgatónyomatékát ellensúlyozza a torony saját súlyából eredő forgatónyomaték. A lábak görbületi íve úgy lett megtervezve, hogy bármely magassági pontot nézzük is, az ezen felül eső részeken a szél forgatónyomatéka és a toronyrész súlyereje egyensúlyt tartanak egymással. Eiffel tehát egy matematikai formula révén ötlötte ki azt az alakot, amely a legjobban ellenáll a szélnek, bár tény, hogy alaposan túlbiztosította építményét. A torony úgy lett kialakítva, hogy 4 kN/m2-es szélnyomásnak is ellen tudjon állni, holott az eddigi legnagyobb igénybevétel, amivel szembesülnie kellett 2,28 kN/m2 körül alakult, amikor 1999-ben 214 km/órás szélsebességet mértek az építmény környékén. Eiffelnek és munkatársainak tehát a torony tervezése során külön figyelmet kellett szentelniük annak, hogy hol milyen erők fognak hatni a szerkezetre. Ennek véghezvitele pedig elképzelhetetlen lett volna egy Carl Culmann nevű úriember nélkül, aki kitalálta a grafosztatikát, vagyis azt a grafikus módszer, amely révén ábrázolhatók az épületek egyensúlyát meghatározó erők. A történet ezen pontján pedig ismét vissza kell térnünk a csontokhoz, Culmann erők ábrázolására alkalmazott metódusának kidolgozásában ugyanis állítólag egy 1866-os bonctermi látogatás jelentette a legfontosabb fordulópontot.
A mérnök éppen egy daru tervein dolgozott, és közben korábbi terveket tekintett át, és amikor meglátta egy combcsont fejének metszetét. Culmann rájött, hogy a csont szivacsos állományának vonalai gyakorlatilag olyanok, mintha az arra ható erők grafikus ábrázolásai lennének, hiszen az anyag úgy rendeződik el, hogy a legnagyobb terhelésnek kitett részeken legyen belőle a legtöbb. És arra is rádöbbent, hogy mindez nagyon hasonlít annak a darunak az általa felvázolt terhelési ábrájára, amelyet éppen tanulmányozott. Culmann grafikus megközelítését, illetve annak továbbfejlesztett változatait a mai napig használják a mérnökök a tervezés során. A szakértő egyik tanítványa, Maurice Koechlin Eiffel közeli munkatársa volt, és ő volt az, aki elsőként vázolta fel a torony terveit azon szempontok alapján, amelyeket korábban Culmanntól megtanult. Amikor tehát a kortársak egy csontvázhoz hasonlították a tornyot, több szempontból is igazuk volt: a csontok rengeteget segítettek abban, hogy Párizs jelképe a mai napig létezhessen.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

6. arn
2015.03.18. 07:50
Szuper cikk
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
5. cheatergs
2015.03.18. 10:22
"...több mint 120 éve ellenáll az elemeknek..."
Azért nyilván cseréltek benne szerkezeti elemeket, már csak az anyagfáradás miatt, nem?

"...elég ha egy pillantást vetünk saját csontjainkra, pontosabban azok belsejére..."
Nem tudom nekem nem sikerült. Valaki meg tudta nézni a csontjai belső szerkezetét?

A bambusznál engem mindig elgondolkodtat, hogy ilyen vékony anyagokat hogy van bátorságuk többszáz méteres épületek vázának használni.
Emlékszem egy régi föci könyvben egy fotóra, amin egy távol-keleti építőmunkás fütyörészve (látszott a száján) fonogatta a bambuszvázat, amin ücsörgött. Mögötte a város madárlátképével.
Nekem első dolgom lett volna lefordulni olyan magasságból (azokról a vidikről nem is beszélek, ahol ejtőernyő nélkül mászkálnak építés alatt álló toronyházak daruin az önjelölt keménykedők).
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
4. Philo
2015.03.18. 10:50
Remek írás, érdekes téma.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. ChoSimba
2015.03.18. 13:54
Hát ezt a hengeres levegő ekvivalenciát nehezen akartam elhinni, de utánaszámoltam és tényleg. Besz@ráááás
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. kihaennem
2015.03.24. 14:50
hát kár hogy ne makkor jött erre rá amikor az első keresztszerkezetes fa hidakat építették. Amugy meg nem tudom mi hasonlit a combcsont metszetére. KB semmi köze hozzá
http://www.geretermeszetgyogyaszat.eoldal.hu/fenykepek/illusztracio-a-csontritkulashoz/kepek-a-csontritkulashoz/a-combcsont-metszete.-.html
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. oilboy
2015.03.25. 16:01
Ha pedig elképzelnénk azt a legkisebb hengert, amelybe éppen beleférne a torony, az ezzel egyező térfogatú levegőmennyiség többet nyomna, mint a torony maga. Ezen adatok alapján számolva: 89,44˘2 (m˘2)*pi*324(m)*1,2928 (kg/m³)=10.504.480,5kg=10.504 tonna abban az esetben, ha a levegő 0 Celsius-fok. 15 fok fölött már 10tonna alá süllyed (9.979t)
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!