A rendszer, ami több mint 1600 éve gátolja Velence elsüllyedését

Minden helyi lakos tudja, hogy Velence egy feje tetejére állított erdő.

Az 1605 éves város alapját milliónyi rövid fadúc képezi, amelyeket lefelé fordított heggyel vertek a talajba.

Ezek a facölöpök – vörösfenyőből, tölgyből, égerből, fenyőből, lucfenyőből és szilből - kevesebb mint egy métertől három és fél méterig terjedő hosszúságúak. Évszázadok óta tartják meg a kőpalotákat és magas harangtornyokat.

Ez egy igazi mérnöki csoda, amely a fizika és a természet erejét használja ki.

A legtöbb modern építményben vasbeton és acél végzi azt a munkát, amit ez a fordított erdő évszázadok óta. De erejük ellenére kevés mai alapozás bírná ki olyan hosszú ideig, mint Velencéé.

A velencei cölöpözési technika lenyűgöző a kifinomult geometria, az évszázadokon át tartó szívósság és a monumentális lépték miatt is. Senki nem tudja pontosan, hány millió cölöp van a város alatt, de csak a Rialto híd alapjában 14 000, szorosan elhelyezett tartófa található, míg a 832-ben épített Szent Márk-székesegyház alatt 10 000 tölgyfa van.

„Velencében születtem és nőttem fel" – mondta Caterina Francesca Izzo, a Velencei Egyetem környezetkémiai és kulturális örökség professzora. „Gyerekkoromban, mint mindenki más, tudtam, hogy a velencei épületek alatt a Cadore (Velence melletti hegyvidéki régió) fái vannak. De azt nem tudtam, hogy miként helyezték el ezeket a cölöpöket, hogyan számolták és verték le őket, és azt sem, hogy a battipalik (szó szerint „cölöpverők") munkája mennyire fontos volt. Még saját dalaik is voltak. Ez nagyon izgalmas műszaki és technológiai szempontból is."

Hogyan készült?

A cölöpöket a lehető legmélyebbre verték, a szerkezet külső szélétől haladva a középpont felé. Négyzetméterenként általában kilenc tartófát vertek a talajba spirál alakban.

A cölöpök fejét levágták, hogy egyenletes felületet kapjanak, amely a tengerszint alatt helyezkedett el.

A cölöpök tetejére keresztirányú faszerkezeteket helyeztek: zatteronikat (deszkák) vagy madieriket (gerendák). A harangtornyok esetében ezek a deszkák illetve gerendák akár 50 cm vastagok is lehettek. Más épületeknél ez a méret 20 cm vagy még kevesebb volt.

A tölgyfa bizonyult a legtartósabb anyagnak és ez volt a legértékesebb is. (Később a tölgyfát már csak hajóépítéshez használták, mert túl értékes volt ahhoz, hogy a sárba verjék.)

Erre a faalapra helyezték a munkások az épület kőből álló részét.

A Velencei Köztársaság hamar elkezdte védeni erdeit, hogy elegendő fa álljon rendelkezésre az építkezésekhez és hajóépítéshez.

„Velence találta fel az erdőgazdálkodást," magyarázta Nicola Macchioni, olasz Nemzeti Kutatási Tanács (CNR) bioökonómiai intézetének kutatási igazgatója.

Az első erdőgazdálkodási dokumentum Olaszországból 1111-ből származik, a Fiemme-völgyi községek szövetségétől (a Magnifica Comunità di Fiemme, ami Velencétől észak-nyugatra található). A dokumentumban részletes szabályok találhatóak arra vonatkozóan, miként lehet fákat kitermelni anélkül, hogy tönkretennék az erdőt.

Macchioni szerint ezeket az erdőgazdálkodási szabályokat már évekkel azelőtt használhatták, hogy írásba foglalták volna. „Ez magyarázat arra, hogy a Fiemme-völgyet ma is buja fenyőerdő borítja" – mutatott rá.

Ezzel szemben például az olyan országok, mint Anglia már a 16. század közepére faanyaghiánnyal küzdöttek, tette hozzá.

Velence nem az egyetlen város, amely facölöpökre épül, de vannak kulcsfontosságú különbségek, amelyek egyedivé teszik. Amszterdam szintén részben facölöpökre épült. Ott és sok más észak-európai városban a cölöpök egészen az alapkőzetig érnek, és hosszú oszlopként vagy asztallábként működnek.

„Ez rendben van akkor, ha az alapkőzet közel van a felszínhez," mondta Thomas Leslie, az Illinois-i Egyetem építészprofesszora. De számos olyan régió van, ahol az alapkőzet jóval mélyebben van, minthogy elérhessék a cölöpök. A Michigan-tó partján, ahol Leslie dolgozik, az alapkőzet akár 30 méter mélyen is lehet.

„Olyan nagy fákat pedig nehéz találni, ugye? Történetek vannak arról, ahogy az 1880-as években Chicagóban próbálták egymásra helyezni a fatörzseket, ami, ahogy el lehet képzelni, végül nem működött. Végül rájöttek, hogy a talaj és a cölöp közti súrlódásra lehet támaszkodni."

Az elv azon alapul, hogy minél több cölöpöt vernek a talajba, annál nagyobb súrlódás keletkezik a cölöpök és a talaj között, ami megerősíti az alapot. Leslie szerint az ötlet zsenialitása abban rejlik, hogy tulajdonképpen a fizika törvényeit használják ki. A szépsége pedig abban, hogy a talaj folyékony jellegét használják fel ellenállásként, ami megtartja az épületeket.

A technikai kifejezés erre - Leslie magyarázata szerint - az, hogy „hidrosztatikus nyomás", ami lényegében azt jelenti, hogy a talaj „megragadja" a cölöpöket, ha sokat és sűrűn vernek le egy helyre.

A velencei cölöpök valóban így működnek – túl rövidek ahhoz, hogy elérjék az alapkőzetet, és helyette a súrlódás tartja meg az épületeket. De ez az építési módszer még régebbre nyúlik vissza.

A technikát már az I. századi római mérnök és építész, Vitruvius is említette; a rómaiak víz alatti cölöpöket használtak hídépítéshez.

Kínában vízkapukat építettek súrlódásos cölöpökkel. Az aztékok is használták a módszert Mexikóvárosban, mígnem a spanyolok lerombolták az ősi várost, és katolikus katedrálist építettek a helyére – jegyezte meg Alexander Puzrin, a geomechanika és georendszerek mérnöki tudományának professzora a zürichi ETH egyetemen, Svájcban.

„Az aztékok sokkal jobban tudtak építkezni a saját környezetükben, mint később a spanyolok, akiknek most komoly problémáik vannak ezzel a metropolita katedrálissal [amelynek padlója egyenetlenül süllyed]."

Puzrin híres geotechnikai hibákról tart mesterkurzust az ETH-n.

„És ez az egyik ilyen hiba. Ez a mexikóvárosi katedrális, és Mexikóváros általában, egy szabadtéri múzeuma mindannak, ami az alapozásnál elromolhat."

Miért nem rohad el a fa?

Több mint másfél évezrednyi vízben töltött idő után Velence alapjai figyelemre méltóan ellenállóak maradtak. Azonban nem teljesen sérthetetlenek.

Tíz évvel ezelőtt a Padovai és Velencei Egyetemek csapata (erdészeti, mérnöki és kulturális örökség szakok) megvizsgálta a város alapjainak állapotát, kezdve a Frari templom harangtornyával, amelyet 1440-ben égerfa cölöpökre építettek.

A Frari harangtorony évente 1 mm-t süllyed építése óta, tehát összesen eddig 60 cm-t.

A templomokhoz és épületekhez képest a harangtornyok súlya kisebb felületen oszlik el, ezért gyorsabban és mélyebbre süllyednek – „mint egy tűsarkú cipő" – mondta Macchioni, aki részt vett a vizsgálatban.

Caterina Francesca Izzo is ott volt a terepen: fúrásokat végzett mintavételhez, templomok, harangtornyok alól gyűjtött faanyagmintákat, és elemezte ezeket. Mintákat gyűjtöttek a csatornák oldalából is, amelyeket éppen akkor eresztettek le és tisztítottak ki.

Mint elmondta, óvatosnak kellett lenniük, miközben a kiszárított csatorna alján dolgoztak, hogy elkerüljék az oldalsó csövekből időnként kiömlő szennyvizet.

A csapat megállapította, hogy az általuk vizsgált szerkezetekben a fa károsodott (rossz hír), de a víz, iszap és fa rendszere együtt mégis megtartja az egészet (jó hír).

Megcáfolták azt az elterjedt hiedelmet, hogy a fa nem rohad, mert oxigénmentes, azaz anaerob környezetben van, ugyanis a baktériumok oxigén nélkül is megtámadják a fát. De a baktériumok hatása sokkal lassabb, mint az oxigént igénylő gombáké és rovaroké. Ráadásul az apró lyukak, melyeket a baktériumok hoznak létre, megtelnek vízzel, így a facölöpök megőrzik alakjukat.

„Van okunk aggodalomra? Igen is, meg nem is, de mindenképpen érdemes folytatni az ilyen jellegű kutatásokat," állapította meg Izzo. A tíz éve történt mintavétel óta nem gyűjtöttek újabbakat, főként a logisztikai nehézségek miatt.

Nem tudni, hogy az alapok még hány száz évig bírják – fejtette ki Macchioni.

„Mindazonáltal [addig bírják], amíg a környezet változatlan marad. Az alapozási rendszer azért működik, mert fából, talajból és vízből áll."

A talaj oxigénmentes környezetet teremt, a víz ehhez hozzájárul és segít megőrizni a facölöpök alakját, míg a fa súrlódást biztosít. A rendszer összeomlana, ha a három elem közül bármelyik eltűnne.

„Elképesztően gyönyörű"

A 19. és 20. században a faanyagot teljesen felváltotta a cement az alapozásban. Az utóbbi években azonban újra megnőtt az érdeklődés a faépítészet iránt – beleértve a fa felhőkarcolók megjelenését is.

„Most ez az egyik legmenőbb építőanyag, és ennek jó oka van," jegyezte meg Leslie. A fa megköti a szenet, lebomlik biológiailag, és hajlékonyságának köszönhetően a leginkább földrengésálló anyagok között tartják számon.

*A cikkben szereplő illusztrációk művészi célokat szolgálnak, és nem tükrözik pontosan a Velence alatt található facölöpök valódi elrendezését, amelyek szorosan egymás mellett helyezkednek el, és nincsenek ágak rajtuk.

Ezt a cikket újságíróink írták és lektorálták, a fordításhoz mesterséges intelligencia által támogatott eszközök segítségét használták, egy kísérleti projekt részeként.

Szerkesztette: Pálfi Rita