Перший хмарочос у світі міг з’явитися значно раніше, ніж вважалося раніше.
Стародавній палац в Ефіопії, збудований приблизно 2800 років тому, міг сягати 16 поверхів заввишки, як свідчить нове дослідження.
Грат Бе’аль Ґібрі в Єсі, споруджений близько 800 року до нашої ери, таким чином, міг бути вищим за будівлю Home Insurance Building у Чикаго, зведену у 1885 році, яку часто вважають першим хмарочосом у світі.
Дослідники використали сучасне комп’ютерне моделювання для вивчення Грат Бе’аль Ґібрі. Ця споруда була монументальним палацовим та адміністративним комплексом розміром приблизно 60 на 60 метрів.
Вона вже вважається найбільшою відомою палацоподібною спорудою початку першого тисячоліття до нашої ери на півдні Аравійського півострова та в Східній Африці.
Збереглися лише частини його першого поверху та масивного фундаментного подіуму, але археологічні дані давно свідчили про те, що він був побудований як багатоповерхова споруда.
Палац був збудований з місцевого дрібного каміння з фонолітових порід та глиняного розчину, укріпленого шарами дерев’яних балок.
На відміну від подібних будівельних систем на півдні Аравійського півострова, де деревину часто розташовували як горизонтально, так і вертикально, балки в Грат Бе’аль Ґібрі встановлювали виключно горизонтально.
Дослідники поставили собі за мету з’ясувати, чи могла ця незвичайна техніка витримати значну будівлю, реконструйовану за археологічними даними.
Використовуючи віртуальну тривимірну реконструкцію, інженери створили моделі методів скінченних елементів для двох репрезентативних секцій палацу: кута зовнішньої стіни та внутрішньої стіни з дверним прорізом.
Симуляції враховували невизначеність щодо механічних властивостей стародавнього каменю, глини та деревини.
Результати показали, що стіни мали значні структурні резерви. Попередні віртуальні реконструкції передбачали п’ять звичайних поверхів, увінчаних трьома терасованими поверхами. Новий аналіз показав, що ця восьмиповерхова реконструкція цілком вписувалася в теоретичну несучу здатність стін – і, можливо, навіть сягала 16 поверхів заввишки.
«Теоретично, можливих поверхів більше, ніж вісім, які раніше вважалися максимально можливою кількістю у віртуальній реконструкції», — пишуть дослідники під керівництвом Мартіна Дрішнера з Бранденбурзького технічного університету Котбус-Зенфтенберг. «У найгіршому випадку будівля могла бути заввишки 16 поверхів».
Вони додали, що це «консервативне припущення», оскільки «товщина стін насправді зменшується до верху, тим самим позитивно впливаючи на несучу здатність, оскільки навантаження стають нижчими, ніж були б при тій самій товщині стін».
Хоча результати не означають, що Грат Бе’аль Ґібрі фактично мав 16 поверхів, вони свідчать про те, що збережена система стін була здатна витримати значно більшу вагу, ніж та, що передбачалася реконструйованою будівлею.
Симуляції також дали несподіваний результат щодо деревини, вбудованої в кладку.
Варіації механічних властивостей деревини мали відносно невеликий вплив на загальну несучу здатність палацу.
Властивості кам’яно-глиняної кладки були набагато важливішими, а розрив при розтягуванні в кладці з глиняним розчином виявився критичним структурним обмеженням.
Археологічні дані, тим не менш, свідчать про те, що вибір деревини був навмисним.
Серед балок були ідентифіковані африканська олива та Cordia africana. Обидва типи деревини мають властивості, що включають стійкість до шкідників, таких як терміти.
Значна конструкція палацу дає додаткові докази його масштабу. Стіни першого поверху були товщиною близько 1,9 м, тоді як стіни фундаментного подіуму сягали приблизно 2,2 м.
Сам подіум мав висоту близько 6 м, тоді як монументальні кам’яні колони біля входу піднімалися приблизно до 10 м.
Інші археологічні особливості, включаючи сходову клітку, також свідчать про те, що будівля простягалася значно вище збереженого першого поверху.
Враховуючи значні структурні резерви, виявлені в симуляціях, дослідники зазначають, що для катастрофічного руйнування знадобилася б виняткова подія.
Цей висновок узгоджується з археологічними даними, які свідчать про те, що Грат Бе’аль Ґібрі був знищений руйнівним вогнем у давнину.
Дослідження свідчить про те, що будівельники в Єсі розробили ефективні будівельні техніки завдяки практичному досвіду та передачі технічних знань, що дозволило їм створювати монументальну архітектуру за століття до сучасної інженерії.