Historia budownictwa
Historia budownictwa obejmuje wiele innych dziedzin, w tym inżynierię budowlaną , inżynierię lądową , rozwój miast i wzrost liczby ludności , które są powiązane z gałęziami technologii , nauki, historii i architektury . Pola pozwalają na analizę zarówno nowoczesnych, jak i starożytnych konstrukcji, a także konstrukcji , materiałów budowlanych i używanych narzędzi.
Budownictwo ewoluowało i podlegało różnym trendom na przestrzeni czasu, charakteryzującym się kilkoma kluczowymi zasadami: trwałością użytych materiałów, wzrostem wysokości i rozpiętości budynku, stopniem kontroli nad środowiskiem wewnętrznym i wreszcie energią dostępną dla procesu budowlanego .
Rozwój chronologiczny
Konstrukcja neolityczna
Neolit , znany również jako nowa epoka kamienia, był okresem mniej więcej od 9000 pne do 5000 pne, nazwany tak, ponieważ był to ostatni okres epoki przed rozpoczęciem obróbki drewna . Dostępne narzędzia zostały wykonane z naturalnych materiałów, w tym kości , skóry, kamienia , drewna, traw, włókien zwierzęcych i wody. Używano różnych narzędzi do cięcia, takich jak topór ręczny , siekacz , topór i celt , a także narzędzia do skrobania lub siekania, takie jak narzędzie do płatkowania oraz narzędzia do wbijania, przebijania, toczenia, ciągnięcia i dźwigni.
Materiały budowlane obejmowały kości, takie jak żebra mamuta , skóra , kamień, metal, kora, bambus, glina, tynk wapienny i inne. Na przykład pierwsze mosty wykonane przez ludzi były prawdopodobnie po prostu drewnianymi balami umieszczonymi w poprzek strumienia, a później drewnianymi torami . Oprócz życia w jaskiniach i schroniskach skalnych , pierwszymi budynkami były proste schronienia, namioty , takie jak tupiq Eskimosów , oraz chaty budowane czasem jako domy przeznaczone do zaspokojenia podstawowych potrzeb ochrony przed żywiołami, a czasem jako fortyfikacje dla bezpieczeństwa, takie jak crannog . Zostały zbudowane samowystarczalnie przez ich mieszkańców, a nie przez wyspecjalizowanych budowniczych, przy użyciu lokalnie dostępnych materiałów oraz tradycyjnych projektów i metod, które razem nazywane są architekturą wernakularną .
Najprostsze schrony, namioty, nie pozostawiają śladów. Z tego powodu to, co niewiele można powiedzieć o bardzo wczesnej budowie, jest głównie przypuszczeniami i opiera się na tym, co wiadomo o sposobie, w jaki koczowniczy łowcy-zbieracze i pasterze na odległych obszarach budują dziś schronienia. Brak metalowych narzędzi nałożył ograniczenia na materiały, które można było obrabiać, ale nadal możliwe było zbudowanie dość skomplikowanych kamiennych konstrukcji z pomysłowością przy użyciu technik murowania z suchego kamienia , takich jak Skara Brae w Szkocji, najbardziej kompletna wioska neolityczna w Europie. Pierwsze cegły mułowe , formowane rękami, a nie drewnianymi formami, pochodzą z okresu neolitu i zostały znalezione w Jerychu . Jedną z największych budowli tego okresu był neolityczny długi dom . We wszystkich przypadkach zrębowych i z bali w tych bardzo wczesnych kulturach podczas wykopalisk archeologicznych odkryto tylko najniższe części ścian i otwory po słupach , co sprawia, że rekonstrukcja górnych części tych budynków jest w dużej mierze hipotetyczna.
Architektura neolityczna rozciąga się od namiotu po megalit ( układ dużych kamieni) i architekturę wykutą w skale , która często jest świątynią, grobowcem i mieszkaniem. Najbardziej niezwykłą budowlą neolityczną w Europie Zachodniej jest ikoniczny megalit znany jako Stonehenge , uważany przez niektórych archeologów za prezentację metod budowy drewna, takich jak w woodhenge przełożonym na kamień, proces znany jako petryfikacja . Obecnie zrujnowane pozostałości to słupki i nadproża konstrukcji i obejmują masywne nadproża z piaskowca, które zostały umieszczone na słupkach nośnych za pomocą połączeń wpustowych i czopowych ; same nadproża są łączone stykowo za pomocą połączeń na pióro i wpust . [ potrzebne lepsze źródło ] Istnieją również dowody na prefabrykację konstrukcji kamieniarskiej; symetryczne geometryczne układy kamienia wyraźnie wskazują, że budowniczowie Stonehenge opanowali wyrafinowane metody geodezyjne . Neolityczne wioski wystarczająco duże, aby mieć cechy wiejskie i miejskie, nazywane są proto-miastami aby odróżnić je od miast zaczynających się od Eridu .
Galeria narzędzi neolitycznych
Człowiek za pomocą siekiery
Neolityczny kamienny topór z drewnianą rękojeścią.
Sierp do zbioru plonów i materiałów strzechą.
Różne narzędzia kościane z Chin
Młotek kostny z kultury ceramiki liniowej
Dłuto wykonane z kości, Sechseläutenplatz, Zurych
Sanki do przenoszenia ciężkich materiałów.
Wiertło do kamienia
Budownictwo z epoki miedzi i epoki brązu
Epoka miedzi to wczesna część epoki brązu . Brąz jest stopem powstałym z dodania cyny do miedzi, a mosiądz to miedź z cynkiem. Miedź weszła do użytku przed 5000 pne, a brąz około 3100 pne, chociaż czasy różnią się w zależności od regionu. Miedź i brąz były używane do tego samego rodzaju narzędzi, co kamień, takich jak siekiery i dłuta, ale nowy, mniej kruchy, trwalszy materiał lepiej tnie. Brąz odlano w pożądane kształty, aw przypadku uszkodzenia można go było ponownie odlać. Nowym narzędziem opracowanym w epoce miedzi jest piła . Inne zastosowania miedzi i brązu polegały na „utwardzaniu” ostrzy narzędzi, takich jak Egipcjanie, używając miedzianych i brązowych ostrzy do obróbki miękkiego kamienia, w tym wydobywania bloków i tworzenia architektury wykutej w skale.
W epoce brązu łuk wspornikowy zaczął być używany na przykład w grobowcach ulowych . Koło weszło do użytku, ale było powszechne dopiero znacznie później. Ciężkie ładunki przewożono na łodziach, saniach (prymitywnych saniach) lub na rolkach. Egipcjanie zaczęli budować kamienne świątynie słupowo-belkową, a Grecy i Rzymianie podążali tym stylem.
Konstrukcja z epoki żelaza
Epoka żelaza to okres kulturowy od około 1200 pne do 50 pne, w którym żelazo było szeroko stosowane jako narzędzia i broń. Żelazo nie jest dużo twardsze od brązu, ale po dodaniu żelaza węglowego staje się stalą , którą produkowano po około 300 roku pne. Stal może być hartowana i odpuszczana , tworząc ostrą, trwałą krawędź tnącą. Nowym narzędziem do obróbki drewna, na które pozwala użycie stali, jest strugarka ręczna .
Starożytna Mezopotamia
Najwcześniejsze budowle na dużą skalę, na których istnienie zachowały się dowody, znaleziono w starożytnej Mezopotamii . Mniejsze domostwa zachowały się jedynie w śladowych ilościach fundamentów, ale późniejsze cywilizacje budowały bardzo duże budowle w postaci pałaców, świątyń i zigguratów i przywiązywały szczególną wagę do budowy ich z trwałych materiałów, dzięki czemu bardzo znaczne części pozostały nienaruszone . O wielkich osiągnięciach technicznych świadczy budowa wielkich miast, takich jak Uruk i Ur . Ziggurat z Ur jest wybitnym budynkiem z tego okresu, pomimo poważnych prac rekonstrukcyjnych. Innym doskonałym przykładem jest ziggurat w Chogha Zanbil we współczesnym Iranie. Miasta stworzyły zapotrzebowanie na nowe technologie, takie jak odpływy ścieków zwierzęcych i ludzkich oraz brukowane ulice.
Dowody archeologiczne wykazały istnienie sklepień z cegły dwuspadowej , takich jak w Tell al-Rimah na terenach dzisiejszego Iraku.
Materiały
Głównym budulcem była cegła mułowa , formowana w drewnianych formach podobnych do tych używanych do wyrobu cegieł adobe . Cegły były bardzo zróżnicowane pod względem wielkości i formatu, od małych cegieł, które można było podnieść jedną ręką, po tak duże, jak duże płyty chodnikowe. Powszechne były zarówno cegły prostokątne, jak i kwadratowe. Zostały ułożone w praktycznie każdy możliwy wzór wiązania i użyte ze znacznym wyrafinowaniem. Na glinianych tabliczkach z późniejszych okresów zachowały się rysunki świadczące o tym, że budowle stawiano na ceglanych modułach. Do 3500 pne cegły wypalane wszedł do użytku, a zachowane zapisy wskazują na bardzo złożony podział pracy na odrębne zadania i zawody. [ potrzebne źródło ] Do budowy nawierzchni użyto wypalanych cegieł i kamienia .
Życiem w ogóle rządziły złożone rytuały, które rozciągały się na rytuały związane z stawianiem budynków i formowaniem pierwszych cegieł. Wbrew powszechnemu przekonaniu łuk nie został wynaleziony przez Rzymian, ale był używany w tych cywilizacjach. [ Potrzebne źródło ] Późniejsze cywilizacje Mezopotamii, zwłaszcza Babilon , a stamtąd Suza , rozwinęły glazurowaną cegłę w bardzo wysokim stopniu, dekorując wnętrza i na zewnątrz swoich budynków płaskorzeźbami z glazurowanej cegły, których przykłady przetrwały w muzeum archeologicznym w Teheranie, Luwrze Muzeum w Paryżu i Muzeum Pergamońskie w Berlinie.
Fragment Bramy Isztar (575 pne) przedstawiający wyjątkowo piękną glazurowaną cegłę z późniejszego okresu. Szkliwione cegły zostały znalezione od 13 wieku pne
Sklepienie z cegły dwuspadowej to typ znaleziony w Mezopotamii około 2000 roku pne.
Babilon , stanowisko archeologiczne w 1932 r., przed głównymi pracami rekonstrukcyjnymi podjętymi przez Sadama Husajna
Suszone cegły ułożone w stosy gotowe do wypalenia bez użycia pieca.
Egipska kamieniarka przedstawiająca ślady narzędzi i blokady motyli w świątyni Kom Ombo rozpoczęła się 180-145 pne
.jpg)
Starożytny Egipt
W przeciwieństwie do kultur starożytnej Mezopotamii, które budowały z cegły, faraonowie Egiptu budowali ogromne budowle z kamienia. Suchy klimat zachował wiele starożytnych budowli.
Materiały
z Adobe (wypalanej na słońcu cegły mułowej ) były używane do budowy budynków pomocniczych i zwykłych domów w starożytności i nadal są powszechnie stosowane na obszarach wiejskich Egiptu. Gorący, suchy klimat był idealny dla cegły mułowej, która ma tendencję do zmywania w deszczu. Ramesseum w Tebach w Egipcie (Luksor) stanowi jeden z najwspanialszych przykładów konstrukcji z cegły mułowej . Przetrwały również rozległe magazyny ze sklepieniami z cegły mułowej, wszystkie zbudowane ze spadzistymi kursami, aby uniknąć konieczności stosowania szalunków.
Najwspanialsze budowle zostały zbudowane z kamienia, często z masywnych bloków murowanych. Techniki używane do przenoszenia masywnych bloków używanych w piramidach i świątyniach były przedmiotem szeroko zakrojonej debaty. Niektórzy autorzy sugerowali, że większy może nie być ciętym kamieniem, ale wykonany z betonu. [ potrzebne źródło ]
Technologia
Chociaż Egipcjanie osiągnęli niezwykłe osiągnięcia inżynieryjne, wydaje się, że dokonali tego przy użyciu stosunkowo prymitywnej technologii. O ile wiadomo, nie używali kół ani kół pasowych. Transportowali masywne kamienie na duże odległości za pomocą rolek, lin i sań ciągniętych przez dużą liczbę robotników. Starożytnym Egipcjanom przypisuje się wynalezienie rampy , dźwigni , tokarki , piekarnika , statku , papieru , systemu irygacyjnego , okna , markizy , drzwi , szkło , forma gipsu paryskiego , łaźnia , zamek , szalofon , tkactwo , znormalizowany system miar , geometria , silos , metoda wiercenia w kamieniu , piła , siła pary , rysunki proporcjonalne , emaliowanie , fornir , sklejka , kratownica linowa , i więcej. Nie zachowały się żadne egipskie podręczniki, więc spekulowano, w jaki sposób kamienie zostały podniesione na duże wysokości i wzniesione obeliski. Większość teorii koncentruje się na wykorzystaniu ramp.
Imhotepowi , który żył około 2650-2600 pne, przypisuje się bycie pierwszym zarejestrowanym architektem i inżynierem.
Osiągnięcia
Piramidy robią wrażenie głównie ze względu na swoje ogromne rozmiary i oszałamiającą siłę roboczą , która musiała zostać wykorzystana do ich budowy. Największą jest Wielka Piramida w Gizie , która przez 3800 lat pozostawała najwyższą konstrukcją na świecie (patrz Lista najwyższych wolnostojących konstrukcji na świecie ). Związane z tym problemy inżynieryjne dotyczyły głównie transportu bloków, czasem na duże odległości, ich przemieszczania na miejsce i dokładnego ustawienia. Obecnie panuje powszechna zgoda co do tego, że wykwalifikowani robotnicy budowlani byli szanowani i dobrze traktowani, ale niewątpliwie do zapewnienia brutalnej siły potrzebna była bardzo duża liczba robotników.
Metody stosowane przy budowie piramid były przedmiotem wielu badań i dyskusji (patrz egipskie techniki budowy piramid ).
Wielka Piramida w Gizie , najwyższa budowla na świecie od ponad 3800 lat
Starożytna Grecja
Starożytni Grecy , podobnie jak Egipcjanie i mieszkańcy Mezopotamii, budowali większość swoich zwykłych budynków z cegły mułowej, nie pozostawiając po sobie żadnych śladów. Jednak wiele konstrukcji przetrwało, niektóre z nich są w bardzo dobrym stanie, chociaż niektóre zostały częściowo zrekonstruowane lub ponownie wzniesione w czasach nowożytnych. Najbardziej dramatyczne są świątynie greckie . Grecy dokonali wielu postępów technologicznych , w tym hydrauliki , spiralnych schodów , centralnego ogrzewania , urbanistyki , koła wodnego , dźwig i nie tylko.
Najstarszy rysunek konstrukcyjny znajduje się w świątyni Apolla w Didymie . Na niedokończonej kamiennej ścianie wytrawione były profile kolumn i gzymsów , a ściana nigdy nie została ukończona, więc rysunek nie został wymazany: rzadki wgląd w historię roboczych rysunków konstrukcyjnych.
Nie zachowały się żadne drewniane konstrukcje (dachy, podłogi itp.), więc wiedza o tym, jak zostały one połączone, jest ograniczona. Rozpiętości są w większości ograniczone i sugerują bardzo proste konstrukcje belkowe i słupowe obejmujące kamienne ściany. W przypadku dłuższych rozpiętości nie jest pewne, czy Grecy czy Rzymianie wymyślili kratownicę, ale Rzymianie z pewnością używali drewnianych wiązarów dachowych . Przed 650 r. p.n.e. słynne obecnie świątynie starożytnej Grecji były budowane z drewna, ale po tej dacie zaczęto budować z kamienia. Proces powtarzania konstrukcji drewnianej w kamieniu nazywany jest petryfikacją lub stolarką skamieniałą.
Wypalana glina ograniczała się głównie do dachówek i związanych z nimi dekoracji, ale były one dość skomplikowane. Dachówki umożliwiają niski kąt nachylenia dachu, charakterystyczny dla architektury starożytnej Grecji. Cegły wypalane zaczęto stosować z zaprawą wapienną . Bardzo widoczne budynki były kryte kamiennymi dachówkami, które naśladowały formę ich terakoty odpowiedniki. Podczas gdy późniejsze kultury miały tendencję do konstruowania swoich kamiennych budynków z cienkimi powłokami gotowych kamieni na rdzeniach z gruzu, Grecy mieli tendencję do budowania z dużych ciętych bloków, połączonych metalowymi klamrami. Był to powolny, kosztowny i pracochłonny proces, który ograniczał liczbę budynków, które można było zbudować. Metalowe skurcze często zawodziły z powodu korozji.
Konstrukcje budowlane wykorzystywały w większości prosty system belek i słupów bez sklepień i łuków, który opierał się na ścisłych ograniczeniach możliwych do osiągnięcia rozpiętości. Jednak Grecy zbudowali sklepienia krzyżowe , mosty łukowe i, wraz z Egipcjanami, pierwszy wieżowiec, latarnię morską w Aleksandrii , jeden z siedmiu cudów starożytnego świata .
Grecka matematyka była zaawansowana technicznie i jest pewne, że używali i rozumieli zasady działania bloczków , które umożliwiłyby im budowanie wysięgników i dźwigów do podnoszenia ciężkich kamieni na górne partie budynków. Ich umiejętności geodezyjne były wyjątkowe, co pozwoliło im określić niezwykle dokładne poprawki optyczne budynków, takich jak Partenon , chociaż zastosowane metody pozostają tajemnicą. Prostszą dekorację, taką jak żłobkowanie na kolumnach, pozostawiano po prostu do czasu przycięcia bębnów kolumn.
Starożytni Grecy nigdy nie opracowali mocnych zapraw murarskich, które stały się ważną cechą rzymskiego budownictwa.
Imperium Rzymskie
W uderzającym przeciwieństwie do poprzednich kultur, o rzymskim budownictwie wiadomo ogromną ilość. Zachowała się bardzo duża liczba, w tym kompletne nienaruszone budynki, takie jak Panteon, Rzym i bardzo dobrze zachowane ruiny w Pompejach i Herkulanum . Pierwszym zachowanym traktatem o architekturze jest Witruwiusz , który zawiera obszerne fragmenty dotyczące technik budowlanych.
Materiały
Wielkim osiągnięciem Rzymian w dziedzinie materiałów budowlanych było zastosowanie zaprawy wapiennej hydraulicznej zwanej cementem romańskim . Poprzednie kultury używały zapraw wapiennych, ale dodanie popiołu wulkanicznego zwanego pucolaną zaprawa twardnieje pod wodą. To dostarczyło im mocnego materiału do murowania masowego. Użyli cegły lub kamienia do zbudowania zewnętrznych warstw ściany, a następnie wypełnili wnękę ogromnymi ilościami betonu , skutecznie wykorzystując mur jako szalunek tracony (szalunek). Później użyli drewnianych szalunków, które usunięto w celu utwardzenia betonu.
Przykładem świątyni wykonanej z rzymskiego betonu w I wieku pne jest Świątynia Westy w Tivoli we Włoszech. Beton składał się wyłącznie z gruzu i zaprawy. Był tani i bardzo łatwy w produkcji, a jego użycie wymagało stosunkowo niewykwalifikowanej siły roboczej, co umożliwiło Rzymianom budowanie na niespotykaną dotąd skalę. Używali go nie tylko do murów, ale także do formowania łuków , sklepień kolebkowych i kopuł , które budowali na ogromnych rozpiętościach. Rzymianie opracowali systemy pustych garnków do wykonywania kopuł oraz wyrafinowane systemy ogrzewania i wentylacji w swoich łaźniach termalnych. [ potrzebny cytat ]
Rzymianie zastąpili brąz drewnem w wiązarach dachowych portyku Panteonu , który został oddany do użytku między 27 pne a 14 rne. Kratownice z brązu były wyjątkowe, ale w 1625 roku papież Urban VIII wymienił je na drewniane i przetopił brąz do innych celów. Rzymianie wytwarzali również dachówki z brązu.
Ołów był używany do pokrycia dachów oraz rur wodociągowych i kanalizacyjnych. Łacińska nazwa ołowiu to plumbum , stąd hydraulika . Rzymianie używali również szkła w budownictwie, używając kolorowego szkła w mozaikach i przezroczystego szkła do okien. Szkło zaczęło być dość powszechnie stosowane w oknach budynków użyteczności publicznej. Centralne ogrzewanie w formie hypocaustu , podłogi podniesionej ogrzewanej spalinami z kominka na drewno lub węgiel.
Organizacja pracy
Rzymianie mieli gildie handlowe. Większość budowli wykonali niewolnicy lub wolni ludzie. Wykorzystanie niewolniczej siły roboczej niewątpliwie obniżyło koszty i było jedną z przyczyn skali niektórych obiektów. Rzymianie kładli duży nacisk na niezwykle szybkie wznoszenie swoich budowli, zwykle w ciągu dwóch lat. W przypadku bardzo dużych struktur jedynym sposobem na osiągnięcie tego było zaangażowanie ogromnej liczby pracowników do wykonania zadania.
Technologia
Wynalazkami koła wodnego, tartaku i łuku byli Rzymianie. Rzymianie również zaczęli używać szkła do celów architektonicznych po około 100 roku n.e. i stosowali podwójne szyby jako szyby zespolone . Drogi rzymskie obejmowały drogi sztruksowe i utwardzone drogi, czasami wsparte na fundamentach tratwowych lub palowych i mostach. Witruwiusz podaje szczegóły wielu rzymskich maszyn. Rzymianie opracowali wyrafinowane drewniane dźwigi, które pozwalały im podnosić znaczne ciężary na duże wysokości. Wydaje się, że górna granica podnoszenia wynosiła około 100 ton. Kolumna Trajana w Rzymie zawiera jedne z największych kamieni, jakie kiedykolwiek podniesiono w rzymskim budynku, a inżynierowie wciąż nie są pewni, jak dokładnie to osiągnięto.
Listę najdłuższych, najwyższych i najgłębszych budowli rzymskich można znaleźć w Liście starożytnych zapisów architektonicznych . Rzymska pomysłowość budowlana rozciągała się na mosty , akwedukty i kryte amfiteatry . Ich prace kanalizacyjne i wodociągowe były niezwykłe, a niektóre systemy działają do dziś. Jedynym aspektem rzymskiej konstrukcji, na który zachowało się bardzo niewiele dowodów, jest forma drewnianych konstrukcji dachowych, z których żadna nie przetrwała w stanie nienaruszonym. Być może zbudowano trójkątne wiązary dachowe, co jest jedynym możliwym sposobem na zbudowanie ogromnych osiągniętych rozpiętości, z których najdłuższa przekracza 30 metrów (patrz Lista dachów starożytnej Grecji i Rzymu ).
Chiny
Chiny to kulturowe centrum Azji Wschodniej. Wiele dalekowschodnich metod i stylów budowlanych wyewoluowało z Chin. Słynnym przykładem chińskiej konstrukcji jest Wielki Mur Chiński , zbudowany między VII a II wiekiem pne. Wielki Mur został zbudowany z ubitej ziemi , kamieni i drewna, a później z cegieł i płytek na zaprawie wapiennej. Drewniane bramy blokowały przejścia. Najstarsze archeologiczne przykłady połączeń do obróbki drewna typu wpuszczanego i czopowego znaleziono w Chinach, datowane na około 5000 pne.
Yingzao Fashi to najstarszy kompletny podręcznik techniczny dotyczący chińskiej architektury. Chińczycy przestrzegali zasad państwowych przez tysiące lat, więc wiele starożytnych, ocalałych budynków zostało zbudowanych przy użyciu metod i materiałów nadal używanych w XI wieku. Chińskie świątynie to zazwyczaj drewniane ramy na ziemi i kamiennej podstawie. Najstarszym drewnianym budynkiem jest Świątynia Nanchan (Wutai) pochodząca z 782 r. n.e. Jednak chińscy budowniczowie świątyń regularnie odbudowują drewniane świątynie, więc niektóre części tych starożytnych budowli są w różnym wieku. Tradycyjne chińskie ramy drewniane nie używają kratownic, ale polegają tylko na nich konstrukcja słupowa i nadprożowa . Ważnym elementem architektonicznym są zestawy wsporników dougong . Pagoda Songyue to najstarsza ceglana pagoda pochodząca z 523 r. n.e. Został zbudowany z żółtych wypalanych cegieł układanych na zaprawie glinianej, z dwunastoma bokami i piętnastoma poziomami dachów. Most Anji to najstarszy na świecie kamienny segmentowy most łukowy z otwartymi spandrelami, zbudowany w latach 595–605 naszej ery. Most zbudowany jest z piaskowca połączonego na jaskółczy ogon, żelaznych spoin.
Większość (odrestaurowanych) odcinków Wielkiego Muru, które można zobaczyć dzisiaj, została zbudowana z cegieł i ciętych kamiennych bloków / płyt. Tam, gdzie cegły i bloki były niedostępne, jako lokalne materiały używano ubitej ziemi, nieoszlifowanych kamieni, drewna, a nawet trzciny. Drewno służyło do budowy fortów oraz jako materiał pomocniczy. Tam, gdzie nie wystarczało lokalne drewno, dostarczano je.
Sekcje Kamiennego Wielkiego Muru
Na obszarach górskich robotnicy wydobywali kamień do budowy Wielkiego Muru. Używając samych gór jako podstawy, zewnętrzna warstwa Wielkiego Muru została zbudowana z kamiennych bloków (i cegieł) i wypełniona nieoszlifowanym kamieniem i wszystkim innym dostępnym (jak ziemia i martwi robotnicy). [ potrzebne źródło ]
Sekcje Wielkiego Muru Glebowego
Na równinach robotnicy Wielkiego Muru wykorzystywali miejscową glebę (piasek, less itp.) i ubijali ją w zwarte warstwy. Odcinek Wielkiego Muru Jiayuguan w zachodnich Chinach został zbudowany głównie z zakurzonej gleby lessowej, uważanej za „najbardziej podatną na erozję glebę na planecie”. [ Ten cytat wymaga cytowania ]
Piaskowe (i trzcinowe / wierzbowe) sekcje Wielkiego Muru
Piasek nie skleja się, dlatego zastosowano go jako materiał wypełniający między warstwami trzciny i wierzby do budowy odcinków muru.
Zachodnie Chiny wokół Dunhuang to pustynia. Nowatorscy budowniczowie wykorzystali tam trzcinę i wierzbę przywiezioną z rzek i oaz do budowy mocnego muru. Fort Wielkiego Muru Jade Gate Pass (Yumenguan) został zbudowany z 20-centymetrowych warstw piasku i trzciny, osiągając imponującą wysokość 9 metrów.
Ceglane sekcje Wielkiego Muru
Wielki Mur dynastii Ming został w większości zbudowany z cegieł. Do budowy mocnego muru z cegieł używali zaprawy wapiennej. W pobliżu muru robotnicy budowali fabryki cegieł i cementu z lokalnych materiałów.
Średniowiecze
Średniowiecze Europy obejmuje okres od V do XV wieku naszej ery, od upadku zachodniego imperium rzymskiego do renesansu i dzieli się na okresy przedromańskie i romańskie.
Największymi projektami budowlanymi były fortyfikacje , zamki i katedry . Średniowiecze rozpoczęło się wraz z końcem ery rzymskiej i wiele rzymskich technik budowlanych zostało utraconych. Ale wydaje się, że niektóre rzymskie techniki, w tym użycie żelaznych belek pierścieniowych, zostały użyte w Kaplicy Palatyńskiej w Akwizgranie ok. 800 rne, gdzie uważa się, że budowniczowie z Królestwa Lombardii w północnych Włoszech przyczynili się do prac. Odrodzenie kamiennych budynków w IX wieku i romańskiego w architekturze rozpoczęło się pod koniec XI wieku. Godne uwagi są również kościoły słupowe w Skandynawii.
Materiały
.jpg)
Większość budynków w Europie Północnej była zbudowana z drewna do ok. 1000 AD. W Europie Południowej nadal dominowało drewno Adobe. Cegła była nadal produkowana we Włoszech przez cały okres 600–1000 ne, ale gdzie indziej rzemiosło cegielnicze w dużej mierze zanikło, a wraz z nim metody wypalania płytek . Dachy były w większości kryte strzechą. Domy były małe i skupione wokół dużej sali gminnej . Monastycyzm rozpowszechnił bardziej wyrafinowane techniki budowlane. Cystersi wymagane wyjaśnienie ] produkcji cegieł na tym obszarze [ z Holandii, przez Danię i północne Niemcy do Polski prowadząc do Backsteingotik . Cegła pozostawała najpopularniejszym prestiżowym materiałem na tych terenach przez cały okres. [ potrzebne źródło ] Gdzie indziej budynki były zazwyczaj z drewna lub tam, gdzie było to możliwe, z kamienia. Średniowieczne mury kamienne wzniesiono z ciętych bloczków po zewnętrznej stronie murów i wypełnienia gruzem, na słabych zaprawach wapiennych . Ciągłym problemem były słabe właściwości twardniejące tych zapraw, a osiadanie gruzu wypełnień romańskich i gotyckich ściany i filary nadal stanowią poważny powód do niepokoju.
Projekt
W średniowieczu nie było standardowych podręczników budowania. Mistrzowie rzemiosła przekazywali swoją wiedzę poprzez praktyki i z ojca na syna. Tajemnice handlowe były pilnie strzeżone, ponieważ były źródłem utrzymania rzemieślnika. Rysunki przetrwały jedynie z późniejszego okresu. Pergamin był zbyt drogi, aby mógł być powszechnie używany, a papier pojawił się dopiero pod koniec tego okresu. Modele były używane do projektowania konstrukcji i mogły być budowane w dużej skali. Szczegóły zostały w większości zaprojektowane w pełnym rozmiarze na podłogach śledzących, z których niektóre przetrwały.
Techniki
Budynki romańskie z okresu 600–1100 ne [ potrzebne wyjaśnienie ] były w całości kryte drewnem lub miały kamienne sklepienia kolebkowe, nakryte drewnianymi dachami. Gotycki styl architektoniczny ze sklepieniami , latającymi przyporami i ostrymi gotyckimi łukami rozwinął się w XII wieku, aw następnych stuleciach dokonywano coraz bardziej niesamowitych wyczynów konstrukcyjnych w kamieniu. Cienkie kamienne sklepienia i wysokie budynki zostały zbudowane zgodnie z zasadami uzyskanymi metodą prób i błędów. Awarie były częste, szczególnie w trudnych obszarach, takich jak przecinanie wież .
Kafar został wynaleziony około 1500 roku .
Osiągnięcia
Skala fortyfikacji i budowli zamkowych w średniowieczu była niezwykła, ale wybitnymi budowlami tego okresu były gotyckie katedry z cienkimi murowanymi sklepieniami i szklanymi ścianami. Znakomitymi przykładami są: katedra w Beauvais , katedra w Chartres , kaplica King's College i katedra Notre Dame w Paryżu .
renesans
Renesans we Włoszech, wynalezienie ruchomej czcionki i reformacja zmieniły charakter budownictwa . Ponowne odkrycie Witruwiusza miało silny wpływ. W średniowieczu budynki były projektowane przez ludzi, którzy je budowali. Mistrzowie kamieniarzy i stolarzy uczyli się ustnie i polegali na doświadczeniu, modelach i praktycznych zasadach, aby określić rozmiary elementów budowlanych. Witruwiusz jednak szczegółowo opisuje wykształcenie doskonałego architekta, który, jak powiedział, musi być biegły we wszystkich sztukach i naukach. Filippo Brunelleschiego był jednym z pierwszych przedstawicieli nowego stylu architektów. Zaczął życie jako złotnik i kształcił się w architekturze rzymskiej, studiując ruiny. Następnie zaprojektował kopułę Santa Maria del Fiore we Florencji.
Materiały
Główne przełomy w tym okresie dotyczyły technologii konwersji. Młyny wodne w większości zachodniej Europy były używane do piłowania drewna i przekształcania drzew w deski. Cegły używano w coraz większych ilościach. We Włoszech ceglarze byli zorganizowani w cechy, chociaż piece znajdowały się głównie na obszarach wiejskich ze względu na zagrożenie pożarowe oraz łatwą dostępność drewna opałowego i cegieł . Ceglarzom płacono zazwyczaj za cegłę, co dawało im zachętę do robienia ich za małych. W rezultacie ustanowiono ustawodawstwo regulujące minimalne rozmiary, a każde miasto utrzymywało środki, z którymi należało porównywać cegły. W stolarce dachowej do produkcji pasów i cięgien stosowano coraz więcej elementów ślusarskich. Żelazko zostało zamocowane za pomocą śrub z zamkiem błyskawicznym. Śrubę (i nakrętkę) z gwintem można było wykonać i można je znaleźć w zegarmistrzostwie w tym okresie, ale były one pracochłonne i dlatego nie były używane w dużych konstrukcjach. Pokrycie dachu było typowo z dachówki terakotowej. We Włoszech podążali za rzymskimi precedensami. W północnej Europie używano gładkich płytek. Kamień, jeśli był dostępny, pozostał materiałem z wyboru dla prestiżowych budynków.
Projekt
Odrodzenie idei architekta w okresie renesansu radykalnie zmieniło charakter projektowania budowlanego. Renesans przywrócił klasyczny styl architektury. Traktat o architekturze Leona Battisty Albertiego podniósł ten temat na nowy poziom, definiując architekturę jako coś godnego studiowania przez arystokrację. Wcześniej była postrzegana jedynie jako sztuka techniczna, odpowiednia tylko dla rzemieślnika. Wynikająca z tego zmiana statusu architektury, a co ważniejsze architekta, jest kluczem do zrozumienia zmian zachodzących w procesie projektowania. Renesansowy architekt był często artystą (malarzem lub rzeźbiarzem), który miał niewielką wiedzę na temat technologii budowlanej, ale dobrze rozumiał zasady projektowania klasycznego. Architekt musiał zatem dostarczyć rzemieślnikom szczegółowe rysunki przedstawiające rozmieszczenie różnych części. To właśnie nazywa się procesem projektowania, od włoskiego słowa oznaczającego rysunek. Czasami architekt angażował się w szczególnie trudne problemy techniczne, ale techniczną stronę architektury pozostawiono głównie rzemieślnikom. Ta zmiana w sposobie projektowania budynków miała fundamentalną różnicę w sposobie podejścia do problemów. Tam, gdzie średniowieczni rzemieślnicy zwykle podchodzili do problemu z myślą o rozwiązaniu technicznym, architekci renesansu zaczynali od pomysłu, jak powinien wyglądać produkt końcowy, a następnie szukali sposobu, aby to zadziałało. Doprowadziło to do niezwykłych skoków naprzód w inżynierii.
_-_Google_Art_Project_-_edited.jpg)
Postęp techniczny
Chęć powrotu do architektury klasycznej stwarzała problemy dla budowli renesansowych. Budowniczowie nie używali betonu, dlatego porównywalne sklepienia i kopuły musiały być replikowane w cegle lub kamieniu. Bez wątpienia w tych dziedzinach dokonano największych osiągnięć technicznych. Pierwszym dużym przełomem był projekt Brunelleschiego dotyczący kopuły kościoła Santa Maria del Fiore . Brunelleschi zdołał wymyślić sposób na zbudowanie ogromnej kopuły bez szalunku, opierając się zamiast tego na ciężarze cegieł i sposobie ich ułożenia, aby utrzymać je na miejscu, oraz kształcie kopuły, aby utrzymać ją w pozycji stojącej. Dokładny sposób zbudowania kopuły jest nadal przedmiotem dyskusji, ponieważ nie jest możliwe rozebranie kopuły w celu zbadania jej konstrukcji bez jej zniszczenia. Kopuła to podwójna powłoka, połączona żebrami, z szeregiem drewnianych i kamiennych łańcuchów wokół niej w odstępach, aby poradzić sobie z naprężeniami obręczy.
Kopuła Brunelleschiego została ukończona (do podstawy latarni) w 1446 r. Jej rozmiar wkrótce przewyższyła kopuła Bazyliki św. Piotra, zbudowana na latających rusztowaniach wspartych na gzymsach i zbudowana z dwóch kamiennych muszli.
XVII wiek
W XVII wieku narodziła się nowoczesna nauka, która miała ogromny wpływ na budownictwo w nadchodzących stuleciach. Główne przełomy nastąpiły pod koniec wieku, kiedy architekci-inżynierowie zaczęli wykorzystywać naukę eksperymentalną do określania formy swoich budynków. Jednak dopiero w XVIII wieku teoria inżynierii rozwinęła się na tyle, aby umożliwić obliczenie rozmiarów prętów. Konstrukcje z XVII wieku w dużej mierze opierały się na doświadczeniu, praktycznych zasadach i wykorzystaniu modeli w zmniejszonej skali.
Materiały i narzędzia
Największym przełomem w tym okresie była produkcja szkła , kiedy we Francji opracowano pierwsze odlewane szkło płaskie. Żelazo było coraz częściej stosowane w konstrukcjach. Christopher Wren użył żelaznych wieszaków do zawieszenia belek stropowych w Pałacu Hampton Court oraz żelaznych prętów do naprawy katedry w Salisbury i wzmocnienia kopuły katedry św. Pawła . Większość budynków miała kamienne popioły pokrywające rdzenie gruzu , połączone zaprawą wapienną. Przeprowadzono eksperymenty mieszania wapna z innymi materiałami w celu uzyskania zaprawy hydraulicznej, ale nadal nie było odpowiednika betonu rzymskiego. W Anglii, Francji i Republice Niderlandzkiej do wykonania szczegółowych i ozdobnych elewacji użyto cegieł ciętych i wykrojonych. Trójkątna więźba dachowa została wprowadzona do Anglii i używana przez Inigo Jonesa i Christophera Wrena.
Wiele narzędzi stało się przestarzałych dzięki nowoczesnej technologii, ale miernik linii , pion , kątownik stolarski , poziomica i kompas kreślarski są nadal w regularnym użyciu.
Metody
Pomimo narodzin nauki eksperymentalnej metody budowy w tym okresie pozostały w dużej mierze średniowieczne. Nadal używano tych samych typów dźwigów, które były używane w poprzednich stuleciach. Latające rusztowania były używane w katedrze św. Pawła w Anglii i na kopule Bazyliki św. Piotra w Rzymie, ale poza tym zachowano te same rodzaje drewnianych rusztowań, które były używane przed wiekami. Dźwigi i rusztowania zależały od drewna. Złożone systemy kół pasowych pozwalały na podnoszenie stosunkowo dużych ciężarów, a długie rampy służyły do wciągania ładunków na górne partie budynków.
XVIII wiek
W XVIII wieku rozwinęło się wiele idei, które narodziły się pod koniec XVII wieku. Architekci i inżynierowie stawali się coraz bardziej profesjonalni. Nauki eksperymentalne i metody matematyczne stawały się coraz bardziej wyrafinowane i stosowane w budynkach. Jednocześnie wraz z narodzinami rewolucji przemysłowej nastąpił wzrost wielkości miast oraz wzrost tempa i ilości budownictwa.
Materiały
Główne przełomy w tym okresie dotyczyły użycia żelaza (zarówno odlewanego, jak i kutego). Żelazne kolumny były używane w projektach Wrena dla Izby Gmin i były używane w kilku londyńskich kościołach z początku XVIII wieku, ale wspierały one tylko galerie. W drugiej połowie XVIII wieku zmniejszające się koszty produkcji żelaza pozwoliły na wznoszenie ważniejszych elementów inżynierii żelaznej. Żelazny Most w Coalbrookdale (1779) jest szczególnie godnym uwagi przykładem. Budowa młynów na dużą skalę wymagała budynków ognioodpornych, a żeliwo było coraz częściej stosowane w kolumnach i belkach do przenoszenia ceglanych sklepień na podłogi. Luwr w Paryżu szczycił się wczesnym przykładem dachu z kutego żelaza. Do produkcji narzędzi używano stali, ale nie można było jej wyprodukować w ilościach wystarczających do wykorzystania w budownictwie.
Produkcja cegieł znacznie wzrosła w tym okresie. Wiele budynków w całej Europie było zbudowanych z cegły, ale często pokrywano je tynkiem wapiennym, czasem wzorzystym imitującym kamień. Sama produkcja cegieł niewiele się zmieniła. Cegły formowano ręcznie i wypalano w piecach nie różniących się od tych, które stosowano przed wiekami. Terakota w postaci kamienia Coade była używana jako sztuczny kamień w Wielkiej Brytanii.
XIX wiek: rewolucja przemysłowa
Rewolucja przemysłowa przejawiała się w nowych rodzajach urządzeń transportowych , takich jak koleje , kanały i drogi żwirowe . Wymagało to dużych nakładów inwestycyjnych . Nowe urządzenia budowlane obejmowały maszyny parowe , obrabiarki , materiały wybuchowe i miernictwo optyczne . Maszyna parowa w połączeniu z dwiema innymi technologiami, które rozkwitły w XIX wieku, piłą tarczową i gwoździami ciętymi maszynowo, doprowadziły do wykorzystania konstrukcja balonowa i upadek tradycyjnego szkieletu drewnianego .
Ponieważ stal była produkowana masowo od połowy XIX wieku, była używana w postaci dwuteowników i betonu zbrojonego . Szklane tafle również trafiły do masowej produkcji i z luksusu stały się przedmiotem pospolitym.
kanalizacja , która dała powszechny dostęp do wody pitnej i kanalizacji .
Od XIX wieku obowiązują przepisy budowlane , ze szczególnym uwzględnieniem bezpieczeństwa przeciwpożarowego .
XX wiek
Wraz z drugą rewolucją przemysłową na początku XX wieku windy i dźwigi umożliwiły wznoszenie wysokich budynków i drapaczy chmur , podczas gdy ciężki sprzęt i elektronarzędzia zmniejszyły potrzebną siłę roboczą. Inne nowe technologie to prefabrykacja i projektowanie wspomagane komputerowo .
Związki zawodowe powstały w celu ochrony interesów pracowników budowlanych oraz bezpieczeństwa i higieny pracy . Wprowadzono również środki ochrony osobistej , takie jak kaski i nauszniki , które stały się obowiązkowe w większości miejsc.
Od XX wieku rządowe projekty budowlane były wykorzystywane w ramach polityki stymulacji makroekonomicznej , zwłaszcza w okresie Wielkiego Kryzysu (patrz New Deal ). Aby uzyskać ekonomię skali , całe przedmieścia, miasta i miasta, w tym infrastruktura, są często planowane i budowane w ramach tego samego projektu (zwanego megaprojektem , jeśli koszt przekracza 1 miliard USD), takiego jak Brasília w Brazylii i Million Program w Szwecji.
Pod koniec XX wieku ekologia , oszczędność energii i zrównoważony rozwój stały się ważnymi zagadnieniami budownictwa.
Dyscyplina akademicka
Nie ma ustalonej dyscypliny akademickiej historii budownictwa, ale w tej dziedzinie pracuje coraz więcej badaczy i naukowców, w tym inżynierowie budowlani, archeolodzy, architekci, historycy technologii i historycy architektury . Chociaż temat ten był badany od renesansu, aw XIX wieku było wiele ważnych badań, w połowie XX wieku w dużej mierze wyszedł z mody. W ciągu ostatnich trzydziestu lat [ od? ] nastąpił ogromny wzrost zainteresowania tą dziedziną, która ma kluczowe znaczenie dla rosnącej praktyki konserwacji budynków.
Pierwsi pisarze
Najwcześniejszą zachowaną książką szczegółowo opisującą historyczne techniki budowlane jest traktat rzymskiego autora Witruwiusza , ale jego podejście nie było ani naukowe, ani systematyczne. Znacznie później, w okresie renesansu , Vasari wspomina o zainteresowaniu Filippo Brunelleschiego badaniem rzymskich technik budowlanych, chociaż jeśli napisał cokolwiek na ten temat, to nie przetrwało. W XVII wieku ilustracje Rusconiego do jego wersji Leona Battisty Albertiego traktat wyraźnie pokazuje konstrukcję rzymskich murów, ale starożytność skupiała się głównie na zrozumieniu jej proporcji i szczegółów, a architekci tamtych czasów zadowalali się budowaniem przy użyciu obecnych technik. Chociaż wczesne badania archeologiczne i prace topograficzne, takie jak ryciny Giovanniego Battisty Piranesiego, pokazują rzymską konstrukcję, nie były one wyraźnie analityczne i wiele z tego, co pokazują, jest wymyślone.
Studia dziewiętnastowieczne
W XIX wieku wykładowcy coraz częściej ilustrowali swoje wykłady obrazami technik budowlanych stosowanych w przeszłości i tego typu obrazy coraz częściej pojawiały się w podręcznikach budownictwa, takich jak Rondelet. Największe postępy poczynili jednak angielscy i francuscy (a później niemieccy) architekci, którzy próbowali zrozumieć, zapisać i przeanalizować budowle gotyckie. Typowe dla tego typu pisarstwa są prace Roberta Willisa w Anglii, Viollet-le-Duc we Francji i Ungewitter w Niemczech. Żaden z nich jednak nie próbował sugerować, że historia budownictwa reprezentuje nowe podejście do tematu historii architektury. Auguste Choisy był prawdopodobnie pierwszym autorem, który poważnie podjął się podjęcia takich badań.
Studia z początku XX wieku
Santiago Huerta Fernández zasugerował, że to modernizm, z naciskiem na wykorzystanie nowych materiałów, nagle zakończył zainteresowanie historią budownictwa, które zdawało się rosnąć w ostatnich kilku dekadach XIX wieku i wczesnych latach z dwudziestego. Wraz z pojawieniem się konstrukcji szkieletowych z betonu i stali architekci, którzy byli głównymi odbiorcami takich badań, nie byli już tak zainteresowani zrozumieniem tradycyjnej konstrukcji, która nagle okazała się zbędna. Tak więc w latach 1920-1950 publikowano bardzo niewiele. Odrodzenie zainteresowania archeologią rozpoczęło się wraz z badaniami budownictwa rzymskiego w latach pięćdziesiątych XX wieku, ale dopiero w latach osiemdziesiątych XX wieku historia budownictwa zaczęła wyłaniać się jako niezależna dziedzina.
Koniec XX wieku
Pod koniec XX wieku same konstrukcje stalowe i betonowe stały się przedmiotem badań historycznych. Towarzystwo Historii Budownictwa powstało w Wielkiej Brytanii w 1982 roku. [ nieudana weryfikacja ] Wydaje jedyne akademickie czasopismo międzynarodowe poświęcone temu tematowi, Construction History , dwa razy w roku. Międzynarodowy Kongres Historii Budownictwa odbywa się co trzy lata, a Pierwszy Międzynarodowy Kongres Historii Budownictwa odbył się w Madrycie w 2003 r. Następnie odbyły się edycje w Queens College, Cambridge, Anglia (2006), Cottbus (2009), Paryż (2012), Chicago (2015), Bruksela (2018) i Lizbona (2021).
Zobacz też
- Historia architektury
- Historia inżynierii budowlanej
- Historia zaopatrzenia w wodę i urządzeń sanitarnych
- Towarzystwo Historii Budownictwa
- Kalendarium architektury
