Kuten jokainen kaupungin asukas tietää, Venetsia on ylösalaisin käännetty metsä.
Tämä 1604 vuotta vanha kaupunki lepää miljoonien lyhyiden puupaalujen varassa, jotka on lyöty maahan päistään alaspäin.
Nämä puut – mäntyjä, tammia, leppiä, kuusia, kuusia ja vaahteroita, joiden pituus vaihtelee 3,5 metristä alle metriin – ovat vuosisatojen ajan toimineet kivisten palatsien ja korkeiden kellotorneiden perustana, mikä on todellinen insinööritaidon saavutus, joka on kesyttänyt fysiikan ja luonnon voimat.
Useimmissa nykyaikaisissa rakennuksissa teräsbetoni ja teräs suorittavat saman tehtävän, jonka tämä ylösalaisin käännetty metsä on suorittanut vuosisatojen ajan. Mutta lujuudestaan huolimatta harvat nykyiset perustukset kestävät yhtä kauan kuin venetsialaiset.
”Nykyään betoni- tai teräspaalut suunnitellaan 50 vuoden takuulla”, selittää Alexander Puzrin, geomekaniikan ja geosysteemien insinööritieteen professori Zürichin teknillisessä korkeakoulussa.
Tietenkin ne voisivat kestää pidempäänkin, mutta talojen ja teollisuusrakennusten rakentamisessa standardi käyttöikä on 50 vuotta.
Venetsialaisen paalutekniikan geometria, vuosisatojen kestävyys ja mittakaava ovat kiehtovia.
Kukaan ei tiedä tarkalleen, kuinka monta miljoonaa paalua kaupungin alle on upotettu, mutta pelkästään Rialton sillan perustuksiin on upotettu 14 000 puupaalua, ja vuonna 832 jKr. rakennetun San Marcon katedraalin alla kasvaa 10 000 tammea.
Kuinka he tekivät sen
Paalut lyötiin mahdollisimman syvälle, alkaen rakenteen ulkoreunasta ja edeten kohti perustuksen keskustaa, yleensä yhdeksän paalua neliömetriä kohti spiraalimaisesti.
Sitten päitä sahattiin, jotta saatiin tasainen pinta, joka sijaitsi merenpinnan alapuolella. Päälle asennettiin poikittaiset puurakenteet – zatteroni (laudat) tai madieri (palkit).
Työntekijät asettivat rakennuksen kivet näille puupohjille.
Venetsian tasavalta alkoi nopeasti suojella metsiään varmistaakseen riittävän määrän puuta rakentamiseen ja laivoihin.
”Venetsia keksi metsätalouden”, selittää Nicola Macchioni, tutkimusjohtaja Italian kansallisen tutkimusneuvoston biotalouden instituutissa, viitaten puiden viljelyyn.
Venetsia ei ole ainoa kaupunki, jossa perustuksena on käytetty puupylväitä, mutta keskeiset erot tekevät siitä ainutlaatuisen.
Amsterdam on toinen kaupunki, joka on osittain rakennettu puupylväille. Täällä, kuten monissa muissakin Pohjois-Euroopan kaupungeissa, ne ulottuvat kallioiseen pohjaan ja toimivat pitkinä pylväinä tai pöydän jalkoina.
”Tämä on hyväksyttävää, jos kallio on lähellä pintaa”, sanoo Thomas Leslie, arkkitehtuurin professori Illinoisin yliopistossa.
Leslien kotipaikalla, Michiganjärven rannalla Yhdysvalloissa, kallioperän syvyys voi olla jopa 30 metriä.
”Ei ole helppoa löytää niin korkeita puita, eikö totta? Sanotaan, että Chicagossa yritettiin 1880-luvulla kasata puita päällekkäin, mutta kuten voitte kuvitella, yritys epäonnistui. Lopulta he tajusivat, että voidaan luottaa maaperän kitkaan.”
Periaatteen taustalla on ajatus maaperän vahvistamisesta lyömällä maahan mahdollisimman monta paalua, mikä lisää huomattavasti paalujen ja maaperän välistä kitkaa.
Tekninen termi tälle on hydrostaattinen paine, mikä tarkoittaa käytännössä sitä, että maaperä ”tarttuu” paaluihin, jos useita paaluja on tiukasti upotettu samaan paikkaan, Leslie selittää.
Venetsialaiset paalut toimivat juuri näin: koska ne ovat liian lyhyitä ulottumaan kallioiseen pohjaan, ne pitävät rakennukset pystyssä kitkan avulla. Mutta tämän rakennusmenetelmän historia ulottuu vielä kauemmas menneisyyteen.
Tämän tekniikan mainitsi roomalainen insinööri ja arkkitehti Vitruvius 1. vuosisadalla; roomalaiset käyttivät veteen upotettuja paaluja siltojen rakentamiseen, myös veden lähellä.
Kiinassa vesiportit rakennettiin myös riippuvien paalujen avulla. Atsteekit käyttivät niitä Meksikossa ennen espanjalaisten saapumista, jotka tuhosivat muinaisen kaupungin ja rakensivat sen tilalle katolisen katedraalin, Puzrin huomauttaa.
”Atsteekit tiesivät, miten rakentaa ympäristössään, paljon paremmin kuin myöhemmät espanjalaiset, joilla on nyt valtavia ongelmia tämän pääkaupungin katedraalin kanssa [jossa maaperä vajoaa epätasaisesti]”.
Puzrin johtaa ETH:n jatko-opiskelijoita, jotka tutkivat tunnettuja geoteknisiä katastrofeja. ”Ja tämä on yksi tällaisista katastrofeista. Tämä katedraali Meksikossa, ja Meksiko yleensä, on ulkoilmamuseo, jossa voi nähdä kaiken, mikä voi mennä pieleen sen perustuksissa.”
Miksi puu ei lahoa?
Vietettyään yli puolitoista tuhatta vuotta veden alla, Venetsian perustukset ovat osoittaneet hämmästyttävää kestävyyttä. Se ei kuitenkaan ole suojassa tuhoilta.
Kymmenen vuotta sitten ryhmä tutkijoita Padovan ja Venetsian yliopistoista (metsätalouden, tekniikan ja kulttuuriperinnön laitoksilta) tutki kaupungin perustusten kuntoa aloittaen Frari-kirkon kellotornista, joka rakennettiin vuonna 1440 leppäpaaluille.
Frarin kellotorni on laskenut 1 mm vuodessa rakentamisestaan lähtien, ja yhteensä se on laskenut 60 cm.
Verrattuna kirkkoihin ja rakennuksiin kellotornit ovat painavampia ja niiden paino jakautuu pienemmälle alueelle, minkä vuoksi ne vajoavat syvemmälle ja nopeammin, ”kuin korkokengän kantapää”, selittää Makkioni, joka oli mukana kaupungin perustuksia tutkineessa ryhmässä.
Ryhmä havaitsi, että kaikissa tutkituissa rakenteissa puu oli vaurioitunut (huono uutinen), mutta veden, lian ja puun seos piti kaiken yhdessä (hyvä uutinen).
He kumosivat yleisen harhakäsityksen, että puu ei lahoa kaupungin alla, koska se on anaerobista, eli hapettomassa tilassa. Bakteerit hyökkäävät puuta jopa ilman happea.
Bakteerien vaikutus on kuitenkin paljon hitaampaa kuin sienien ja hyönteisten, jotka toimivat hapen läsnä ollessa.
Lisäksi vesi täyttää bakteerien tyhjentämät solut, mikä auttaa puupinoja säilyttämään muotonsa.
”Onko syytä huolestua? Kyllä ja ei, mutta meidän kannattaa silti harkita tällaisen tutkimuksen jatkamista”, sanoo Izzo. Näytteiden ottamisen jälkeen kymmenen vuotta sitten uusia näytteitä ei ole otettu, lähinnä logististen rajoitusten vuoksi. On epäselvää, kuinka monta vuosisataa perusta kestää, sanoo Mackioni.
”Se kestää kuitenkin niin kauan kuin ympäristö pysyy muuttumattomana. Perusta toimii, koska se on tehty puusta, maaperästä ja vedestä.” Maaperä luo hapettoman ympäristön, vesi edistää sitä ja ylläpitää solujen muotoa, ja puu tarjoaa kitkaa.
”Uskomattoman kaunis”
1800- ja 1900-luvuilla puu perustuksissa korvattiin kokonaan sementillä. Viime vuosina uusi suuntaus puurakentamisessa on kuitenkin herättänyt yhä enemmän kiinnostusta, erityisesti puisten pilvenpiirtäjien ilmestymisen myötä.
”Se on nyt muodikas materiaali, ja siihen on hyvät syyt”, kommentoi Leslie.
Puu on hiilensitoja, se on biohajoava ja joustavuutensa ansiosta se on yksi maanjäristyskestävimmistä materiaaleista.
Venetsia ei ole ainoa kaupunki, jossa on puiset perustukset, mutta se on ”ainoa kaupunki [jossa kitkatekniikkaa käytettiin laajasti], joka on säilynyt nykypäivään asti ja on uskomattoman kaunis”, lisää Puzrin.
”Oli ihmisiä, jotka eivät opiskelleet maaperän mekaniikkaa tai geotekniikkaa, mutta silti he loivat jotain, josta voi vain unelmoida ja joka on säilynyt niin kauan.”
