Небоскребы древности. В Эфиопии исследовали руины многоэтажного дворца
В Йехе — одном из важнейших древних памятников Северной Эфиопии — монументальный дворец, датируемый примерно 800 годом до нашей эры, возможно, был значительно выше, чем позволяют судить его сохранившиеся руины.
Новое исследование конструктивных особенностей руин здания Грат-Беале-Гебри (Grat Beale Hebry) показывает, что его стены, армированные древесиной, могли выдерживать нагрузку в несколько этажей со значительным запасом прочности, пишет Arkeo News.
Дворец имел размеры примерно 60 на 60 метров и описывается исследователями как крупнейшее из известных дворцовых сооружений начала I тысячелетия до н. э. в Южной Аравии и Восточной Африке. Сохранились лишь части его первого этажа, однако численное моделирование показывает, что стены теоретически могли выдержать здание, значительно более высокое, чем предполагалось в рамках предложенной ранее восьмиэтажной реконструкции.
Исследователи уже более века пытаются понять истинные масштабы Грат Беале Гебри. Первые исследования начались в 1906 году, а раскопки 1970-х годов позволили выявить дополнительные детали планировки дворца и его монументального входа. С 2009 года в рамках совместного эфиопско-немецкого проекта была исследована значительная часть территории, что позволило реконструировать большую часть планировки комплекса и продемонстрировать, насколько грандиозным было это сооружение.
Здание располагалось на массивном подиуме высотой около шести метров. Его входной фасад был оформлен монументальным пропилоном с шестью монолитными колоннами из песчаника, широкой лестницей и высокими каменными дверными косяками. Высота колонн достигала примерно 10 метров, при этом толщина стен фундамента составляла около 2,20 метра, а стен первого этажа — примерно 1,90 метра. Лестница, обнаруженная внутри здания, служит еще одним веским свидетельством того, что дворец поднимался значительно выше уровня, сохранившегося до наших дней.
Эти свидетельства уже привели к выводу, что Грат-Беале-Гебри должен был состоять из нескольких этажей. Предварительные виртуальные реконструкции предполагали наличие пяти основных этажей и еще трех отступающих вглубь уровней над ними, образующих восьмиэтажное сооружение, ступенчатый силуэт которого напоминает монументальные здания, изображенные на древних южноаравийских наскальных и настенных росписях.
Однако в новом исследовании к этому вопросу подошли иначе. Вместо того чтобы выяснять, как, вероятно, выглядел дворец, исследователи задались вопросом, какую нагрузку на самом деле могла выдержать сохранившаяся система его стен. Ответ кроется в самой конструкции стен. Дворец Грат-Беале-Гебри не был возведен исключительно из бутовой кладки. Строители сочетали местный фонолит и глиняный раствор с тщательно размещенными деревянными балками, создав композитную систему стен, которая распределяла нагрузку как на каменную кладку, так и на древесину.
Балки, изготовленные из африканской оливы и Cordia africana, были обтесаны до прямоугольного сечения размером примерно от 21 до 28 сантиметров. Многие из них имели ширину или высоту около 24 сантиметров — повторяющийся размер, который, по мнению исследователей, может отражать базовый конструктивный модуль, использовавшийся во всем здании. Нижние слои древесины располагались вдоль стены, следующие — по ее длине, а за ними следовал еще один поперечный слой, образуя регулярный внутренний каркас.
Обгоревшие деревянные нагели, найденные среди обломков, свидетельствуют о том, что пересекающиеся балки были соединены между собой. Особенность системы, применявшейся в Йехе, заключается в том, что все эти балки были уложены горизонтально. В подобных древних стеновых конструкциях Южной Аравии часто сочетались горизонтальные и вертикальные деревянные элементы, тогда как строители в Грат-Беале-Гебри, по-видимому, нашли иное решение.
Сами породы древесины также могут многое рассказать о выборе, сделанном строителями. Структурное моделирование показало, что различия в свойствах древесины оказывали на удивление незначительное влияние на общую несущую способность. Поэтому исследователи полагают, что долговечность могла играть столь же важную роль, как и прочность: и африканская олива, и Cordia africana устойчивы к вредителям, повреждающим древесину, таким как термиты.
Для проверки конструкции дворца исследователи создали трехмерные модели репрезентативных участков его стеновой системы и проанализировали их методом конечных элементов — методом, широко применяемым в современном строительном проектировании. Моделирование учитывало неопределенность свойств камня, глины и древесины, не ограничиваясь допущением, что древние материалы вели себя каким-то одним, вполне предсказуемым образом. Результаты показали, что стены из бутового камня на глиняном растворе способны выдерживать нагрузку в несколько этажей, обладая значительным запасом несущей способности. Фактически, исследование подтвердило, что восемь этажей, предусмотренных в предыдущей виртуальной реконструкции, полностью соответствуют конструктивным возможностям стеновой системы.
Наиболее впечатляющий результат был получен при самом консервативном сценарии. Даже когда исследователи увеличили дополнительные нагрузки и использовали осторожные допущения относительно строительных материалов, модель показала, что система стен теоретически могла бы выдержать сооружение высотой до 16 этажей. Авторы подчеркивают, что это не означает, будто Грат-Беале-Гебри действительно имел высоту в 16 этажей; это означает, что сохранившаяся строительная система обладала гораздо большим вертикальным потенциалом, чем можно предположить, судя лишь по археологическим остаткам.
Археологические данные по-прежнему указывают на многоэтажный дворец, но, вероятно, не на такой, который достигал бы теоретического максимума модели. Расчеты показывают, что его стены были спроектированы с гораздо более высокой несущей способностью, чем требовалось бы для скромного малоэтажного здания.
Моделирование также помогает ответить на другой вопрос: почему столь массивное здание в итоге рухнуло? В древности дворец пострадал от катастрофического пожара, и в его кладке сохранилась обугленная древесина. Согласно результатам исследования, обычные конструктивные нагрузки вряд ли могут объяснить разрушение. Обе смоделированные секции стены продемонстрировали значительный запас несущей способности, что привело исследователей к выводу: разрушение конструктивной системы должно было быть вызвано каким-то исключительным событием. Очевидной причиной представляется разрушение вследствие пожара, поскольку горение древесины постепенно ослабляло бы внутреннее армирование, на которое опиралась кладка.
Таким образом, Грат-Беале-Гебри представляет собой нечто более интересное, чем просто свидетельство о значительной высоте. Его ценность заключается в инженерных решениях, скрытых внутри стен. Строители, работавшие почти 2800 лет назад, использовали сочетание камня, глины и тщательно уложенной древесины для создания конструкции, способной выдерживать нагрузки, которые, согласно данным современного структурного анализа, значительно превышали ранее предполагаемые значения.
Ранее NV Техно писал, что в 2020 году в Эфиопии обнаружили руины храма возрастом в тысячу лет. Стены древней христианской церкви были выявлены с помощью беспилотника в Дебре-Гергисе на севере Эфиопии группой археологов из Варшавского университета. Исследователи отмечали, что тогда дрон впервые был использован в столь масштабных археологических исследованиях в Эфиопии.
Сегодня от церкви в Дебре-Гергисе (что означает «Монастырь Георгия») на поверхности сохранились лишь большие каменные колонны, расположенные на вершине холма, возвышающегося над окружающей местностью.