Brobyggnadsmetoder: Varför är romerska broar så stabila?
Romersk arkitektur står i centrum för Europas visuella tjusning. Sofistikerade romerska konstruktioner har överlevt hundratals århundraden utan renovering och stått emot kristendomen, frankerna, erövringarna och till och med Boris Johnson.
Håller du minnet av hur stolt du var när du byggde den där bron i din sons Lego-stad? År 103 e.Kr. byggde den romerske ingenjören Apollodorus från Damaskus en 1,1 km lång bro av sten och trä. Trajanusbron var 19 meter från flodytan, 15 meter bred och kunde bära tyngden av hundratals romerska soldater. Den var bara några meter kortare än Sydney Harbour Bridge.
Image Credit: www.livius.org
Romanerna byggde många av västvärldens längsta byggnader. De var också den första civilisationen som byggde broar av betong. Några av dessa antika broar står nu som de gjorde den dag de byggdes. Detta är tack vare de strukturella innovationer som först användes av romarna. Och innovationer som så småningom bidrog till att forma dagens broteknik. Alcántara-bron är en sådan bro, som stått i Spanien sedan 104 e.Kr. Den romerske civilingenjören Caius Julius Lacer var mannen bakom bron. Hans grav står i närheten, med en gravskrift som lyder: ”Jag lämnar en bro för evigt i världens århundraden”. Han hade inte fel.
Varför är de så starka?
Det går ett rykte på nätet om att de romerska ingenjörer som ansvarade för byggandet av broarna var tvungna att stå under dem när ställningarna togs bort. Tydligen ledde skräcken inför att tonvis med sten och bråte skulle falla ner och krossa en till en ganska stram strukturell planering.
En mer trolig historia finns i romarrikets militära expansion. För att förbättra de romerska tillträdeslinjerna bildade imperiet gillen av skickliga arbetare och tänkare som delade idéer och byggprinciper. Dessa tidiga ingenjörsgillen gjorde viktiga upptäckter när det gällde strukturell utformning, material och de pelare som stödde broarnas ben.
The Voussoir Arch
Romanerna hade förbättrat den traditionella gångbron genom att skapa en bro som bibehöll sin strukturella integritet genom mitten. För att uppnå detta förlitade sig romarna inte på stålbalkar som löpte genom stenelementen, utan i stället på själva stenarnas draghållfasthet.
Bågens form gjorde det möjligt att sätta in tegelstenarna i en böjd vinkel tills de sammanfogades i bågens topp med en nyckelsten. Denna keystone var formad som en trapets som använde vikten av stenarna och betongen i bron för att pressa ihop de avsmalnande stenarna. Detta tryck bildade en struktur i bågen som krävde en enorm kraft för att brista. Där traditionella broar var som svagast i mitten var bågen som starkast.
Om det kändes som att läsa de faktiska instruktionerna som de romerska ingenjörerna gav sina arbetare år 100 e.Kr. kan du titta på videon nedan.
Pozzolana Cement
Bågen var en strukturell innovation inom byggnadsdesign. Men det var inte det enda som det romerska riket bidrog till byggandet. Romarna var också unika i de material de valde att bygga med. En naturlig cement som kallas pozzolana användes av romarna som murbruk för pirarna (benen) på deras broar. Inte bara sägs detta cement vara ekologiskt renare än dagens cementblandningar, utan det är också ett cement som växer sig starkare med tiden.
Pozzolana används fortfarande i vissa länder. Det tillverkas genom att kombinera två delar puzzolana (som är en typ av slagg som bildas naturligt från vulkanisk sten) med en del pulveriserad kalk. Redan på 300-talet f.Kr. använde romarna pozzolana i stället för sand i betong i sitt byggande. Detta gav deras konstruktioner en suverän styrka och stabilitet.
Cofferdams
Då inte alla broar som byggdes av romarna hade lyxen att bygga sina bryggor på land, använde romarna cofferdams där bryggorna skulle falla i ett vattendrag. Romarna använde kofferdammen som en tillfällig konstruktion som gjorde det möjligt att bygga en bropir i ett vattenutrymme.
Kofferdammarna som romarna använde var enklare än de som används i dagens byggande, men deras funktion är identisk. Först skulle romarna gräva en ring av timmerstockar i flodbädden. Därefter fyllde de luckorna mellan stockarna med lera för att göra dem vattentäta, innan de pumpade vattnet inifrån cirkeln av stockar. På den nyligen torra flodbädden byggde romarna pozzolana och stenpelare. När konstruktionen var klar avlägsnades ringen av stockar och pirarna stod kvar i flodbädden som genom magi.
Romanerna själva
Romanerna var en stolt och välmående civilisation. De snubblade inte bara över sina arkitektoniska bedrifter. Innan de fulländade broar hade de redan stulit och förbättrat några av grekernas bästa strukturella idéer. Romarna hade också en hög nivå av civilt hantverk och en militär bakgrund som hade en tillhörande förståelse för hur man byggde de starkaste befästningarna och murarna. Liksom de flesta tidiga civilisationer hade de inte heller några fackföreningar. Det betyder att de aldrig såg kostnader och arbetskraft som ett hinder när de skapade sina monolitiska strukturer.
.