|| डॉ. अभय खानदेशे

रोमन साम्राज्याच्या पराभवानंतर त्यांच्या बांधकाम पद्धतींनाही उतरती कळा लागली. भिंतीत आणि छतात नळ टाकून इमारत उबदार ठेवण्याचे तंत्रज्ञान मागे पडून पुन्हा मध्यवर्ती शेकोटीला सुरुवात झाली. लाकूड जाळण्याने होणारा धूर बाहेर जावा यासाठी वीटकामात बांधलेल्या धुराडय़ाचा (चिमणी) शोध लागला. या धुराडय़ातून पावसाचे पाणी आत येई. इमारत जितकी मोठी धुराडे तितके मोठे आणि पावसाचे पाणी जास्त प्रमाणात घरात येणार. मग लहान आकाराची अनेक धुराडे करण्यास सुरुवात झाली. मध्ययुगीन एकत्र कुटुंबाची विभक्त कुटुंबे व्हायला जी अनेक कारणे आहेत त्यात युरोपमध्ये धुराडय़ाचा लहान झालेला आकार, हे एक कारण समजले जाते.

१४ व्या शतकापर्यंत इमारतीचा आर्किटेक्ट आणि कारागीर एकच असत. फ्रान्समधील फ्लोरेन्सच्या चर्चपासून आर्किटेक्ट आणि ठेकेदार वेगवेगळे होण्यास सुरुवात झाली. १२९६ साली भूमिपूजन झालेल्या या चर्चचा आर्किटेक्ट होता गुईतो. जवळपास १४० वर्षे चाललेल्या या बांधकामाच्या ४२ मी. व्यासाच्या  डोमचं डिझाइन व बांधकाम केलं ब्रुनेलिस्की या शिल्पकाराने. तुलनेसाठी साधारण अध्र्या फुटबॉल मदानाच्या मापाचा. (फुटबॉल मदान कमीतकमी ९० मी. लांब व ४५ मी. रुंद असते) डोम, कमानी तर महत्त्वाचे, पण साधे बीमसुद्धा, अगदी आजही लाकडी वा लोखंडी साचे (फॉर्मवर्क) वापरून बनविले जातात. या साच्यात काँक्रीट, विटा, दगड, इ. भरून काही दिवसांनी ताकद आल्यावर साचे काढून टाकले जातात. ब्रुनेलिस्कीने एवढा मोठा डोम साचा न वापरता बनविला इ.स. १४३६ मध्ये. त्यासाठी एकास बारा या प्रमाणात या डोमची प्रतिकृती (मॉडेल) बनविली, मग त्याच्यावर चाचणी घेऊन आपलं डिझाइन सुरक्षित आहे हे सप्रमाण दाखवून दिलं. डोम जिथे खालील बांधकामावर किंवा पिलरवर टेकतो, तिथे मोठय़ा प्रमाणावर बा जोर  (आऊटवर्ड थ्रस्ट) येतो. हा थ्रस्ट सहन करण्यासाठी ब्रुनेलिस्कीने फक्त लोखंडी कडय़ा वापरून केलेली दगडांची गोलाकार रचना अत्यंत अचंबित करणारी आहे.

सहज म्हणून स्ट्रक्चरल इंजिनीअरिंगच्या पदव्युत्तर पदवी अभ्यासात, विद्यार्थ्यांचा कल शक्यतो प्लेट आणि शेल हा विषय टाळण्याकडे असतो. युनेस्कोचा जागतिक वारसा दर्जा मिळालेलं हे फ्लोरेन्सचं चर्च, आजही दिमाखात उभं आहे.  शंभर वर्षांनी मायकेल अँजेलोने रोममध्ये व्हॅटिकनसाठी बनविलेला डोम जवळपास याच मापाचा, पण जाडीला बराच कमी, लोखंडी साखळ्यांच्या तीन गोलाकार कडय़ा वापरून तयार केलेला. या कामाचे बहुतेक आराखडे (ड्रॉइंग) कागदावर बनविले आहेत.

अजून शंभरएक वर्षांनी ऑक्सफर्डचा गणिताचा प्राध्यापक रेन याने लंडन येथील सेंट पॉल चर्चसाठी असाच डोम बनविला. एकमेकांत गुंतलेले तीन शेल मिळून बनलेल्या, कॅटेनरी आकारातील, जवळजवळ ३४ मी. व्यासाच्या या डोमची संरचना, तपशीलवार गणिती आकडेमोड करून केलेली आहे. प्राध्यापकाची नोकरी सोडून हा सर रेन नंतर पूर्ण वेळ आर्किटेक्ट बनला. बांधकाम अंदाजे इ.स.१६७५ ते १७१०. म्हणजे शिवराज्याभिषेकापासून औरंगजेबाच्या मृत्यूपर्यंतचा काळ.

आंद्रे पॅलादिओ हा नवनिर्माण (रेनेसाँ) काळातील  अत्यंत नावाजलेला आर्किटेक्ट. इ.स.१५०८ मध्ये इटलीत जन्मलेला पॅलादिओ, याने बांधलेली अनेक चर्च, राजमहाल आणि अनेक सार्वजनिक इमारती आजही त्याच्या कलेची आणि बुद्धिमत्तेची साक्ष देतात. निसर्गरम्य, एकमेवाद्वितीय पाण्यावर तरंगणारे  शहर असा लौकिक असलेल्या व्हेनिसचा हा प्रधान आर्किटेक्ट. वित्रुविअस व त्याने लिहिलेल्या दहा पुस्तकांचा आपण मागे परिचय करून घेतला. या वित्रुविअसला आदर्श मानणाऱ्या पॅलादिओने स्वत:ही आíकटेक्चर या विषयावर चार पुस्तके लिहिली. पहिल्या पुस्तकात पाच वेगवेगळ्या बांधकामांच्या पद्धती (आपण घराणी म्हणूयात) तुस्कॅन, दोरिक, आयोनिक, कोरिंथन आणि कॉम्पोझिट याचं सचित्र वर्णन आहे. दुसऱ्या पुस्तकात शहरातील वैयक्तिक घरे तसेच खेडय़ातील जमीनदाराची गढीसदृश निवासस्थाने यांची माहिती आहे. तिसऱ्या पुस्तकात पूल, मोठी चच्रेस, रस्ते, चौक आणि बाजार, इ.चे आराखडे आणि बांधकाम कसे करावे ही माहिती तो देतो. चौथ्या पुस्तकात, प्राचीन रोमन काळातील देवळे आणि सार्वजनिक इमारतीची ओळख करून दिली आहे. या सर्व पुस्तकातील माहिती आणि चित्रे बहुतांशी त्याने केलेल्या कामांची आहेत. आजही उपलब्ध असलेली ही चारही पुस्तके मुळातून वाचण्याजोगी आहेत. त्रिकोणी ट्रस इ.स. चौथ्या शतकापासून वापरात होते हे मागच्या लेखांत आपण पाहिलं. पण ट्रसच्या प्रत्येक घटकाचा भार वाहण्यासाठी उपयोग कसा होतो हे शोधलं पॅलादिओने. सिमोन नदीवर बांधलेल्या पुलासाठी त्याने ३० मी. (१०० फूट) लांबीचे लाकडी ट्रस वापरले आहेत.

जगाच्या इतिहासातील अठराव्या शतकातील महत्त्वाची घटना म्हणजे युरोपमधील औद्योगिक क्रांती. या क्रांतीने समाजावर तसेच बांधकाम क्षेत्रावर र्सवकष परिणाम घडविले. कोळशाचा प्रथमच इंधन म्हणून वापर करण्यात येऊ लागला. स्वस्त इंधनामुळे मोठय़ा प्रमाणावर लोखंड निर्मिती सुरू झाली. लोखंड मुबलक प्रमाणात निर्माण होऊ लागल्याने नवीन यंत्राच्या शोधाला चालना मिळाली. त्यात अत्यंत उल्लेखनीय म्हणजे जेम्स वॅटचे वाफेवर चालणारे इंजिन. या इंजिनावर लोखंडाचे कारखाने उभे राहिले. (बहुतेकांना त्यावर रेल्वे धावली एवढीच ओळख असते.)  त्यातून बांधकामाला जास्त गरज असणारे गज, पट्टय़ा, साखळ्या, अँगल, इ. तयार होऊ लागले. इथे एक नोंद करावयास हवी. यापूर्वीही गज, साखळ्या बनविल्या जात होत्या. उदाहरण म्हणून चीनमधील मिंग राजवटीत बांधलेला लोखंडी साखळ्यांनी तोलून धरलेला लिऊटंग पूल. माओच्या जगप्रसिद्ध लाँग मार्चमध्ये या पुलावरच्या लढाईला विशेष महत्त्व आहे.(चीन पूल बांधकामात तज्ज्ञच. हाँगकाँगला जोडणारा ५५ किमीचा, जगातील सर्वात लांब समुद्रावरील पूल त्यांचाच.) रोमन राजवटीतील सेंट पीटर आणि सेंट पॉल चच्रेस अशा अनेक  बांधकामांत पूर्वीपासून लोखंडी सामान वापरले गेले होते. पण मोठय़ा प्रमाणावर आणि सार्वजनिकरीत्या वापर मात्र औद्योगिक क्रांतीमुळेच शक्य झाला. शक्तिशाली क्रेन शहरातून पुलाचे मोठे बीम उचलून नेताना लहान मुलेच काय, मोठी माणसे आजही आश्चर्याने पाहत असतात. लंडनमध्ये १७७८ मध्ये ७० फूट लांबीचा लोखंडी बीम असाच उचलून नेल्याची नोंद आहे. महाकाय क्रेन तर सोडाच, साध्या क्रेनही तेव्हा नव्हत्या.

समजा, लोखंडाचे सारख्याच वजनाचे, पण एक भरीव बार दुसरा पोकळ पाइप घेतले, (वजन सारखे असल्याने, पोकळ पाइपचा व्यास, भरीव बारपेक्षा जास्त असेल.) तर दोन्हीत कार्यक्षम कोण? हा अभियांत्रिकी परीक्षेतील हमखास प्रश्न. इ.स. १७९० मध्ये लोखंड कारखानदारांनी याचा शोध लावून पिलरसाठी पोकळ पाइप निर्माण करण्यास सुरुवात केली. सुरुवातीला, असे पोकळ पाइप व्यवहारात वापरावे म्हणून तत्कालीन आर्किटेक्टना काही प्रलोभने देऊ केल्याची नोंद मात्र सापडत नाही.

ओतीव लोखंडापासून (कास्ट आयर्न) इमारतीचे घटक बनविण्यास सुरुवात अठराव्या शतकाच्या अखेरीस झाली. औद्योगिक क्रांतीने जी अनेक क्षेत्रे खुली झाली त्यात एक म्हणजे कापड. कापडाच्या गिरण्या १८०० सालापासून मोठय़ा प्रमाणात उभारल्या गेल्या. पोकळ दंडगोलाकृती कास्ट आयर्न पाइप ३ मी. अंतरावर उभे करून त्यावर ४.५ मी. लांबीचे बीम टाकले जात. अशा अनेक फ्रेम वापरून कापड गिरणीचा हव्या त्या मापाचा सांगाडा बनवून घेत. या फ्रेम एकमेकांना विटांच्या कमानींनी जोडल्या जात. गिरणीच्या बाहेरील भागातील बीम कडेच्या वीटकामावर ठेवले जात. त्यामुळे लोखंडी  फ्रेमला बाजूंनी स्थिरता (लॅटरल स्टॅबिलिटी) प्राप्त होत असे. याच डिझाइनच्या कापड गिरण्या जणू मानदंड (स्टँडर्ड) असल्यासारख्या जवळपास, शंभर वर्षे कास्ट आयर्नपासून बांधल्या गेल्या. त्यात काही इमारती सात मजली इतक्या उंच होत्या.

यानंतर तंत्रज्ञानाचा पुढचा टप्पा होता स्वतंत्र लोखंडी फ्रेम, ज्यात कॉलम व बीम मिळून लॅटरल स्टॅबिलिटी देतील, वीटकाम फक्त बाजूची जागा भरून काढेल. १८३५ मध्ये बांधलेले लंडनमधील हंगरफोर्ड फिश मार्केट हे त्याचे पहिले रूप. आजही अति उंच इमारती सोडल्यास सर्व इमारतींची संरचना याच पद्धतीची असते. नियंत्रित वातावरणात झाडे वाढविण्यासाठी हरितगृहे (किंवा पॉलीहाउस) बांधली जातात. तापमान गरजेनुसार कमी-जास्त करून आणि कार्बनडाय ऑक्साइड वायूचे प्रमाण वाढवून खुल्या शेतीपेक्षा त्यात अनेक पटीत उत्पादन घेतले जाऊ शकते. याची सुरुवात १८४० मध्ये आर्किटेक्ट बर्टनने, लंडनमध्ये केऊ गार्डनला कास्ट आयर्नमध्ये बांधलेल्या हरितगृहाने झाली.

लंडनच्या सुप्रसिद्ध हाइड पार्क (इथल्या स्टेजवरून कोणालाही कुठल्याही विषयावर भाषण देता येते, तेही  देशद्रोही म्हणून शिव्या न खाता) मध्ये १८५१ च्या प्रदर्शनासाठी बांधण्यात आलेला क्रिस्टल पॅलेस सभामंडप, आजच्या मापानेसुद्धा महाप्रचंड. जवळजवळ ९०,००० चौरस मी. इतक्या आकारमानाचा. सोप्या शब्दात अंदाजे २० फुटबॉल मदाने मावतील एवढा. अवघ्या सहा महिन्यांत बांधला गेला. लोखंडाचे पूर्वनिर्मित (प्रीफॅब्रिकेटेड) आणि प्रमाणित लांबीचे भाग वापरून जवळपास १८५० फूट लांब इमारतीचे कॉलम कास्ट आयर्नमध्ये बनविले होते, तर २४ फूट, ४८ फूट आणि ७२ फूट लांब ट्रस रॉट आयर्नमध्ये तयार केले होते. चारही बाजूंनी पूर्ण काचा असलेला हा पॅलेस १९३६ पर्यंत अस्तित्वात होता. इंग्लंड आणि फ्रान्सचे संबंध त्या काळात अत्यंत मधुर (?) अर्थात फ्रेंचांनीसुद्धा तसाच लोखंड आणि काच वापरून प्रदर्शन हॉल बांधला, अर्थात लंडनपेक्षा मोठा.

कार्बनचं प्रमाण जास्त असल्याने कास्ट आयर्न, ताकदवान, भार वाहण्यास अत्यंत सक्षम, परंतु मुळात ठिसूळ (ब्रिटल). त्यामुळे आघात (इम्पॅक्ट) झाल्यास पटकन तडा जाणारे, पुन्हा हा तडा जोडणे जवळजवळ अशक्य. अशा कारणामुळे, त्याचा बांधकामातील वापर आज अत्यंत अल्प आहे. पण पाइप, वेगवेगळ्या यंत्राचे भाग यासाठी कास्ट आयर्नचा वापर होतो.

सेंट पँक्रास हे मध्य लंडनचं रेल्वेचं आंतरराष्ट्रीय टर्मिनस स्टेशन. इंग्लिश खाडीखालून जाणारी, लंडन-पॅरीस-ब्रसेल्स ही युरोस्टार रेल्वे येथूनच निघते. व्हिक्टोरियन पद्धतीचे आíकटेक्चर असलेल्या व छताला पूर्ण काचा बसविलेल्या या स्टेशनच्या इमारतीसाठी ७४ मी. (अंदाजे २४० फूट) लांबीचे लोखंडी ट्रस डिझाइन करून वापरण्यात आले आहेत. किरकोळ देखभाल दुरुस्ती सोडल्यास, सन १८७३ मध्ये बांधलेली ही इमारत आजही सेवा देत आहे.

अमेरिकेतला लाकडाचा वापर १८२० पासून वाढला. त्यालाही तेच कारण होतं- वाफेवरचं इंजिन. यंत्रामुळे एकसारख्या मापाचे लाकडाचे कितीही नग कापता येऊ लागले. दोन लाकडांचे तुकडे कितीही तासून एकमेकांना जोडले तरी जोड जास्त दिवस टिकणार नाही. अतिपरिचयात अवज्ञा असल्याने लवकर लक्षात येणार नाही, त्यासाठी लोखंडी खिळा वापरला तरच जोड टिकेल. त्यामुळे आपण आज वापरतो तशा खिळ्यांचे कारखान्यातील उत्पादन हा बांधकाम क्षेत्रातला एक महत्त्वाचा टप्पा म्हणजे सन १८३०. हा काळ अमेरिकेच्या वाढीचा. फर आणि पाइनसारख्या मऊ लाकडाची मुबलक जंगले असल्याने खास करून मध्यमवर्गीयांसाठी, प्रचंड प्रमाणात लाकडाची बलून फ्रेम पद्धतीची छोटेखानी घरे बांधण्यात आली. या बलून फ्रेममध्ये छताचा भार वाहणारे लाकडी बीम अंदाजे ३० सेंमी ते ४५ सेंमी इतक्या अंतरावर लाकडी कॉलमवर ठेवले जातात. भूकंप किंवा वादळ यांसारख्या आपत्तीत, बाजूकडून येणारा भार (लॅटरल लोड) सोसण्यासाठी कर्णरेषेत (डायगोनल) लाकडी बीम टाकले जातात. अर्धकुशल कारागिरी व कमी खर्चात होणारी आणि नसíगक संकटांना फारशी दाद न देणारी अशी घरे, आजही अमेरिकेच्या कंट्री साइडला (ग्रामीण आणि अमेरिकेत म्हटलं तर तिथे नाही, पण भारतात अनेकांना राग येईल म्हणून कंट्री साइड) बऱ्यापकी लोकप्रिय आहेत.

स्वत:ला एकटय़ाला कल्पनेत दिसलेली इमारत दुसऱ्यांना समजवण्यासाठी त्याचे आराखडे काढणारा आर्किटेक्ट आणि हा आराखडा प्रत्यक्षात उभा करण्यासाठी गणिती आकडेमोड करून इमारतीतील विविध घटकांचे आकारमान ठरविणारा डिझाइनर हे वेगवेगळे होण्यास आता सुरुवात होणार होती.

ओतीव लोखंडापासून (कास्ट आयर्न) इमारतीचे घटक बनविण्यास सुरुवात अठराव्या शतकाच्या अखेरीस झाली. औद्योगिक क्रांतीने जी अनेक क्षेत्रे खुली झाली त्यात एक म्हणजे कापड. कापडाच्या गिरण्या १८०० सालापासून मोठय़ा प्रमाणात उभारल्या गेल्या. पोकळ दंडगोलाकृती कास्ट आयर्न पाइप ३ मी. अंतरावर उभे करून त्यावर ४.५ मी. लांबीचे बीम टाकले जात. अशा अनेक फ्रेम वापरून कापड गिरणीचा हव्या त्या मापाचा सांगाडा बनवून घेत. या फ्रेम एकमेकांना विटांच्या कमानींनी जोडल्या जात. गिरणीच्या बाहेरील भागातील बीम कडेच्या वीटकामावर ठेवले जात. त्यामुळे लोखंडी  फ्रेमला बाजूंनी स्थिरता (लॅटरल स्टॅबिलिटी) प्राप्त होत असे. याच डिझाइनच्या कापड गिरण्या जणू मानदंड (स्टँडर्ड) असल्यासारख्या जवळपास, शंभर वर्षे कास्ट आयर्नपासून बांधल्या गेल्या. त्यात काही इमारती सात मजली इतक्या उंच होत्या.

khandeshe.abhay@gmail.com