बांधकामात होत गेलेले बदल

पुरातन काळापासून चालत आलेल्या बांधकामाचा आपण वेध घेतला. यात काळानुरूप आणि परिस्थितीजन्य बदल कसे होत आले ते आता बघुयात. अन्नाच्या किंवा भक्ष्याच्या शोधात रानोमाळ भटकत असता, रात्र झाल्यावर परिस्थितीनुसार झाडावर किंवा जमिनीवर तर क्वचित गुहेत झोपून तो विश्रांती घेत असे. अर्थात, पक्क्या निवाऱ्याची जरूर नव्हती. माणूस शेती करण्यास शिकला तेव्हापासून बांधकाम शास्त्रास चालना मिळाली. शेतीत पेरणी केल्यावर, पीक काढणीला येईपर्यंत एका जागी स्थायिक होण्याची जरूर त्याला भासू लागली.

इ.स.पूर्व काळात खाणीतून दगड काढून वापरणे यावर फक्त राजाचा हक्क असे. खाणकाम, अत्यंत कष्टप्रद व खर्चीक असल्याने असेल किंवा राजप्रासादाशी बरोबरी करणारे बांधकाम होऊ नये म्हणून असेल; पण दगडी बांधकामास जो खानदानी भारदस्तपणा येतो तो कशालाच येणार नाही. त्यामुळेच प्राचीन काळात खास करून महत्त्वाच्या इमारतींना दगडांचाच वापर केलेला आढळतो. एका अंदाजानुसार, इ. स. १०५० पासून इ.स. १३५० या तीनशे वर्षांत फ्रान्समध्ये जितका दगड खाणकाम करून काढला गेला तितका इजिप्त देशाच्या पूर्ण इतिहासात तोपर्यंत  काढला गेला नव्हता. जाता जाता फ्रान्समध्ये इतक्या प्रचंड दगडाचा वापर अक्षरश: हजारो लहान-मोठय़ा चर्चच्या बांधकामासाठी करण्यात आला. अर्निबध खोदकाम करून डोंगर टेकडय़ा भुईसपाट होतील, हा प्रश्न तेव्हा नव्हताच. आज मात्र स्वत:च्या जमिनीतून खोदून गौण खनिज (पक्षी दगड) वापरण्यास किंवा विकण्यासही सरकार दरबारी स्वामित्वशुल्क (रॉयल्टी) भरावे लागते. प्रत्येक दगड वेगळ्या आकाराचा क्वचित रंगाचाही असू शकतो. दगड वजनदार. घडविण्यास व हाताळण्यास अत्यंत अवघड. ठोका जोरात बसल्यास वेडावाकडा फुटण्याची शक्यता. अर्थात कामाची गती अत्यंत कमी. हे सर्व दोष विटात जवळपास नाहीत. दगडापेक्षा वीट मऊ असल्याने बांधकामात वेगवेगळे आकार घडविण्यास वीटकाम करणे सोपे जाते.

विटांचा शोध व बांधकामात वापर अगदी जुना. इ. स. पूर्व ३००० पासून तर भट्टीत भाजलेल्या विटा वापरल्या जात असे पुरावे सापडले आहेत. साध्या मातीच्या उन्हात वाळवलेल्या विटा तर त्याहून पूर्वापार वापरात. विटा हाताळणीस सोप्या, वजनाला तुलनेने हलक्या, फारसा कुशल गवंडी नसला तरी पटकन् काम संपविता येणाऱ्या. साहजिकच बांधकामासाठी आदर्श (?!) अगदी आजपर्यंत. पण विटात बांधकामाच्या दृष्टीने काही मूलभूत त्रुटी असतात. विटांची ताण सहन करण्याची (टेन्शन) व दाब सोसण्याची (कॉम्प्रेशन) ताकद अत्यंत कमी असते. कुठलीही इमारत बांधताना प्रथम कँक्रीटचा सांगाडा करून घेतात आणि मग त्यामध्ये विटांचे बांधकाम करतात. इमारतीवर येणारा सर्व भार (माणसे आणि सामान) हा कँक्रीटचा सांगाडा घेतो. वीट फक्त ऊन, पाऊस, चोर आणि चिलट दूर ठेवण्याचे काम करते. फ्लॅटच्या अंतर्गत भिंती बाहेरच्या भिंतीपेक्षा निम्म्या जाडीच्या असतात याच कारणामुळे. (त्यामुळे कोणत्याही घरातील अनेक गोष्टी आजूबाजूच्या शेजाऱ्यांना ऐकू येऊन, एकूणच वसुधव कुटुंबंकम् वृत्ती निर्माण होते हा भाग अलाहिदा). भिंतीवर कुठलाच भार हस्तांतरित होत नसल्याने, दर्शनी भागात पूर्ण काच असलेल्या अनेक इमारती आज दिसतात त्या यामुळेच. या काचा अर्थात कुठलाच भार सोसू शकत नाहीत. म्हणूनच खळ्खटय़ाक करणं सोपं जातं. विटा म्हटल्यावर डोळ्यासमोर येतात त्या तांबडय़ा रंगाच्या विटा, मूलत: मातीपासून बनतात. ही माती जवळपास वस्त्रगाळ होईतोपर्यंत चाळून घ्यावी लागते अन्यथा विटांना तडे जातात. साहजिकच वीट कारखानदारांचा शोध अत्यंत मऊ मुलायम माती मिळविण्याकडे असतो. शेतातील वरच्या जास्तीतजास्त १० ते १५ सेंटीमीटर जाडीच्या थरात, अशी माती उपलब्ध होते. त्यामुळे हा थर खरवडून विटा करण्यासाठी नेला किंवा विकला जातो. शेती शास्त्रज्ञांच्या  मते, नेमका हाच मातीचा थर अत्यंत सुपीक असून पिकासाठी लागणारे सर्व अन्नघटक याच मातीच्या थरातून पिकाला उपलब्ध होतात. हाच सुपीक थर विटा करण्यासाठी निघून गेल्यामुळे, पीक उत्पादनावर परिणाम होतो. आपलं शेतीचं प्रती एकरी उत्पादन, बऱ्याच पिकांच्या बाबतीत, जागतिक सरासरीपेक्षा कमी आहे. इतर अनेक कारणांसोबत बांधकाम क्षेत्राचाही त्यात खारीचा वाटा आहे.

चारही बाजूंनी भिंती उभारणे अत्यंत सोपे. (आपण आजही धर्म, जात, राज्य, इ. अनेक भिंती इमानेइतबारे बांधतो). पण छत टाकणे कर्म कठीण. छताची सुरुवात वाळलेल्या गवताचे किंवा वेलींचे भारे वापरून झाली. सपाट छत जास्त गळतं असं लक्ष्यात आल्याने त्रिकोणाकृती (झोपडी) छत उपयोगात येऊ लागले. आता वेगळाच प्रश्न आला. पाणी गवतात मुरून खाली ठिपकू लागले. त्रिकोणी छत कोणत्या कोनात बांधल्यास पाणी गवतात मुरण्याच्या आधी खाली वाहून जाईल हे कारागिरांनी शोधून काढले. भाजलेल्या मातीच्या फरशांचा छत म्हणून वापर ख्रि.पू. ५७५ च्या आसपास सुरू झाला. गवताच्या तुलनेत फरशीत कमी पाणी मुरत असे व छताचा कोन कमी चालत असे. महाराष्ट्राच्या लाडक्या  पुण्यनगरीत, उपराष्ट्रपती इमारतीचे उद्घाटन करीत असताना, काँक्रीटचे छत गळत असल्याने बादली ठेवण्याची वेळ आली. अशाच प्रकारच्या बातम्या आपण वारंवार वाचतो. तरीसुद्धा छत म्हणून काँक्रीटच्या स्लॅबची आपल्याला (स्थापत्य अभियंत्यांनासुद्धा) इतकी सवय झालेली आहे की दुसरं काही बांधकाम साहित्य छतासाठी वापरलं की आपल्या मनात असुरक्षेची भावना निर्माण होते. स्लॅबची किंवा एकूणच बांधकामातील गळती हा अत्यंत त्रासदायक विषय. आपण स्वतंत्र लेखांत पुढे बघणारच आहोत.

छत म्हणून कमानी (डोम)चा शोध आणि वापर हे बांधकाम शास्त्रातील एक सोन्याचं पान, हे मागील लेखांत आपण पाहिलं. मधे पिलर न आल्यामुळे बांधकामाला आपोआप भारदस्तपणा आणि भव्यता प्राप्त होते. या कमानीच्या बांधकामात एक गमतीचा पुरावा सापडला आहे. जवळपास इ.स.च्या आसपास फ्रान्समधील निमेस जवळ, तसेच स्पेनमधील तागुस नदीवरील पूल अनुक्रमे २२ मी. आणि ३०. मी लांब कमानीचा वापर करून बांधलेले आहेत. पण त्याच काळात बांधलेल्या इमारतीत मात्र जास्तीतजास्त ४ मी. ते ९ मी. लांबीची कमान वापरली आहे. तंत्रज्ञान उपलब्ध असूनही हा फरक पडावा, याचा अर्थ महत्त्वाच्या कामांसाठी निपुण कारागीर, हुशार तंत्रज्ञ सेवा देत असतील तर सर्वसाधारण बांधकामे कमी दर्जाच्या कारागिरांकडून उरकली जात असावीत. ‘यंदाचा पाऊस आमच्या गावात झिरपलाच नाही.’ हे कवीचं दु:ख, अभियंते आणि शास्त्रज्ञ याचंही आहे. तंत्रज्ञान सर्वसामान्यांपर्यंत पोहोचत नाही. अगदी आजही.

वर पाहिलेल्या गवत, वेली, फरशा यांचा भार घेण्यासाठी नवीन बांधकाम संरचनेची गरज होती. त्रिकोणी ट्रस ही रोमन साम्राज्याची जगाला देणगी. अनेक बीमसारखे तुकडे एका विशिष्ट आकारात जोडून त्यांच्या सांध्यावर (जॉइंट) भार दिला असता, भाराचे  अक्षीय (अ‍ॅक्सिअल) पद्धतीने वहन होऊन तो परिणामकारकरीत्या तोलता येतो हे ट्रसचं तत्त्व. सद्धांतिक पद्धतीने गणित करून ट्रसची संरचना करत असल्याचे पुरावे सापडलेले नाहीत. पण इ.स. ३००च् या आसपास इटलीमधील ट्रायर येथील बॅसिलिका ऑफ कॉन्स्टंटाइन येथे २३ मी. लांब लाकडी किंगपोस्ट पद्धतीचे ट्रस उभारले गेले. अगदी आजही अभियांत्रिकीच्या विद्यार्थ्यांना याच संरचनेचा किंगपोस्ट ट्रस शिकविला जातो. ट्रसमध्ये लाकडाऐवजी हळूहळू धातूचा वापर सुरू झाला.

थंड आणि अती थंड हवामानाच्या प्रदेशात घर उबदार राखणे हा मोठा उद्योग. आपल्याकडे जुन्या हिंदी चित्रपटात नायक पिआनो वाजवत गाणं म्हणत असल्याचं दृश्य असायचं तसं बऱ्याच विदेशी चित्रपटात मध्यवर्ती बंदिस्त शेकोटीजवळ (फायरप्लेस) गंभीर चर्चा होत असे. या शेकोटीच्या होणाऱ्या धुरापासून त्या घरात राहणाऱ्यांना बराच त्रास सोसावा लागत असे. रोमन कारागिरांनी यावर अभिनव तोडगा काढला होता. इमारतीच्या भिंतीत आणि खालच्या व वरच्या छतात धातूचे पाइप (फ्लू) बांधकाम करतानाच अंथरले जात व त्यात गरम हवा सोडण्याची व्यवस्था केली जाई. राहणाऱ्यांना धुराचा बिलकूल त्रास न होता संपूर्ण इमारत उबदार राहत असे. आमचं कार्यालय मध्यवर्ती वातानुकूलित (सेन्ट्रली एअरकंन्डिशंड) आहे ही आजही गर्वाने चारचौघात सांगण्याची गोष्ट. वरील बॅसिलिका ऑफ कॉन्स्टंटाइनमध्ये ही इमारत मध्यवर्ती उबदार ठेवण्याची व्यवस्था आजही काळजीपूर्वक जतन केलेली आहे. बांधकाम १७०० वर्षांपूर्वीचं. रोमन साम्राज्याचा पाडाव झाला तशी बांधकामशास्त्रालाही उतरती कळा लागली.

चीन म्हटलं की आधी डोळ्यासमोर लोखंडी पडदा येतो. तिथे घडत (किंवा घडवीत) असलेल्या अनेक मानव निर्मित तर सोडाच नसíगक घटनाही जगाच्या पुढे, चीनला हव्या तशाच मांडल्या जातात. हा प्रकार बांधकामाच्या बाबतीतही आढळतो. सातव्या शतकात होपेई प्रांतात बांधला गेलेल्या दगडी पुलाची कमान ३७ मी. (अंदाजे १२३ फूट) इतकी लांब आहे. इतक्या लांबीची कमान रोमन साम्राज्यातही (ज्यांनी कमानीचा शोध लावला) बांधली गेली नाही. त्यांनी दगडी बांधकामात जवळपास २०० फूट उंच (अंदाजे २० मजली उंच) पॅगोडा त्याच काळात बांधले आहेत. अगदी आजही भारतभर ७ मजल्यापेक्षा उंच इमारतींची संरचना करणाऱ्या अभियंत्यांना काटेकोर व कठीण निकषांवर तपासून, त्यांची वेगळी नोंदणी केली जाते. आणि आपण वाचतोय त्या काळात इंटरनेट तर सोडा, साधी दळणवळणाची साधने देखील अत्यंत तुटपुंजी व धोकादायक अशी होती. त्या काळात एवढी अचंबित करणारी बांधकामे करूनही  चीनने आपल्या तंत्रज्ञानाचा कुठेही प्रचार किंवा गवगवा होऊ दिला नाही.

बांधकामाचे आराखडे व त्यासाठीचे तंत्रज्ञान हे अत्यंत गुप्त ठेवले जात, असे हे आपण मागील एका लेखात पाहिलं. कमानीचा वापर करून मोठे गाळे (स्पॅन) बांधता आल्यावर आणखी वेगळ्या आकाराचा (फॉर्म) शोध सुरू झाला. मध्ययुगीन काळात ज्या कारागिराने कॅटेनरीचा शोध लावला तो अत्यंत बुद्धिमान असणार. प्रवासाला जाताना बॅगा चोरीला जाऊ नये म्हणून, सुरक्षेसाठी वापरतो ती लोखंडाची साखळी घ्या व तिची दोन टोके दोन खिळ्यांना अडकवा. असे टांगल्याने स्वत:च्या वजनाने, साखळीला जो आकार प्राप्त होईल तो कॅटेनरी. कमानीपेक्षा कार्यक्षम. रोज पदोपदी भेटणारा (दोन खांबांमधील विद्युत तारा, नसíगक कोळ्याचं जाळं, इ.) हा कॅटेनरी आकार आपल्याला समजून घ्यायला थेट १६ शतक जावी लागली. कॅटेनरीचा आकार गणितातील हायपरबोलिक कोसाईन फंक्शनने अचूक काढता येतो हे शोधले विख्यात शास्त्रज्ञ बर्नोली याने इ. स. १६९१ मध्ये. त्याच्या शेकडो वर्षांपूर्वी कारागिरांनी गोलाकाराचे दोन तुकडे वरच्या बाजूला एकमेकांना जोडून तयार झालेला, कॅटेनरीचा आकार बांधकामात वापरला होता. त्याचं नाव गॉथिक. प्राचीन काळापासून आजतागायत इमारतीला  सौंदर्य आणि भव्यता एकत्र देणारा मूलभूत भौमितिक आकार (फॉर्म).

लाकडाचा बांधकामातील वापर असाच हजारो वष्रे जुना. इ.स. ११०० ते १४०० म्हणजेच जेव्हा फ्रान्स दगडांची चच्रेस बांधत होता, तेव्हा स्कॅन्डीनेविअन देशात (नॉर्वे, हॉलंड, फिनलंड, इ.) पूर्ण चर्च लाकडात बांधण्याची पद्धत होती. कदाचित अति शीत हवामानात दगडापेक्षा लाकूड जास्त उबदार राहत असल्याने असेल. त्यावेळी बांधलेली काही पूर्ण लाकडातील चर्च आजही दिमाखात उभी आहेत.

इ.स.१४०० नंतर मात्र युरोपमध्ये खालील बांधकाम (भिंती) दगडात आणि छत लाकडात अशा प्रकारच्या बांधकामे होऊ लागली. ती अगदी आत्ता आत्ता पर्यंत म्हणजे १९ व्या शतकापर्यंत अस्तित्वात होती. भारताला या प्रकारच्या इमारतींची ओळख करून दिली इंग्रजांनी. जवळपास सर्व मोठय़ा गावातील डाकबंगले, मुलकी, न्यायालयीन आणि लष्करी अधिकाऱ्यांची निवासस्थाने, दगडाच्या भिंती आणि वरचा भाग कौलारू पद्धतीने बांधलेली आहेत. अनेक थोर लेखकांची प्रतिभा, कौलारू डाकबंगल्यात पाय ठेवीपर्यंत स्फुरण पावत नसे, अशा वदंता आहेत.असो. छोटी-मोठी जहाजे आजही प्रामुख्याने लाकडात बांधली जातात. साहजिक नौका बांधणीतील तज्ज्ञ कारागिरांना लांब आणि जड लाकडी ओंडके वापरून मोठी बांधकामे करणे सोपे होते. लंडनमधील वेस्टमिन्स्तर हॉल मधील ७० फूट स्पॅन (मधे पिलर नसूनही) लाकडी आहे.

वरील डोम आणि ट्रसमध्येच काय, एकूण बांधकामात गणिती संरचनेचा वापर पुढच्या काळात वाढणार होता.

khandeshe.abhay@gmail.com