О Мачу-Пикчу с инженерным уклоном

Здравствуйте, уважаемые читатели!

Продолжаем техно-экскурс в Мачу-Пикчу (на этот раз необычайно краткий).

Гидравлические работы в Мачу-Пикчу

Градостроительным центром всего комплекса был храм Солнца. Рядом с ним разполагались солнечная обсерватория и религиозный центр с серией из 16 фонтанов. Эстетический вид, функциональное назначение и строительная планировка Лестницы фонтанов делают её одним из самых впечатляющих примеров гидротехнического строительства инков.

Квадратные камеры рядом с лестницей в городе инков Мачу-Пикчу являются частью хитроумной сети из 16 фонтанов.

Фонтаны снабжали жителей города чистой пресной водой. Первая проблема, с которой столкнулись инки, заключалась в том, как доставить воду из пары дождевых източников, разположенных почти в полумиле от первого фонтана. У главного източника инженеры инков построили проницаемую для водного потока стену длиной 48 футов, сквозь которую в выложенный камнем канал просачивалась влага.  Канал также собирал воду из второго, меньшего по размеру източника. Вода поступала в город по водоводному жёлобу, ширина которого составляла в среднем пять дюймов (12.7 см), глубина - пять дюймов, а средний уклон - около 3 процентов. По расчетам инженера-гидротехника Кена Райта, система могла пропускать до 364 литров в минуту - в два раза больше воды, чем обычный пиковый разход източников, что предотвращало её (системы) переполнение.

Слева каменный канал, по которому вода в аграрной зоне шла в город от източника. В центре Лестница фонтанов. Справа вверху традиционный кувшин арильбао и струя воды фонтана

Канал проходил под внешней стеной города через сельскохозяйственную зону, затем, под другой стеной шёл в жилую зону. Далее вода поступала на фонтаны. Все 16 фонтанов были построены последовательно, за изключением третьего, который обезпечивал отвод лишней воды в обходной поток. Воду из фонтанов набирали в кувшины. Каждый фонтан имел носик, предназначенный для формирования струи воды, которая была идеального размера для наполнения арибальо - глиняного кувшина, разпространенного в древних Андах. Фонтаны были соединены каменными каналами, которые образовывали каскад воды длиной 55 м с общим вертикальным перепадом почти 20 м. Первый фонтан находился рядом с резиденцией императора Пачакути, что обеспечивало ему первый доступ к воде. Все фонтаны, включая фонтан Пачакути, были общедоступны, кроме последнего, который находился внутри храма Кондора.

Типон

В результате был создан контролируемый, надёжный източник общественного водоснабжения, который защищал архитектуру холма от эрозии. Изпользование гидрологии и гидротехники в древности подчеркивает осведомлённость инков о принципах инженерного дела. По словам Чарльза Ортлоффа "В городских условиях в других королевских резиденциях или в других поселениях инков ничего подобного не существует".

Устойчивость подпорных стен

Для проведения анализа механической устойчивости террасных подпорных стен были выбраны десять стен из Нижнего сельскохозяйственного сектора.

Рис. 1 Разположение девяти из проанализированных стен на снимке Google Earth Pro. Высота стен, обозначенная красными линиями, варьируется от 1,58 до 3,40 м, при среднем значении 2,02 м.

Чтобы проиллюстрировать эти анализы, структура подпорных стен была также сравнена с проанализированной структурой каменных стен, изпользуемых в домах и храмах (Рис.2 и Рис.3).

Рис.2 Вверху (а) фотография стены сельскохозяйственной террасы №6. Ниже (б) результат, полученный с помощью применения метода дискретного элемента (DEM simulation). Красные линии представляют нормальные силы между частицами, толщина их пропорциональна интенсивности силы.

Рис.3 То же, что и на Рис.2, только для типичной стены из кирпичной кладки, изпользуемой в доме.

Первое. Результаты анализа показали, что подпорные стены, изпользуемые на террасах, имеют характерную микроструктуру, которая значительно отличается от микроструктуры, наблюдаемой в стенах с "кирпичной" кладкой. В частности, при строительстве подпорных стен инки избегали упорядоченных шаблонов и изпользовали размещение в стене блоков с большим диапазоном размеров (то есть размер блоков варьируется от камней, которые могут быть перенесены одним человеком, до больших каменных блоков весом несколько тонн).

Второе. Механическая устойчивость подпорных стен была проанализирована путём оценки запаса прочности с учётом двух возможных механизмов разрушения: скольжения и опрокидывания, как это обычно делается для геотехнических подпорных конструкций. Оказалось, что благодаря большому диапазону размеров размещаемых блоков коэффициент запаса прочности колеблется в пределах диапазона значений, которые очень близки к тем, которые рекомендуются в современных стандартах геотехнического проектирования.

Также выяснилось, что условие устойчивости у основания стен близко к предельному равновесию, пока система считается осушенной. Это может объяснить, почему инки не изпользовали для связывания блоков строительный раствор, позволяя свободно стекать воде, попадающей на террасу с осадками.

Полученные выводы позволяют предположить, что подпорные стены инков не только функциональны, но и высоко оптимизированы, вероятно, в результате тщательной процедуры проектирования методом проб и ошибок.

(продолжение следует)

Также предлагаю освежить память или обрести новые сведения по ссылкам:

Как инки умудрились сложить Саксайуаман тютелька в тютельку?

Инкская кладка "тютелька в тютельку"

Про прожорливых бактерий, растение, сок которого размягчает камень, и про совершенную кладку Инков

Инкская кладка на дурацкое золото :о) Саксайуаман, Храм солнца... Как?!