Otelul roman și constructiile romane

 Tehnologiile romană de producere a oțelului și de construire

Grecii antici distingeau fierul (sideros) de oțel (kalips, kalybos) . Oțelul fusese denumit astfel după poporul Chalibes, care ar fi inventat siderurgia (conf. Strabon) . Theophrast (372-288 î.Hr) a scris că un frigian numit Delos ar fi descoperit fierul. Frigienii ar fi trăit mai întâi ân Iliria și Macedonia, dar migraseră apoi în Asia Mică (conform Herodot) .Grecii practicau și cementarea, adică penetrarea superficială a oțelului cu carbon, formâd un oțel foarte carburat, ce putea fi călit/temperat. 

Imperiul roman folosea un oțel special, care se fabrica în mai multe etape. 
Diferite straturi de fier și de oțel erau sudate între ele pentru a se obține un echilibru între duritate și flexibilitate.
Săbiile din oțel
Lamele erau făcute din oțel călit, în timp ce inima lamei era făcută dintr-un fier mai elastic, ceea ce făcea ca arma să fie rezistentă la lovituri dar și eficace în luptă.
Tehnica de fabricație: 
Sudarea prin forjare: sudarea ansamblului de bare de fier cu compoziții diferite, pentru obținerea unei lame compozite.

Oțelul noric (noricum) 

Era un oțel provenit din actuala regiune a Austriei și care era renumit pentru calitatea sa. Noricum fusese numit așa de romani după capitala Noreia  a regatului celt aflat pe teritoriul Sloveniei dar și al Austriei de azi. Horațiu a scris despre acel oțel : „Noricus ensis” (Odes,i.16.o). Noricum a fost încorporat în Imperiul Roman în anul 16 î.Hr, În perioada anterioară locuitorii de acolo aveau autonomie și s-au situat de partea lui Caesar în războiul civil contra lui Pompei. 
Arheologii au descoperit că gravurile realizate în piatră în peninsula iberică nu puteau fi realizate decât cu oțel. Reiese că oțelul ar fi fost cunoscut și în epoca bronzului. În Journal of Archaeological Science a fost publicat un studiu legat de o daltă datată în jur ul anului 900 î.Hr și care conține suficient carbon pentru a fi considerată oțel. Dar răspândirea producerii oțelului pentru arme și unelte a început în era romană.

Utilizări
Oțelul era folosit pentru arme ca: sabia sa spada, dar și pentru diferite scule.

 Obținerea oțelului
În Imperiul Roman se foloseau două procedee pentru obținerea oțelului: cementarea și topirea în creuzet.
Cementarea însemna încălzirea fierului forjat în contact cu carbon, pentru a se crește conținutul fierului în carbon. 
Tehnologia folosirii creuzetului însemna încălzirea fierului în creuzet , în prezența carbonului, ceea ce permite carburarea mai uniformă a oțelului. Procedura are ca efect difuzarea atomilor de carbon pe suprafața metalului, modificând structura acestuia pentru a se obține o duritate crescută. 
Metalul era apoi răcit rapid, pentru crearea unui strat de suprafață dur. . Uneori metalul era reîncălzit la o temperatură mai scăzută, pentru a i se reduce fragilitatea. 
La Ghelari (Hunedoara) a fost găsită o piatră funerară pe care scrie:  „NATUS  IBI , UBI FERRUM NASCTUM” („NĂSCUT ACOLO UNDE SE NAȘTE FIERUL”)  - după Rusalin Isfanoni „PĂdurenii Hunedoarei”.

Pietre translucide

Înainte de folosirea sticlei, se folosea pentru ferestre „piatra speculară” , despre care a scris Pliniu (XLV, 160) că „se poate tăia în lame cât de subțiri se dorește; se poate găsi în Spania, în jurul orașului Segobrige” sau în Cipru, în Cappadocia și în Sicilia. Poate că era vorba de gipsul selenit.

Pietre pentru ascuțirea sculelor

Pietrele de șlefuit, din Creta , din Laconia sau din Tagiete se foloseau cu ulei ;cele din Naxos se foloseau cu apă; altele, cu ulei și cu apă , cum erau pietrele din Cilicia.
În Italia se găseau unele„cu apă permit să se obțină un tăiș extrem de ascuțit, unele asemănătoae sunt și dincolo de Alpi, acestea fiind numite passernices”

TEHNICILE

Sculele bine ascuțite erau folosite de meseriași pentru extragerea și apoi tăierea pietrei în plăci și pentru șlefuirea ei.

chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://hal.science/hal-00936171v1/document

Muncitorii romani tăiau paralelipipede de piatră din cariere săpând șanțuri, apoi desfăcând blocul din peretele de stâncă înfigând cu o masă de fier rondele de metal între substratul stâncos și blocul ce urma a fi degajat. Blocul desfăcut din perete era cioplit grosier cu târnăcoape și ciocane, iar marginile erau precizate cu dalta lovită cu ciocanul. Blocurile mari din piatră moale erau tăiate cu fierăstrăul. 

Pliniu a explicat rolul nisipului în tăierea marmurei: un fierăstrău, pe o linie foarte subțire comprimă boabele de nisip și le face să taie marmura prin mișcarea sa înainteși înapoi. Cel mai bun nisip pentru asta era cel idian, apoi cel din Etiopia, care e mai moale și nu lasă urme. 

Ridicarea și transportul

Blocurile separate din carieră trebuiau să fie ridicate pentru a fi încărcate pe care sau nave. Romanii foloseau sistemul de ridicare cu „lupoaica” un ansamblu de trei piese din fier asamblate în formă de trapez, cu un inel de agățat cu ajutorul căruia blocurile erau ridicate și depuse. 
Pietrele erau transportate cu caruțe cu două roți (carrus sau plaustrum), trase de boi, în general până la un curs de apă; în continuare se foloseau „naves lapidariae”
 

Lustruirea și tăierea în plăci

Pliniu menționează rolul nisipului în lustruire (IX,52). E preferat nisipul indian calcinat. „Nisipul din Teba” (poate praf de cuarț) e „potrivit pentru lustruire, la fel ca și cel pe care-l dă tuful alb sau piatra ponce (pumex0. Pentru tăierea plăcilor se folosea nisip fin și destul de moale, care permite o tăietură fără asperități, urmând apoi lustruirea.

Punerea în operă

Dacă era vorba de zidărie, pietrele unghiulare (tăiate în unghi drept) erau folosite pentru stâlpi sau marginile zidului. Zidăria putea fi: reticulată (reticulata structura) , în care blocurile de piatră formau o structură asemănătoare cu o rețea, sau inserta structura- cu blocuri întrețesute intercalat. Un al treilea mod era cel „grecesc”- cu pietre neșlefuite între care se introduceau spărturi de piatră a aranjate în straturi . Pliniu rmarca faptul că zidăria „reticulată” riscă să se fisureze și în acest caz e recomandabil să se construiască în unghiuri drepte și rânduri nivelate, verticalitatea zidului fiind controlată cu firul cu plumb.
Împrejmuirile puteau fi făcut din bolovani sau chiar din blocuri de pământ amestcat cu spărturi de piatră și bătătorite în forme.
Pentru turnuri, Vitruvius recomanda forma rotundă în plan, acest fel de zidărie fiind mai rezistent la atacul cu mașini de război. Pietrele „tăiate ca niște pane” suportă mai bine loviturile care „nu le pot împinge decât spre centru”.

Realizarea pardoselilor
Vitruvius a descris în Cartea VII, cap.1 modul de realizare a unui pavaj din blocuri (ruderatio):
Pe un planșeu din lemn se așeza un strat din pietre mici („nu mai mici decât un pumn”), apoi „ruderatio”, un amestec din trei părți de piatră spartă cu o parte de var. Stratul acesta se bătea energic .
Peste acest strat se aplica un strat de mortar amestecat cu var, peste care  se punea pavajul , ce putea fi format din lespezi pătrate mari (tesserae) sau din plăci de forme neregulate aranjate (sectilia) . Pentru pardoseli luxoase se creau modele din mozaic . În toate cazurile se veghea ca suprafaa să fie perfect netedă , cu rosturile unite.
Pliniu a scris c se făceau pavaje mai primitive , „subtegulanea” - sub acoperire, deci peste care se aplica un alt strat mai elaborat.
Sau pardoseli mai perfecționate- litostrota- formate din plăci mici de marmură decupate cu fierăstrăul (parvulae crustae) . Pentru pardoseli de calitate, mozaicuri  se foloseau tessellae-cuburi mici de piatră tăiată. La început mozaicul era folosit doar pentru pardoseli, dar apoi (spune Pliniu) mozaicul a urcat către arcade și atunci a fost alcătuit din sticlă, nu din marmură.

Se observă organizarea foarte bună a lucrărilor. 
Pietrarii, veniți din Sicilia aduseseră în Italia tehnicile grecești și formau echipe itinerante. Dar cu timpul , în special în timpul Imperiului s-a dat atenție deosebită organizării stricte și specializării extinse.

Operațiunile din cariere erau organizate de orașele care le dețineau și care uneori concesionau lucrările unor antreprenori sau administratori.
Marile cariere aparțineau împăratului și erau conduse de un director administrativ (procurator) asistat de un inginer- ca director tehnic și de un controlor de calitate (probator) .
Pentru marmură era numit și un manager de transport , pentru carierele îndepărtate.
Pietrele erau depozitate într-o piață mare din Roma: „marmorata” 
Muncitorii erau extrem de specializați , de la extragerea blocurilor până la execuția capitelurilor (de către sculptori extrem de pricepuți).
Pentru șantierele mari destinate armatei , administrației, cultului sau divertismentului organizarea era cu atât mai strictă cu cât lucrarea era mai amplă.
De pildă la Nîmes se estimează că pentru metereze s-au zidit 50000m3 de piatră. Dacă se adaugă monumentele cunoscute în prezent în acea zonă (Maison Carrée) și reședințele private, precum și apeductul lung de 55km, se ajunge la impresionanta cifră de 200000m3. La care se adaugă și drumurile pavate cu piatră. 

Buna organizare se vădea și în măsurile luate pentru asigurarea circulației în bune condiții pe drumurile romane. Era privilegiată desigur circulația trimișilor ofiiali, inclusiv a trimișilor cu poșta 

Am întâlnut aceste mențiuni făcute de Genovica Pârvu privind Hanurile și stațiile de pe drumurile romane

În secolul V î.e.n., Darius I a înființase, de-a lungul întregului traseu care conecta Imperiul Ahemenid, 111 stații sau posturi dotate cu cai odihniți, unde mesagerii regali puteau să-și facă nevoile și chiar să înnopteze dacă era necesar, după care să continue mai departe, spre destinație.

Secole mai târziu, romanii vor înființa și ei un sistem asemănător pe drumurile lor, care includea stabilimente pentru uzul autorităților, magistraților și ofițerilor din armată, dar și pentru negustori și călătorii de rând, ba chiar și unele specifice pentru îngrijirea animalelor. Împreună, ele sunt considerate precursoarele hanurilor, pensiunilor și benzinăriilor din zilele noastre.

Grație acestor stabilimente, de exemplu, împăratul Tiberius a putut parcurge aproape 500 de kilometri în 24 de ore ca să-l viziteze pe fratele său, Nero Claudius Drusus, care era pe cale să moară de cangrenă după o cădere de pe cal.

Un conac („mansus” în latină, derivat din verbul „manere”, care înseamnă a rămâne sau a sta) era un punct de ședere oficial pe un drum roman și era întreținut de guvern pentru uzul oficialilor, magistraților și oamenilor de afaceri ,în general, pentru oricine trebuia să călătorească în scopuri oficiale.

Se crede că acestea au fost o evoluție a castrelor, popasuri de odihnă stabilite la intervale regulate pentru legiuni, care au crescut și s-au extins în vile cu drepturi depline.

Stațiile erau construite la intervale de 50-60 de kilometri, aproximativ distanța pe care o putea parcurge un car tras de boi într-o zi. „Cisiarii” (conducătorii de căruțe) închiriau căruțe călătorilor care aveau nevoie de ele, asemănător taxiurilor de astăzi, și erau responsabili pentru organizarea transporturilor guvernamentale.

„Itinerarium Burdigalense” (din Bordeaux), cel mai vechi itinerar creștin cunoscut, scris de un pelerin anonim într-o călătorie spre Țara Sfântă în anii 333 și 334, enumeră în ordine toate conacele pe traseul de la Bordeaux la Ierusalim, cu stațiile intermediare și distanțele dintre ele.

Cei care doreau să înnopteze într-un mansus trebuiau să se legitimeze cu documente oficiale la „mansionarius”, funcționarul însărcinat cu supravegherea, controlul și organizarea zilnică a conacului.

Săpăturilor arheologice făcute la conace au arătat că aceste clădiri aveau încăperi și facilități pe care le găsim în hanuri, cum ar fi recepție, băi, dormitoare, săli de mese, bucătărie, fierărie, hambare și grajduri.

Între conace se aflau „stationes”, care inițial erau un fel de puncte de control vamal, unde călătorilor li se percepeau taxe rutiere și o taxă de drum pentru mărfurile importate.

Au devenit și un fel de locuri de odihnă pentru călători, unde erau protejați și de eventualii bandiți.

Ridicate la distanțe mai mici decât „stationes”, „mutationes” erau posturi pentru schimbarea cailor, destinate inițial mesagerilor publici. Erau oarecum asemănătoare cu benzinăriile moderne.

Caii de acolo erau ținuți pe cheltuiala împăratului și erau permanent la dispoziția funcționarilor publici. Existau, de asemenea, profesioniști pentru repararea căruțelor, veterinari pentru îngrijirea animalelor și locuri de odihnă de scurtă durată.

„Cauponae”

Mulți călători neoficiali nu se puteau folosi de „mansio” și „mutationes”. Din acest motiv, lângă ele se aflau adesea alte stabilimente similare, deși cu o reputație destul de proastă.

Acesta era cazul „cauponae”, un fel de conace întreținute și exploatate de negustori privați. Ele nu aveau confortul și securitatea echivalentelor lor oficiale, deși unele, în special în apropierea băilor termale, reprezentau un lux special pentru cei care și le puteau permite.

Cele câteva „cauponae” care au fost descoperite și excavate se remarcă prin faptul că aveau pereții decorați cu diverse picturi. Atunci când erau situate în interiorul unui oraș sau al unei localități, funcționau ca taverne care ofereau cazare ieftină și divertisment.

În vremurile timpurii, când nu existau aproape deloc călătorii neoficiale, casele familiale care se aflau în apropierea drumurilor erau obligate prin lege să ofere cazare și hrană călătorilor.

Multe dintre aceste case au devenit astfel „taverne” („tabernae”), un termen derivat din cuvântul latin pentru șopron sau colibă, și erau mai asemănătoare cu hanurile decât tavernele moderne pe care le cunoaștem astăzi.

Pe măsură ce s-au dezvoltat căile de comunicație, au evoluat și cârciumile, unele devenind stații oficiale, iar altele și-au păstrat caracteristicile, devenind mai mult sau mai puțin luxoase și căpătând, după caz, reputații bune sau rele.

Cele trei taverne („Tres Tabernae”), situate la aproximativ 50 de kilometri de Roma, pe Via Appia, erau renumite ca fiind „prima mutatio” în afara orașului (sau ultima înainte de a intra în el).

Aici a fost primit Sfântul Pavel de un grup de creștini când a fost dus prizonier la Roma, în jurul anului 58. În jurul celor Trei Taverne a crescut un întreg oraș, care în secolul al IV-lea a devenit sediu episcopal.

După invaziile barbare, a început să decadă, până când a fost distrus în cele din urmă în jurul anului 868.

Betonul roman

Una dintre cele mai uimitoare realizări din antichitatea romană a fost betonul.

Tehnologii din zilele noastre încă studiază compoziția acestui extraordinar produs roman, opus caementicium , care a reistat atât de bine timp de milenii și chiar sub apă.
Cea mai mare cupolă realizată în întreaga lume , până în prezent din beton fără armături metalice:
Domul Panteonului de la Roma, construit de Agripa în timpul lui Augustus , în anul 27 î.Hr. și reconstruit (după mai multe incendii) în timpul lui Hadrian (începutul secolului II) 

Diamentrul cupolei: 43,30m (150 picioare romane) 

Arhitectul Vitruvius a menționat că pentru betonul roman se folosea cenușă vulcanică- pozzolana,  în amestec cu var (se crede că nestins) , apă de mare și firește agregate.
Vitruvius a scris în jurul anului 25 î.Hr. în lucrarea sa „De architectura” despre tipurile de beton folosite în timpul său.
Pentru mortarele structurale el a recomandat puzzolana (pulvis puteolanus) , nisipul vulcanic din Pozzuoli. Acesta se amesteca cu var în raport de o parte var/3 părți cenușă puzzolana pentru mortarul folosit pentru clădiri și în raport de 1:2 pentru lucrări subacvatice. 
Agregatele au variat , incluzând bucăți de rocă, tuf vulcanic, bucăți de cărămidă.
Gipsul sau varul nestins, amestecat „la cald”  au fost folosite ca lianți
Cenușa vulcanică intră în reacție cu apa de mare, generând toberomorit aluminos- un mineral a cărui rezistență crește în timp, întărind structura. (mineral hidratat de silicat de calciu) 
Amestecurile folosite pentru betonul roman erau diferite, în funcție de destinație dar și de arhitectul care conducea lucrările.


Pliniu cel Bătrân a scris că se făcuseră capiteluri și coloane din aramă de Syracuza și că a fost decorat cu cariatide sculptate de Diogene din Atena , iar coloanele templului erau considerate capodopere .
Porticul lui Agripa are 16 coloane din granit monolit (gri la exterior și roz închis la interior, provenind din Egipt) înalte de 14,2m, cu capiteluri corintice din marmură. Coloanele sunt dispuse pe trei rânduri: opt la fațadă, urmate de alte coloane ce formează trei nave. Două coloane au fost extrase în Evul Mediu și înlocuite cu coloane de la termele lui Nero, în sec. XVII. 

Conform lui Dio Cassius templus adăpostea numeroase statui, dintre care statuia zeului Marte, al Venerei , a lui Iulius Caesar și - în pronaos- statuia lui Octavian August și a lui Agrippa, 
Cercetări moderne au depistat la fundația edificiului resturile altei construcții, din blocuri de travertin și la adâncimea de 3,15m sub nivelul actual al construcției o bază din beton (sfărâmături de travertin în masă de beton) de circa 4,50m grosime pozată pe un strat de argilă , menită să izoleze contra infiltrațiilor de apă. 

Cupola acestui majestuos edificiu roman stă încă în picioare după aproape 2000 de ani.
Edificiul avea la început învelitoare din țigle de bronz, coloane din porfir , basoreliefuri din bronz pe tavanul pronaosului- acestea au fost demontate și folosite pentru uriașele lucrări artistice comandate de papa Urban VIII Barberini lui Bernini pentru Catedrala Sf. Petru. 
O epigramă rămasă de atunci spune:
« Quod non fecerunt Barbari, fecerunt Barberini »
(Ce n-au făcut barbarii, au făcut Barberinii) 

Andrea Palladio a făcut un desen al pronaosului menționând plăci de bronz ce alcătuiau șarpanta.  Placajele și basoreliefurile din marmură au fost de asemenea luate 
Totuși cupola și acoperișul de la intrare au rezistat intemperiilor fără a fi protejate. Betonul roman și-a dovedit virtuțile. (Romanii au construit și alte cupole din beton, cum au fost cea de la Domus Aurea -d=13m, la termele lui Traian- 20m diam, la templul lui Venus din Baia -26m diam, la termele lui Mercur-21,5m, la templul lui Apollo lângă la cul Averno -35,5m)  

Compoziția spațiului Panteonului trimite la tratatul lui Arhimede „De la sferă la cilindru”.
Grecii asociau în mod simbolic sfera cu reprezentarea globului terestru dar și a sferei celeste. S-a presupus că cele 7 nișe ar fi adăpostit statuile zeilor planetelor cunoscute de romani- dar e doar o presupunere. S-a spus de asemenea că această cupolă a fost concepută ca un orologiu solar de tip emisferic (hemisphearium) , orele fiind indicate de razele solare ce trec prin deschiderea de sus. S-a constatat că soarele luminează intrarea în rotonda Panteonului la ora 12 a zilei 21 aprilie, data considerată a fi cea a fondării Romei. 
La interior cupola are un aspect casetat , în interiorul casetelor fiind indicii că au existat elemente decorative, probabil din bronz (au rămas găuri în casete și în calotă)
Cupola are un gol central (oculus), întărit cu un cerc de bronz și care proiectează un oval de lumină ce defilează încet pe casetele cupolei, odată cu mișcarea soarelui pe cer. E posibil ca elementele decorative ce au fost în acele casete să fi avut figuri simbolice legate de orele zilei.
În antichitate a mai existat un rând de ferestre ce lăsau să treacă o lumină difuză la baza cupolei.
Betonul folosit la construcție are diferite alcătuiri, în funcție de locul pentru care fusese destinat.
Betonul cupolei este ușurat prin folosirea unor granule d epiatră ponce și de tuf și are grosimea descrescătoare spre punctul central: 5,90m la bază și 1,5m la oculus, peste care s-a aplicat un strat de mortar de etanșare de 15 cm. În grosimea cupolei sunt incluse arcuri mari de descărcare , din cărămidă, pentru conducerea eforturilor spre pilonii de susținere . Alte arcade din cărămidă, incluse în zidul rotondei,  vizibile din exterior (placajele fiind acum dispărute) , trimit eforturile spre piloni. 
Partea portantă a zidului cilindric e întărită cu o serie de arce mici radiale incluse între nivelurile superioare ale zidului interior și zidul exterior. 

Ușa de bronz a Panteonului

Ușa grea în două canaturi de  8500 kg fiecare (după alte surse ar cântări 20 t fiecare) ,perfect echilibrată, astfel că și acum, după 1910 ani, e în acelaș loc și în continuare poate fi manevrată de o singură persoană. Fiecare canat pivotează pe două axe fixate în pardoseală și în arhitravă. Închizătoarea e de asemenea cea originală și funcționează perfect. . Ușile erau atât de mari pentru a fi posibilă aducerea unor statui de mari dimensiuni. Ușa are înălțimea de 7,63m și lățimea de 4,45m. 
Ușa e asemănătoare cu cele de la templul lui Romulus (acum basilica sfinților Cosma și Damian) și cea de la Curia Julia (fostul sediu al Senatului roman construit în anul 44 î.Hr. de Julius Caesar. I-au fost adăugate uși de bronz pe timpul lui Domitian  - între anii 81-96. Ușa inițială din bronz , plătită de Julius Caesar din banii săi, e folosită acum la basilica San Giovanni in Laterano. ) 

Dar cine a fost acel Pliniu cel Bătrân,  (23-79) de la care au rămas atât de multe descrieri exacte din antichitatea romană?

El a fost autorul unei monumentale enciclopedii, intitulată Istoria naturală  (Naturalis Historia), ce a fost publicată cam în anul 77 și era compusă din 37 de volume , (informațiile culese de el erau în nu mai puțin de 160 de volume) . Pliniu a adunat acolo cunoștințele științifice și tehnice din epoca sa , pe teme variate ca științele naturale, astronomia, antropologia, psihologia și metalurgia.  A scris numeroase alte lucrări.

În anul 79 el și-a adoptat nepotul, (cunoscut ca Pliniu cel Tânăr) , care și-a luat numele  Caius Plinius Caecilius Secundus.

Pliniu cel Bătrân (Caius Plinius Secundus) era în anul 79 (în timpul împăratului Titus, fiul lui Vespasian) )  comandantul flotei romane și s-a dus cu o corabie la locul erupției vulcanului Vesuviu pentru a observa erupția de aproape, dar mai ales pentru a salva pe cei care nu aveau posibilitatea de a se evacua din fața pericolului. 

Relatarea morții lui ne-a parvenit printr-o scrisoare adresată de nepotul și fiul său adoptiv,  Pliniu cel Tânăr (61-113) istoricului Tacitus.