Vitruviuksen yli 2000 vuotta vanhat periaatteet rakennuksen lujuudesta, hyödyllisyydestä ja kauneudesta ovat ajattomat

Roomalaisen arkkitehti-insinöörin Marcus Vitruvius Pollion (n. 80–15 eaa.)  De architectura libri decem on tärkein  kirjallinen lähde roomalaisesta rakentamisesta, ja sillä on ollut valtava merkitys arkkitehtuurin historiassa. Koko De architectura -teoksen läpäisevät lujuuden (firmitas), hyödyllisyyden ja tarkoituksenmukaisuuden (utilitas) sekä  kauneuden (venustas) vaatimukset rakentamisessa.

Monet renessanssiajan mestarit, kuten Leon Battista Alberti, Bramante, Raffaello ja Palladio, käyttivät Vitruviusta lähteenään. Leonardo da Vincin kuuluisa  piirros Vitruviuksen mies perustuu Vitruviuksen kirjassa esitettyihin ihmisen ihannemittasuhteisiin.

Vitruvius mainitsee omina lähteinään pääosin kreikkalaisia arkkitehtejä ja filosofeja. Kreikkalaiset olivat olleet roomalaisten esikuvia rakentamisessa jo vuosisatoja – esimerkiksi sellaiset antiikin Roomassa yleiset rakennustavat kuin kiviholvit ja temppelit monine eri pylväsjärjestelmineen omaksuttiin kreikkalaisilta

Aalto-yliopistossa Vitruviuksen opit näkyvät edelleen tulevien arkkitehtien opetuksessa. Arkkitehtuurin teorian vanhempi yliopistonlehtori Anni Vartola käyttää Vitruviusta osana arkkitehtuurin aatehistorian opetusta. Yhdyskuntasuunnittelun professori Kimmo Lapintien mukaan Vitruviuksen kuuluisa kolmijako on säilynyt yllättävänkin pitkään ja tulee vastaan esimerkiksi kilpailuehdotuksissa. Lujuus tosin on hänen mukaansa laajentunut nyt kestäväksi kehitykseksi.

Väitöskirja Vitruviuksesta

Arkkitehti Miia Perkkiö teki vuonna 2007 Oulun yliopistossa väitöskirjan nimeltään Utilitas restauroinnissa.

Vitruviukselle hyvä arkkitehtuuri edellytti kolmea seikkaa: käyttökelpoisuutta, kestävyyttä ja kauneutta. Arkkitehtuurin tärkein tehtävä on utilitas, sen kyky palvella ihmistä sekä yksilönä että yhteisönä. Ihmisen tarpeisiin kuuluu myös historian läsnäolo, mikä määrittelee muutosten toteutustavan restauroinnin kenttään kuuluviksi. Kun olosuhteet muuttuvat, myös rakennuksen on sopeuduttava tilanteeseen.

Perkkiö näkee, että myös historiallisesti arvokkaita rakennuksia on voitava käyttää uusiin tarkoituksiin. Historiallista rakennusta, joka on muutettu uuteen käyttötarkoitukseen vanhan lakattua olemasta, voi hänen mukaansa pitää arkkitehtuurin tehtävän toteutumisen näkökulmasta autenttisempana kuin museoitua rakennusta. Se ainakin vastaa sille annettua tehtävää.

Roomalainen betoni kestää tuhansia vuosia

Vitruviuksen vaalimasta lujuuden ja myös käyttökelpoisuuden periaatteesta vaikuttavin esimerkki on Rooman Pantheon: 7 metriä leveä caementa-perustus ulottuu peräti 4,5 metrin syvyyteen. Maailman suurimman raudoittamattomasta betonista tehdyn kupolin sisähalkaisija on yli 43 metriä.

Augustuksen sotapäällikön ja ensimmäisen keisarisuvun esi-isän Marcus Agrippan 20-luvulla ennen ajanlasku alkua rakennuttama mausoleumi kärsi tuhopaloista. Keisari Hadrianus pystytti uuden Pantheonin temppelin 120-luvulla. Arkkitehtuuri vaihtui samalla suorakaiteesta pyöreään rotundaan. Siitä lähtien se on ollut nimensä mukaisesti kaikkien jumalien suojeluksessa.

Välillä Pantheon restauroitiin, välillä se hylättiin kokonaan, kunnes se muutettiin kirkoksi. Keskiajalla se toimi linnoituksena. 1600-luvulla paavi Urbanus muutti sen sukunsa hautakirkoksi. Siitä se laajeni Italian suurmiesten hautapaikaksi eli se on palautunut alkuperäiseen tarkoitukseensa mausoleumiksi.

Vitruviuksen kymmenestä kirjasta yksi on omistettu temppeleiden rakentamiselle. Siinä hän käsittelee myös niiden restaurointia ja rekonstruontia ja antaan neuvoja myös jatkuvan ylläpidon ja korjaamisen merkityksestä.

Arkkitehti on teknikko ja suunnittelija

Arkkitehdin työ kattoi antiikin aikana myös nykyään rakennusinsinöörin työksi luettavan työkentän, ja Vitruvius mielsi arkkitehdin ammatin paljon laajemmaksi kuin nykyään: arkkitehdin tuli paitsi osata ratkaista rakentamisen konkreettisia ongelmia rakennusmateriaalit ja työtavat mukaan lukien myös tuntea rakentamisen filosofiaa ja historiaa.

Roomalaiset kehittivät huomattavasti antiikin rakennustekniikkaa. Vitruvius kuvailee tasavallan ajan arkkitehtuurin merkittävimpiin keksintöihin kuuluvan, rakentamista nopeuttaneen valumuuritekniikan (opus caementicium), jossa muurimassa valettiin betonin tapaan. Valumuuri oli seinän tai muurin piiloon jäävä kantava ydinosa, joka peitettiin erilaisilla pinnoituksilla. Tekniikka mahdollisti mm. suurten kaarien ja holvien rakentamisen.

Roomalaisten “betoni” ei ollut sementtiä eikä betonia niiden nykymerkityksessä, vaan latinan caementa tarkoitti kalkkilaastiin sekoitettavia muuri- tai lohkokiviä, täyteainetta joka kovettui kestäväksi kiviainekseksi. Opus caementicium -tekniikassa oli olennaisen tärkeää saada betonista riittävän lujaa. Valumuurin täyte (caementa) valmistettiin paikallisista, helposti saatavilla olevista materiaaleista, kuten erikokoisista tiilen- ja kivenpalasista, jotka laasti sitoi yhteen.

Valumuuritekniikassa oli keskeisessä osassa laastin valmistuksessa käytetty tuliperäinen maa-aines, pozzolaani, jonka käyttöä ja ominaisuuksia Vitruvius seikkaperäisesti esittelee. Pozzolaani sopi oivallisesti myös vedenalaisiin rakenteisiin, koska sitä sisältävä laasti kovettuu paljon nopeammin kuin laasti, jossa on käytetty tavallista hiekkaa.

Roomalaiset alkoivat soveltaa valumuuritekniikkaa ensimmäisellä vuosisadalla myös holvien rakentamisessa. Tällainen holvi tehtiin sullomalla täyttömassa puisen muotin sisään: ensin levitettiin kerros vähävetistä muurilaastia ja juntattiin sitten laastimassan sekaan kivimurskaa. Valuholvin valmistaminen edellytti ennen kaikkea sopivan, hitaasti kuivuvan betonin kehittämistä.

Vitruvius ei ehtinyt nähdä valuholvitekniikan yleistymistä. Keisariajalla alettiin rakentaa yhä suurempia kupolirakennuksia, ja valumuuritekniikka ulotettiin myös perustusten tekoon.

Tiilirakennukset ovat yleisiä

Antiikin Rooman tyypillisin seinärakenne oli poltetusta tiilestä tehty seinäpinnoite (lat. opus testaceum). Poltettu ja polttamaton tiili erosivat toisistaan merkittävästi niin rakenteellisesti kuin valmistustavaltaankin: poltettu tiili (testa) valmistettiin tiiliuunissa, polttamaton tiili (later) kuivui ulkona auringossa.

Vitruvius kertoo, että tiilet tuli valmistaa vaaleasta tai punasavesta tai jopa karkeahiekkaisesta savesta. Tällaiset tiilet olivat keveytensä vuoksi kestäviä eivätkä kuormittaneet rakenteita. Niitä oli myös helppo pinota. Tiiliä ei kannattanut valmistaa hiekansekaisesta, pikkukiviä sisältävästä eikä sorapitoisesta savesta, koska niistä tuli liian raskaita. Kastuttuaan sateella seinissä tällaiset tiilet myös lohkeilivat ja hajosivat helposti.

Tiilet oli valmistettava kevät- tai syysaikaan, jotta ne ehtivät kuivua tasaisesti. Keskikesällä valmistetuista tiilistä tuli viallisia, koska aurinko porotti uloimpaan kuoreen niin kuumasti, että tiili näytti ulospäin kuivalta muttei ollut kuivunut sisältä. Kun tiilen sisäosa kutistui kuivuessaan, syntyi jo kuivuneisiin kohtiin halkeamia ja tiilistä tuli heikkolaatuisia. Jos haluttiin saada laadukkaita tiiliä, ne oli valmistettava kaksi vuotta ennen käyttöä, sillä lyhyemmässä ajassa ne eivät ehtineet kuivua kunnolla. Vitruvius varoittaa, että jos tiiliä käytettiin muuraamiseen liian tuoreina kuivumisen ollessa vielä kesken, ne irtosivat rappauksesta kun kutistuessaan liikkuivat. Ohut rappauskaan ei pysynyt seinässä, vaan alkoi halkeilla, jolloin itse seiniinkin saattoi tulla vaurioita.

Roomalaisilla oli käytössä myös erikokoisia ja -muotoisia kattotiiliä. Yleisimmät pituudet olivat noin 30 cm (roomalaisen jalan verran), 20 cm ja 45 cm. Oli myös kahden jalan (noin 60 cm) pituisia neliönmuotoisia tiiliä. ”Nisätiili” oli litteä suorakaiteenmuotoinen tiili, jonka kussakin kulmassa oli nisämäinen uloke. Rakentamisessa käytettiin paljon myös puolikkaita tiiliä.

Poltetusta tiilestä ei Vitruviuksen mukaan pystynyt arvioimaan, soveltuiko se muuraukseen ennen kuin se oli ollut katolla ”testissä” rajuilmalla tai kesähelteellä. Jos tiiltä ei ollut valmistettu laadukkaasta savesta tai poltettu tarpeeksi pitkään, se osoittautui vialliseksi pakkasen ja lumen armoilla. Ja jos tiili ei kestänyt vaativia oloja katolla, ei se voinut kestää kuormitusta seinärakenteessakaan.

Vitruvius neuvoo, kuinka polttamattomat tiilet saatiin kestämään kauemmin: kattotiilten alle laitettiin poltetusta tiilestä ulkoneva rakenne, joka suojasi tiilipintaa huonolla säällä. Kun kattotiiliä särkyi tai tuuli paiskoi niitä alas ja sadevesi pääsi tihkumaan katon läpi, esti tällainen suojus polttamattomia tiiliä vahingoittumasta ja ohjasi vesipisarat valumaan seinän ulkopuolelle. Näin se suojasi koko tiiliseinää.

Roomalaiset käyttivät tiiltä myös murskattuna. Vitruvius kertoo, että laastista saatiin tiiviimpää ja vedenpitävämpää sekoittamalla siihen tiilimurskasta seulottua tiilijauhetta: lisäämällä hiekkaan kolmasosa seulottua tiilijauhetta saatiin oivallinen laastisekoitus. Marmorijauhetta käytettiin hienoimpien seinämaalausten pintalaastissa, tiilenmurut taas sopivat kosteisiin paikkoihin, kuten lattioihin ja seinien alaosaan imemään tehokkaasti kosteutta. Esimerkiksi pohjakerrokseen tuleviin huoneisiin saatettiin laittaa hiekkalaastin sijaan tiilimurskasta tehtyä karkeaa laastia, jotta kosteus ei päässyt vaurioittamaan rappausta.

Tiiltä käytettiin myös lattian päällystämiseen. Vitruvius kuvailee tiburilaisen tähkäkuvioisen pinnoitustekniikan, jossa laastiin aseteltiin tasakokoisia tiilenpalasia tähkää tai kalanruotoa muistuttaviksi kuvioiksi. (Sama tekniikka on käytössä monin paikoin nykyäänkin.) Tiilet oli ladottava huolellisesti paikalleen: niihin ei saanut jäädä kuoppia eikä ulkonevia muhkuroita, vaan pinta oli tasoitettava viivasuoraksi. Lattian tasoitetulle ja kiillotetulle pinnalle levitettiin marmorijauhetta ja sen päälle pinnoite kalkin ja hiekan sekoituksesta. Jos haluttiin vielä huolellisempi lopputulos, ladottiin lattian betonikerroksen päälle noin 60 cm:n mittaisia tiiliä, joiden joka saumassa oli pienet kourut. Tiilet liitettiin toisiinsa, kourut täytettiin öljynsekaisella kalkilla ja saumat hiottiin. Kouruihin jäänyt kalkki kovettui ja kiinteytyi, jolloin saumoihin ei päässyt tunkeutumaan haitallista kosteutta.

Taloudelliset roomalaiset kierrättivät käytettyjä kattotiiliä seinien rakentamiseen, ja niistä rakennetut seinät olivat yleensä varsin kestäviä. Yksittäisiä huonokuntoisia tiiliä myös oli helppo vaihtaa.

Vitruvius hallitsi myös puurakentamisen. Hän selitti kirjoituksissaan, mikä puulaji sopii parhaiten mihinkin tarkoitukseen, ja missä päin Rooman valtakuntaa tätä puuta kasvaa.

Suunnittelun perustana on oikeat mittasuhteet

On vaikuttavaa, että yli 2000 vuotta sitten kirjoitetun teoksen toistuvana teemana on arkkitehtuurin ja ympäristön suhde, olipa sitten kyse julkisista tai yksityisistä, kaupunki- tai maaseuturakennuksista.

Vitruvius painottaa, että arkkitehdin tulee kiinnittää erityistä huomiota siihen, että rakennusten mittasuhteita koskevat laskelmat tehdään huolellisesti ja tarkasti, siten että ne perustuvat tiettyyn mittayksikköön. Aluksi piti luoda tietty yhteismitallisuusjärjestelmä, jota voitiin sitten soveltaa ja tehdä siihen tarvittavia muutoksia. Kun tämä oli tehty ja mittasuhteet selvitetty laskutoimituksilla, oli taitavan arkkitehdin myös osattava ennakoida, mitä muutoksia niihin tuli tehdä rakennuspaikan luonteen tai rakennuksen käyttötarkoituksen tai ulkonäön perusteella. Sitten selvitettiin tulevan rakennuksen huonetilojen pinta-ala eli pituus- ja leveysmitat.

Kun rakennuksen koko oli määritelty, sille suunniteltiin sen käyttötarkoitukseen sopivat mittasuhteet. Arkkitehdin oli saatava rakennus näyttämään asianmukaisesti suunnitellulta, sellaiselta ettei sen ulkoasusta näyttänyt puuttuvan mitään, vaikka yhteismitallisuusperiaatetta jouduttaisiin muuttamaan vähentämällä tai lisäämällä siihen jotain.

Vitruvius antaa tarkat mittasuhdesuositukset niin temppeleille kuin roomalaisen yksityistalon (domus) huonetiloillekin. Hän painottaa, että tarkoissa suuruuslaskelmissa on otettava huomioon sekä tilojen käytettävyys että kaunis ulkomuoto. Esimerkiksi roomalaistalon keskustilan (atrium) ihanteellinen leveys ja pituus voitiin Vitruviuksen mukaan määrittää kolmella eri tavalla: 1. Tilan pituus jaettiin viiteen osaan, joista kolme tuli leveydelle. 2. Pituus jaettiin kolmeen osaan, joista leveydelle tuli kaksi osaa. 3. Piirrettiin tasasivuinen nelikulmio ja siihen halkaisija. Tämän nelikulmion sivun pituudesta saatiin atriumin leveys, halkaisijasta pituus.

Talon eri huonetilojen oli myös oltava sopusoinnussa keskenään. Esimerkiksi jos atrium oli leveydeltään 20 jalkaa (noin 6,5 m), oli isännän työhuoneen (tablinum) leveyden hyvä olla siitä 2/3. Jos atriumin leveys oli 30–40 jalkaa, oli tablinumin ihanteellinen leveys puolet tästä. Jos taas kyseessä oli huomattavan suuri atrium, leveydeltään 40–60 jalkaa (jopa 20 m), sai tablinum mielellään olla leveydeltään tästä vain kaksi viidesosaa eli alle puolet.

Vitruviuksen yksi opetus siis on, että pieniin tiloihin ei voida soveltaa samoja yhteismitallisuusperiaatteita kuin suuriin: jos suurten atriumien mittasuhteita käytettiin pienemmissä tiloissa, eivät ne toimineet, eivät sen enempää pienissä sivuhuoneissa kuin tablinumissakaan. Jos taas käytettiin pienten atriumien mittasuhteita suurissa atriumeissa, tuli näistä osista tyhjiä ja suhteettoman suuria. (Muistutettakoon kuitenkin, että kaikkia roomalaisia yksityistaloja ei rakennettu näin tarkkojen mittasuhteiden mukaan, vaan esimerkiksi Pompejin suurissa yksityistaloissa eroa ”suositusmittoihin” voi olla lähes 10 metriä.)

Vitruviuksen mukaan kaikkia rakennushankkeita tulee arvioida kolmen kohdan perusteella: taitava työnjälki, näyttävä ulkomuoto ja suunnittelutyö. Kun katsotaan rakennuttajan upeasti rakennuttamaa rakennusta, ylistetään sen korkeita kustannuksia. Kun työ on tehty taitavasti, annetaan tunnustusta työnjohtajan suoritukselle. Kun rakennus on kaunis mittasuhteiltaan ja symmetrialtaan, kuuluu kiitos – arkkitehdille.

Vitruviuksen De architectura -teoksen suomennos Arkkitehtuurista ilmestyy 2021 Gaudeamus Kirjan kustantamana. Suomennoksen yhteyteen liitetään laaja kommenttiosa, henkilö- ja paikannimihakemistot, lista Vitruviuksen käyttämistä teknisistä termeistä sekä kuvitusta. (Suomennos ja kommentit Panu-Pekka Hyppönen, Lauri Ockenström ja Aulikki Vuola)