Παρατηρήσεις πάνω στην εξέλιξη της ακουστικής των χριστιανικών λατρευτικών κτισμάτων της Θεσσαλονίκης. Από τους Παλαιοχριστιανικούς, έως τους ναούς του 14 ο αιώνα. Παναγιώτης Καραμπατζάκης, Αρχιτέκτων Μηχανικός, Εργαστήριο Αρχιτεκτονικής Τεχνολογίας ΑΠΘ / Θειρών 14, 56728, Θεσσαλονίκη info@nestos.net ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην Εργασία αυτή παρουσιάζονται μία σειρά νέων αποτελεσμάτων τα οποία προκύπτουν από μετρήσεις ακουστικών παραμέτρων σε Ναούς της Θεσσαλονίκη και από επεξεργασία ακουστικών μοντέλων ναών σε λογισμικό 3 ων διαστάσεων. Οι παράμετροι και τα μεγέθη που παρουσιάζονται στην εργασία, αποτελούν βασικά εργαλεία ανάλυσης ακουστικής, τα οποία συνδυαζόμενα με τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των χώρων καθώς και με την χρονική περίοδο οικοδόμησης των χώρων, δίνουν χρήσιμα συμπεράσματα, σχετικά με την εξέλιξη της ακουστικής, ως «εφαρμοσμένη τεχνική» καθώς επίσης ξεκαθαρίζουν και κάνουν διακριτή μία συνεχή βελτιωτική εξέλιξη. Μεταξύ των παραμέτρων που παρουσιάζονται είναι : ο χρόνος αντήχησης ανά όγκο Τ30/V και ο συντελεστής πολυπλοκότητας V/Stot Notes on the acoustic evolution of Christian worship buildings of Thessaloniki From Paleochristian period up to 14 th century, churches. ABSTRACT This paper presents a series of measurement results of the acoustic properties inside churches in Thessaloniki as well computer model predictions of the same spaces. The parameters with the data presented in this paper are basic tools of acoustic analysis which, together with the geometric characteristics of the various spaces in their respective time frame, give useful results regarding the evolution of the acoustics of the spaces under investigation. It is inferred that the acoustic of the spaces was improved through an applied technique which leaves behind discrete signs. Some of the parameters examined are : reverberation time per volume T30/V and complexity coefficient V/Stot.
Εισαγωγή Ένα εξαιρετικό παράδειγμα, πόλεως, πού αναμορφώθηκε κατά την Παλαιοχριστιανική και την Βυζαντινή περίοδο, είναι ή Θεσσαλονίκη. Στην μεγαλόπρεπη πολυπλοκότητα της πόλης, που πολύ διακριτά, οφείλεται στις αρχιτεκτονικές πολεοδομικές επεμβάσεις της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας (παλάτι Γάλέριου, Αψίδα, Μαυσωλείο, Εγνατία οδός, Χρυσή πύλη) αναπτύχτηκε πλήθος οικοδομημάτων και λατρευτικών χώρων, πολλές φορές αλλάζοντας χρήση, σε υφιστάμενα κτίρια (Μαυσωλείο Γελέριου Ροτόντα) και άλλες φορές ανεγείροντας νέα (Αχειροποίητος, άγνωστη βασιλική στα ερείπια της Αγ. Σοφίας, Αγ. Δημήτριος κλπ). Η περίοδος αυτή, είναι που απαιτεί, μεγάλους χώρους, εξαιτίας της αθρόας συμμετοχής πιστών, ακριβώς μετά την περίοδο χρήσης των «Ευκτήριων Οίκων» αρκετά μετά τους διωγμούς και την χρήση των κατακομβών. Κατά την περίοδο αυτή, γίνεται και η μεταπήδηση και χρήση της έννοιας «Εκκλησία», από την Αρχαία Ελληνική έννοια της «Συνέλευσης», στην έννοια του «Οίκου του Κυρίου» Τα μεγαλόπρεπα, λατρευτικά κτήρια της Παλαιοχριστιανικής περιόδου, αυτά των Βασιλικών, που κατά κύριο λόγο βασίστηκαν στην Ρωμαϊκή μορφολογία των Forum, αποτέλεσαν μία αυτοτελή ομάδα κτισμάτων, με πολλές παραλλαγές (πολύκλιτες, με υπερώα, με εγκάρσια κλίτη κλπ) και κυριάρχησαν, ως χώροι, διότι απάντησαν σε μία από τις σημαντικότερες διαφορές της Αρχαίας ναοδομίας με αυτή της Χριστιανικής, την «Στροφή προς τα έσω» και έτσι μπόρεσαν να προσφέρουν, πρόσφορες συνθήκες, για την «επικοινωνία» μεγάλου αριθμού πιστών, με το «Θείον». Κατά την πορεία της εξέλιξης της νέας θρησκείας, αναδείχθηκαν πολλές και διαφορετικές ανάγκες, και προέκυψαν προβλήματα και προκλήσεις με κυριότερα από αυτά: Την διαχείριση του γιγαντιαίου χώρου της Βασιλικής Την ενσωμάτωση των πεποιθήσεων της νέας θρησκείας, που δεν είναι πια τόσο νέα, κωδικοποιημένων σε αισθητική και αρχιτεκτονική. Μετά την επίλυση της στήριξης του Τρούλου (ημισφαίριο) πάνω σε ένα τετράγωνο, που ορίζεται από 4 κίονες ή πεσσούς στις 4 γωνίες, χρησιμοποιώντας την ευελιξία που προσφέρουν τα σφαιρικά τρίγωνα, οι βυζαντινοί πλέων αρχιμάστορες, τόλμησαν μορφές, που προέκυπταν από την παράδοση των Παλαιοχριστιανικών χρόνων, αλλά ταυτόχρονα, που απομακρύνονταν σιγά σιγά. 200 χρόνια περίπου μετά την ανέγερση των περιγραφικότερων δειγμάτων της Παλαιοχριστιανικής περιόδου, εμφανίζεται στην Θεσσαλονίκη, ένας μεταβατικός τύπος ναού, η Αγία Σοφία, που άμεσα (μέσα στα επόμενα 200 χρόνια) έδωσε τις βάσεις της εξέλιξης, στην τελευταία και επικρατέστερη μορφή, αυτή της Σταυροειδούς Ελεύθερης ή Εγγεγραμμένης Σταυροειδούς (επικράτηση μετά το 1000μ.Χ.). Η ερώτηση που προκύπτει άμεσα, όταν κάποιος παρατηρήσει της παραπάνω εξέλιξη είναι η εξής:
Κατά της εξέλιξη της μορφολογίας, από τις Βασιλικές μεγάλων διαστάσεων, των Παλαιοχριστιανικών χρόνων, κατόπιν το ενδιάμεσο πέρασμα από τον μεταβατικό τύπο της Αγίας Σοφίας και τελικά την εδραίωση της Σταυροειδούς του 11 ου αιώνα και μετά, υπήρχε κάποια διακριτή εξέλιξη στην ποιότητα της ακουστικής των χώρων; Η παρούσα εργασία, προσθέτει μερικά εργαλεία διακρίβωσης της ακουστικής των παραπάνω χώρων, τα οποία συναινούν στην απάντηση ότι υπήρξε μία ξεκάθαρη εξέλιξη και μία ποιοτική βελτίωση των παραμέτρων της ακουστικής, στην εξέλιξη της ακουστικής, της παλαιοχριστιανικής και της βυζαντινής ναοδομίας. 1. Τα δεδομένα Η παρούσα εργασία βασίστηκε στα μετρητικά και υπολογιστικά στοιχειά των δύο προηγούμενων εργασιών μου, που παρουσιάστηκαν στα συνέδρια, «Ακουστική 2008» και «Ακουστική 2010». Αναλυτικά, στις εργασίες αυτές παρουσιάστηκαν οι μετρήσεις σε 11 Χριστιανικούς χώρους, από τα Παλαιοχριστιανικά χρόνια έως τον 14 ο αιώνα. Από τους 11 χώρους που μετρήθηκαν, δεν χρησιμοποιούνται στην παρούσα εργασία 2 από αυτούς λόγο του πολύ μικρού όγκου τους, η Μονή Λατόμου (489m³) και του Αγ. Νικόλαου του Ορφανού (520m³). Οι χρονολογίες ανέγερσης των χώρων καθώς και η ονομασία τους παρουσιάζονται στο παρακάτω γράφημα. Σχήμα 1.1 Ο χρόνος οικοδόμησης των υπό εξέταση χώρων. Στο Σχήμα 1.1 φαίνεται η ομαδοποίηση της μορφολογίας που αναφέρεται στην εισαγωγή και περιλαμβάνει, τις ξυλόστεγες δρομικές Βασιλικές των Παλαιοχριστιανικών χρόνων του 5 ου και 6 ου αιώνα, την ενδιάμεση Σταυροειδή μετά τρούλου και περίστωο, την Αγία Σοφία του 8 ου αιώνα, η οποία είναι η εξέλιξη της Βασιλικής μετά τρούλου και τέλος, την τελική μορφή της εγγεγραμμένης ή ελεύθερης Σταυροειδούς, που παρουσιάζεται μέσο της Παναγίας χαλκέων τον 11 ο αιώνα και συνεχίζει με μικρές παραλλαγές μέχρι τον 14 ο αιώνα Οι χρόνοι αντήχησης που μετρήθηκαν φαίνονται στον Πίνακα 1.1 σε αριθμητικές τιμές και στον Πίνακα 1.2 σε γράφημα
α/α Ονομασία χώρου Πίνακας 1.1 Χρόνοι Αντήχησης που μετρήθηκαν # of Measurments 1 Ι.Ν. Αγ. Γεωργίου (Ροτόντα) 57 6,03 4,07 4,36 3,76 3,22 2,28 2 Ι.Ν. Αχειροποιήτου 58 3,08 3,21 3,88 3,37 2,58 2,20 3 Ι.Ν. Αγ. ημητρίου 34 3,54 3,51 3,75 2,97 2,79 2,17 5 Ι.Ν. Αγ. Σοφίας 67 3,95 2,94 2,76 2,16 2,07 1,74 6 Ι.Ν. Παναγίας Χαλκέων 40 1,54 1,76 1,53 1,26 1,34 1,16 7 Ι.Ν. Αγ. Αικατερίνης 33 1,89 1,56 1,49 1,39 1,25 1,05 9 Ι.Ν. ώδεκα Αποστόλων 66 1,53 1,73 1,71 1,62 1,46 1,17 10 Ι.Ν. Προφ. Ηλία 61 3,91 3,46 2,88 2,59 2,24 1,65 11 Ι.Ν. Αγ. Παντελεήμονος 40 2,41 1,98 1,94 1,55 1,37 1,09 Γράφημα 1.1 Χρόνοι Αντήχησης που μετρήθηκαν Μετρήσεις RT ανά οκτάβα 7,00 6,00 5,00 RT σε sec Συχνότητα σε Hz Ι.Ν. Αγ. Γεωργίου (Ροτόντα) Ι.Ν. Αχειροποιήτου Ι.Ν. Αγ. ημητρίου Ι.Ν. Αγ. Σοφίας Ι.Ν. Παναγίας Χαλκέων Ι.Ν. Αγ. Αικατερίνης Ι.Ν. ώδεκα Αποστόλων Ι.Ν. Προφ. Ηλία Ι.Ν. Αγ. Παντελεήμονως Παρατηρώντας το Γράφημα 1.1 μπορούμε να κάνουμε έναν σημαντικό διαχωρισμό των χώρων σε δύο ομάδες. Η πρώτη ομάδα αποτελείται από τους Παλαιοχριστιανικούς ναούς Αγ. Δημητρίου και Αχειροποιήτου που αντιπροσωπεύει άλλωστε την περίοδο γύρω από τον 5 ο αιώνα και η δεύτερη ένα σύνολο χώρων, μικρότερων σε διαστάσεις αλλά αρκετά πολυπλοκότερων και πλαστικότερων ως προς την τελική σύνθεση. Στην ομάδα αυτή ανήκουν αρχικά η Παναγία Χαλκέων η οποία είναι η παλαιότερη της ομάδας (11 ος αιώνας) η οποία ταυτόχρονα δείχνει να έχει εξαντλήσει τις
δυνατότητες της τεχνικής και της αισθητικής της εποχής της. Στην ομάδα επίσης ανήκουν, ο Αγ. Παντελεήμον ας, οι 12 απόστολοι, η Αγ. Αικατερίνη. Μεταβατικό πέρασμα μεταξύ των δύο μορφών, αυτού της Βασιλικής των Παλαιοχριστιανικών χρόνων και αυτών των σταυροειδών του 11 ου και μετά αιώνα, αποτελεί ο ναός της Αγ. Σοφίας, ο οποίος αποτελεί ενδιάμεσο βήμα για να προσαρμοστεί το επιβλητικό, αυστηρό, μέγα μέγεθος της βασιλικής, στον εσωστρεφή, πλαστικό, περίτεχνο και ανθρώπινης κλίμακας, σταυροειδή. 2. Παρατηρήσεις 2.1 1 η Παρατήρηση του λόγου RΤ ανά όγκο. Η πρώτη παρατήρηση που δείχνει μία έντονη διαφοροποίηση των δύο ακραίων ομάδων, της 1 ης των Παλαιοχριστιανικών με την 2 η είναι η σχέση του χρόνου αντήχησης με τον όγκο του χώρου. Στο Γράφημα 2.1 φαίνεται η σχέση των δύο μεγεθών. Γράφημα 2.1.1 RT vs V RT vs V RT σε sec 0 5000 10000 15000 20000 25000 V σε m^3 Ι.Ν. Αγ. Γεωργίου (Ροτόντα) Ι.Ν. Αχειροποιήτου Ι.Ν. Αγ. ημητρίου Ι.Ν. Αγ. Σοφίας Ι.Ν. Παναγίας Χαλκέων Ι.Ν. Αγ. Αικατερίνης Ι.Ν. ώδεκα Αποστόλων Ι.Ν. Προφ. Ηλία Ι.Ν. Αγ. Παντελεήμονoς Στο Γράφημα 2.1 γίνεται φανερή η διαφοροποίηση των δύο ομάδων, η σχεδόν ενδιάμεση μεταβατική φάση της Αγ. Σοφίας και η μακράν, διαφορετική συμπεριφορά δύο χώρων, που μορφολογικά κινούνται εκτός σύγκρισης, του Πρ. Ηλία και της Ροτόντας. 2.2 2 η Παρατήρηση του λόγου V/Stot H Χώροι που κατασκευάστηκαν μετά τον 11 ο αιώνα (αυτοί της 2 ης ομάδας) παρουσιάζουν μία πολύ διακριτή πτώση του χρόνου αντήχησης γεγονός που οφείλεται στον εξορθολογισμό του μεγέθους και στην αύξηση της συνολικής
απορρόφησης μέσω της αύξησης της συνολικής επιφάνειας εξ αιτίας της πολυπλοκότητας του χώρου και σε γενικές γραμμές την διάχυση. Έτσι παρατηρώντας την εξέλιξη του λόγου του όγκου των χώρων δια της συνολικής επιφάνειας αυτών, παρατηρούμε ότι αυτός μειώνετε συνεχώς Πίνακας 2.2.1 Αχειροποίητος Αγ. Σοφία Χαλκέων V/Stot 2.51m 1.91m 0.94m Χρόνος Κατασκευής 5 ος αιώνας 8 ος αιώνας 11 ος αιώνας Κάνοντας μία γενικότερη προσέγγιση στο θέμα του V/Stot, στο Γράφημα 2.2.2 παρατηρούμε μία γραμμική μείωση του V/Stot όσο πλησιάζουμε στον 11 ο αιώνα. Γράφημα 2.2.2 Συντελεστής Πολυπλοκότητας V/Stot V/Stot σε m 5,00 4,50 y = -0,54x + 5 Αγ. Σοφία Κωσταντινουπόλεως 4ος αιώνας Ι.Ν. Αγ. Γεωργίου (Ροτόντα) 4ος αιώνας Ι.Ν. Αγ. ημητρίου 4ος και 7ος αιώνας Ι.Ν. Αχειροποιήτου 5ος αιώνας Sergius and St. Bacchus 6ος αιώνας Ι.Ν. Αγ. Σοφίας 8ος αιώνας Ι.Ν. Παναγίας Χαλκέων 11ος αιώνας Σημειώνετε ότι ο λόγος V/S υπό προϋποθέσεις, είναι μήκος 4 φορές μικρότερο από την MFP (Mean Free Path) και η μονάδα του είναι το m. Ο μηχανισμός λειτουργίας του παραπάνω συλλογισμού φαίνεται αναφέρεται αναλυτικότερα στην εργασία που παρουσίασα στο «Ακουστική 2010» 2.3 3 η Παρατήρηση, συμμόρφωση με τα πρότυπα. Έχοντας δεδομένους τους όγκους και την χρήση των χώρων, υπολογίστηκε ο βέλτιστος χρόνος αντήχησης RT(soll) με βάση τις υποδείξεις του DIN 18041:2004-2005 (σελίδα 13,Figure 1, τύπος (5)) (Στην Παρούσα εργασία το RT(soll) RTopt)
Ο ακριβής τύπος της σχέσης του όγκου με την βέλτιστη αντήχηση RTopt δίδεται στην σχέση (1.1) ΣΗΜ: Το εν λόγο DIN προτείνει τιμές RT για χώρους έως 5000m³, στην συγκεκριμένη εργασία έγινε κατάχρηση του όρου αυτού για κάποιους από τους ναούς (1 η ομάδα), αλλά τα αποτελέσματα σε κάθε περίπτωση παρουσιάζουν μεγάλο ενδιαφέρον (1.1) Στο Γράφημα 2.3.1 φαίνεται, για κάθε χώρο, η τιμή RT που μετρήθηκε και η γραμμή RTopt, που υπολογίζεται με βάση τον όγκο του χώρου και οι μέγιστές αποκλείσεις που προτείνει η οδηγία. Γράφημα 2.3.1 Τιμή RT μέτρησης (μπλε γραμμή), γραμμή RTopt (μωβ), και οι μέγιστές αποκλείσεις RTopt. (γαλάζια και κίτρινη γραμμή). Η περίοδος κατασκευής των χώρων περιγράφεται από το έγχρωμο παραλληλόγραμμο, Κίτρινο Παλαιοχριστιανικά, πορτοκαλί Μεταβατικό, γαλάζιο - >11 ο αιώνα, μωβ μη συγκρίσιμο) Ι.Ν. Αγ. Γεωργίου (Ροτόντα) Ι.Ν. Αχειροποιήτου 6,00 5,00 Ι.Ν. Αγ. ημητρίου Ι.Ν. Αγ. Σοφίας Ι.Ν. Παναγίας Χαλκέων Ι.Ν. Αγ. Αικατερίνης
Ι.Ν. ώδεκα Αποστόλων Ι.Ν. Προφ. Ηλία Ι.Ν. Αγ. Παντελεήμονoς Στο Γράφημα 2.3.2 φαίνεται η εκατοστιαία απόκλιση του μέσου (250-2000Hz) του RT που μετρήθηκε και του RTopt Γράφημα 2.3.2 Εκατοστιαία απόκλιση του μέσου (250-2000Hz) του RT που μετρήθηκε και του RTopt Η περίοδος κατασκευής των χώρων περιγράφεται από την έγχρωμη γραμμή με Κίτρινο Παλαιοχριστιανικά, πορτοκαλί Μεταβατικό, γαλάζιο - >11 ο αιώνα, μωβ μη συγκρίσιμο) Μέση εκατοστιαία απόκλιση RT μέτρησης και RTopt Μέση εκατοστιαία απόκλιση RT 0,90 0,80 0,70 0,60 0,40 0,30 0,20 0,10 Ι.Ν. Αγ. Γεωργίου (Ροτόντα) Ι.Ν. Αχειροποιήτου Ι.Ν. Αγ. ημητρίου Ι.Μ. Λατόμου T Ι.Ν. Αγ. Σοφίας Ι.Ν. Παναγίας Χαλκέων Ι.Ν. Αγ. Αικατερίνης Ι.Ν. Αγ. Νικολάου Ορφανού Ι.Ν. ώδεκα Αποστόλων Ι.Ν. Προφ. Ηλία Ι.Ν. Αγ. Παντελεήμονoς Χώροι Στο Γράφημα 2.3.2 παρατηρείται πολύ μικρή απόκλιση (<10%), των τιμών των χώρων της δεύτερης ομάδας (11 ος 14 ος ), μία σχετικά μικρή απόκλιση της Αγ. Σοφίας (~25%) και πολύ μεγαλύτερες αποκλίσεις στους άλλους χώρους (30%-90%). 3. Συμπεράσματα Από την παρούσα εργασία προκύπτουν τα παρακάτω συμπεράσματα Υπήρξε στην μετάβαση, από τα Παλαιοχριστιανικά χρόνια στον 11 ο αιώνα, μία ανάγκη εξορθολογισμού των γιγάντιων χώρων των ξυλόστεγων
Βασιλικών, ο οποίος ήταν πιθανόν να οφειλόταν και στην κακή ακουστική και μάλιστα έγιναν σχετικοί πειραματισμοί. Από την γραμμική μείωση του συντελεστή V/S κατά το πέρασμα των χρόνων, παρατηρείται, μία συνειδητή αύξηση της πολυπλοκότητας των κατασκευών και κατ επέκταση της απορροφητικής ικανότητας του χώρου, αφενός και αφετέρου πρόσθεση μεγάλου βαθμού διάχυσης, σε αντίθεση με τις τεράστιες ανακλαστικές επιφάνειες και την μικρού βαθμού διάχυση των Παλαιοχριστιανικών χώρων. Μπορούμε να ισχυριστούμε ότι οι τεχνίτες, κατά τους βυζαντινούς χρόνους, μπορούσαν να οικοδομήσουν κτίρια, χωρίς σχεδόν καθόλου χρήση απορροφητικών, βασιζόμενοι μόνο στην γεωμετρία του χώρου, καλύπτοντας τις απαιτήσεις του DIN18041, (Acoustic quality in small to medium-sized rooms), χίλια χρόνια πριν αυτό, συνταχθεί. 4. Βιβλιογραφία Για την παραπάνω εργασία χρησιμοποιήθηκαν στοιχεία από τις παρακάτω εκδόσεις: 1. Beranek L. Acoustics, New York, ASA. (1993) 2. Everest, Alton F., Εγχειρίδιο Ακουστικής, Θεσσαλονίκη, Εκδόσεις Τζιόλα. (1994-98) 3. http://odysseus.culture.gr, Ιστοσελίδα Υπουργείου Πολιτισμού. 4. Long Marshall, Architectural Acoustics, London, Elsevier Academic Press, (2006). 5. Cirillo E., Martellota F., Worship Acoustics and Architecture, Essex, Multi Science Publishing Co. Ltd, (2006) 6. Αγγελόπουλος Λ., Η Βυζαντινή μουσική, Αθήνα, Περ. Αρχαιολογία τ.14 45-54, (1984) 7. Mπούρας X., Μαθήματα Ιστορίας της Αρχιτεκτονικής, τόμ. B, Aθήνα (ανατ. 1980). (1975). 8. Μπούρας Χ., Ιστορία της Αρχιτεκτονικής, τόμ. Β, Αθήνα (1999) 9. Μπούρας Χ., Βυζαντινή και Μεταβυζαντινή αρχιτεκτονική στην Ελλάδα, Αθήνα. (2001) 10. Ορλάνδος Α. Η Ξυλόστεγος Παλαιοχριστιανική Βασιλική της Μεσογειακής Λεκάνης, Αθήνα 1952 11. Παπαδόπουλος Γ., Ιστορική επισκόπησης της βυζαντινής εκκλησιαστικής μουσικής από των αποστολικών χρόνων μέχρι των καθ ημάς, Κατερίνη, Εκδόσεις Τέρτιος. 12. Tzekakis Emm, The acoustics of the early Christian monuments of Thessaloniki, Archive of acoustics V6 p3, (1981) 13. Tzekakis Emm, Reverberation Time of Rotunda of Thessaloniki, Journal of ASA V57 p1207 (1975). 14. Tzekakis Emm, Reverberation Time of two early Christian Basilicas of Thessaloniki, Proceeding 9 th International Congress on Acoustics, Madrid 1977, V1 p94, (1977) 15. DIN18041:2004-2005 Στον φίλο Πολυνίκη που δίνει σιωπηλά, την μάχη της ζωής του.