Построят ли когда-нибудь небоскрёб высотою в милю? — Стефан Эл

Посмотреть урок полностью: https://ed.ted.com/lessons/will-there-ever-be-a-mile-high-skyscraper-stefan-al

В 1956 году архитектор Фрэнк Ллойд Райт предложил проект небоскрёба высотой в 1 милю (1,6 километра), что более чем в пять раз выше Эйфелевой башни. И хотя исполинских размеров башню так и не построили, сегодня по всему миру возводят здания одно выше другого. Как все эти кажущиеся невозможными идеи благодаря архитекторам воплощаются в реальность? Стефан Ал объяснит, как высотки стали привычным элементом архитектурного ландшафта наших городов.

Урок — Стефан Ал, мультипликация — TED-Ed.

В 1956 году

архитектор Фрэнк Ллойд Райт

предложил проект небоскрёба
высотой в 1 милю [1,6 километра].

Это здание стало бы самым высоким в мире,

намного выше других —

в пять раз выше Эйфелевой башни.

Однако критики смеялись над архитектором,

считая, что людям пришлось бы
часами дожидаться лифта

или что того хуже, башня обрушится
под тяжестью собственного веса.

С ними согласилось большинство инженеров,

но, несмотря на шумиху вокруг проекта,

к строительству исполинской башни
так никогда и не приступили.

Но сегодня

по всему миру вырастают здания
одно выше другого.

Архитекторы даже разрабатывают проекты
небоскрёбов высотою более километра,

например,
«Башня Джидды» в Саудовской Аравии

будет в три раза выше Эйфелевой башни.

Очень скоро

архитектурная мечта Райта о преодолении
1 мили может воплотиться в реальность.

Так что же на самом деле не давало нам

70 лет назад возводить
эти гигантские сооружения,

и как мы сегодня сможем построить
здание высотой в милю?

При проектировании
важно соблюдать принцип,

что каждый этаж здания должен выдерживать
вес этажей, расположенных над ним.

Чем выше мы строим,

тем больше гравитационное давление
верхних уровней на нижние.

Долгое время данным принципом
определялся облик наших зданий.

Так, архитекторы древности
предпочитали возводить пирамиды потому,

что на их широких основаниях
покоились более лёгкие этажи.

Однако подобное решение не соответствует
современному архитектурному ландшафту:

для пирамиды такой высоты потребуется
основание шириной почти 2,5 километра,

что весьма сложно
«втиснуть» в центр города.

К счастью, избежать столь неудачных
архитектурных решений можно,

если использовать при строительстве
прочные материалы, например бетон.

Современные бетонные смеси
усиливают при помощи стальной арматуры

и полимеров-пластификаторов
для предотвращения трещин.

Бетон самой высокой на земле башни
«Бурдж-Халифы» в Дубае

способен выдержать давление
до 8 000 тонн на квадратный метр —

вес 1 200 африканских слонов!

Разумеется, даже если здание
выдерживает собственный вес,

ему всё равно необходима
прочная опора на земле.

Без фундамента

столь тяжёлые здания могут
провалиться, рухнуть или покоситься.

Чтобы не провалилось здание
весом примерно в полмиллиона тонн,

требуется 192 сталебетонных опор или свай,
заглубленных в грунт на 50 метров.

Трение между сваями и грунтом

обеспечивает устойчивость
столь внушительного сооружения.

Помимо противостояния силе гравитации,

которая давит на небоскрёб сверху вниз,

ему также нужно выдержать
мощные потоки ветра,

воздействие которых направлено в сторону.

При средних порывах

ветер воздействует с силой до 8 килограмм
на квадратный метр высотного здания,

что сравнимо с обстрелом стен
шарами для боулинга.

При правильном аэродинамическом решении,

например, как на элегантной
Шанхайской башне в Китае,

силу ветра можно снизить на четверть.

А устойчивые к ветру рамы
внутри и снаружи здания

способны поглотить оставшуюся силу ветра.

Такие конструкции имеются
на сеульской башне Лотте.

Но несмотря на все принятые меры,

во время урагана вы можете заметить,

что верхние этажи будут
раскачиваться с амплитудой более метра.

Чтобы ветер не качал верхние этажи,

в устройстве многих небоскрёбов
применяется противовес массой сотни тонн,

который называют инерционный демпфер.

Например, небоскрёб Тайбэй 101 оборудован

подвешенным на уровне 87-го этажа
гигантским стальным шаром.

Когда ветер качает высотку,

шар начинает раскачиваться как маятник,

принимая на себя
кинетическую энергию здания.

Его движения синхронизируются
с колебаниями башни,

а гидравлические цилиндры,
установленные между шаром и зданием,

преобразуют кинетическую
энергию в тепловую

и гасят колебания небоскрёба.

При помощи всех имеющихся технологий

можно надёжно зафиксировать высотку,
однако предстоит ещё решить проблему

быстрого передвижения
по зданию такого размера.

Во времена Райта

самые быстрые лифты двигались
со скоростью всего 22 километра в час.

Однако сегодняшние лифты намного быстрее
и могут развивать скорость более 70 км/ч,

а в будущем кабины, возможно,
смогут передвигаться без трения

по магнитным рельсам
с гораздо большими скоростями.

При помощи алгоритмов управления
потоками людей

можно объединять пассажиров по запросам,

чтобы оптимально доставлять кабины туда,
куда необходимо.

Со времён Райта в строительстве
небоскрёбов проделан огромный путь.

То, что раньше считалось невыполнимым,

теперь стало возможным
архитектурным решением.

Сможет ли небоскрёб
преодолеть отметку в 1 милю —

сегодня всего лишь вопрос времени.