W 1956 roku
architekt Frank Lloyd Wright
zaprojektował wieżowiec o wysokości około 1,6 kilometra.
Miał być najwyższym budynkiem na świecie,
mierzącym pięć wysokości Wieży Eiffla.
Wielu krytyków go wyśmiało.
Uważali, że na windę będzie trzeba czekać godzinami,
lub co gorsza, że wieżowiec zawali się pod własnym ciężarem.
Wielu inżynierów zgadzało się z tym,
więc mimo dużej popularności pomysłu,
kolosalnego wieżowca nigdy nie zbudowano.
Dziś wznosimy coraz wyższe budynki.
Firmy projektują wieżowce o wysokości ponad kilometra,
jak Jeddah Tower w Arabii Saudyjskiej,
mierząca trzy wysokości Wieży Eiffla.
Wkrótce wybudowanie ponad półtorakilometrowego wieżowca Wrighta
może być realne.
Co właściwie powstrzymywało nas
od budowania takich kolosów 70 lat temu?
Jak dziś budujemy wieżowce o wysokości ponad półtora kilometra?
W każdym projekcie budowlanym
niższe piętro musi być w stanie podtrzymać kolejne piętra.
Im wyżej budujemy,
tym większe ciśnienie grawitacyjne napiera na piętra poniżej.
Ta zasada od dawna kieruje budownictwem.
Starożytni architekci upodobali sobie piramidy z szeroką podstawą
podtrzymującą lżejsze wyższe poziomy.
Takie rozwiązanie raczej nie pasuje do panoramy miasta.
Piramida tej wysokości miałaby ponad dwa kilometry szerokości,
więc ciężko byłoby ją wcisnąć do centrum miasta.
Dzięki wytrzymałym materiałom, jak beton, unikamy niepraktycznych kształtów.
Nowoczesne betonowe mieszanki wzmacnia się włóknami stalowymi
i polimerami redukującymi ilość wody, żeby zapobiec pęknięciom betonu.
Beton w najwyższym budynku świata, Burdż Chalifa w Dubaju,
stawia opór 8000 ton ciśnienia na metr kwadratowy.
To waga 1200 afrykańskich słoni!
Nawet jeśli budynek utrzyma sam siebie,
to i tak potrzebuje podpory od dołu.
Bez fundamentów
tak masywne budynki upadłyby lub przechyliłyby się.
Żeby wieżowiec o wadze pół miliona ton nie upadł,
192 betonowe i stalowe pale wkopano na głębokość 50 metrów.
Siła tarcia pomiędzy palami a ziemią sprawia,
że pokaźna budowla stoi.
Poza walką z grawitacją,
która ciągnie budynek w dół,
wieżowiec musi stawić opór wiatrom,
które naciskają na budynek z boku.
W przeciętne dni
wiatr może wywierać na wieżowiec siłę do ośmiu kilogramów na metr kwadratowy,
porównywalne do siły pędzących kuli do kręgli.
Projektowanie aerodynamicznych konstrukcji,
jak elegancka chińska wieża Shanghai Tower,
może zmniejszyć tę siłę nawet o jedną czwartą.
Odporne na wiatr ramy wewnątrz lub na zewnątrz budynku
mogą przyjąć pozostałą siłę wiatru,
jak w przypadku wieży Lotte w Seulu.
Mimo zastosowania tych wszystkich środków,
podczas huraganu na najwyższych piętrach
nadal można poczuć przechylanie się budynku o ponad metr.
Aby zapobiec kołysaniu się wieżowców na wietrze,
wiele drapaczy chmur wykorzystuje kilkusettonową przeciwwagę
zwaną "masowym tłumikiem drgań".
Przykładowo w Taipei 101
powyżej 87. piętra zawieszona jest gigantyczna metalowa kula.
Gdy wiatr porusza budynkiem,
kula kołysze się w przeciwnym kierunku,
pochłaniając energię kinetyczną budynku.
W miarę kołysania się
siłowniki hydrauliczne wieży, między kulą a budynkiem,
zamieniają energię kinetyczną na ciepło
i stabilizują kołyszący się budynek.
Dzięki tym wszystkim technologiom
kolosalne budynki stoją stabilnie.
Jednak szybkie przemieszczanie się po nich jest wyzwaniem samym w sobie.
Za życia Wrighta
najszybsze windy poruszały się z prędkością 22 kilometrów na godzinę.
Dzisiejsze są znacznie szybsze i jadą 70 kilometrów na godzinę.
Windy przyszłości zapewne będą jeździć po magnetycznych szynach bez tarcia
z jeszcze większą prędkością.
Algorytmy zarządzania ruchem pogrupują pasażerów według miejsca docelowego,
żeby pasażerowie i puste kabiny były tam, gdzie trzeba.
Wieżowce przeszły długą drogę odkąd Wright zaproponował swój projekt.
To, co kiedyś uważano za niemożliwe,
teraz jest architektonicznym wyzwaniem.
Zapewne to kwestia czasu,
kiedy zobaczymy jeszcze wyższe giganty.