Интереcно о науке

На протяжении всей истории архитектуры имело место стремление строить как можно выше. Это подчеркивало величественность сооружения, создавая ощущение, что живущие или работающие в нем находятся на ступеньку выше окружающих. Кроме того, в условиях плотной городской застройки и высокой стоимости земли помогают сэкономить значительные финансовые ресурсы. Долгие времена не возможно было построить высокое здание, не затрачивая много времени и денег.

Однако в конце XIX века появились технологии и материалы, которые позволили преодолеть существующие преграды и начать строить колоссальные по своей высоте сооружения в сравнительно короткие сроки. В этой статье мы рассмотрим основные решения, которые позволили строить поистине огромныпе здания, именуемые небоскребами.

Главным сдерживающим фактором, препятствующим строительству высоких зданий, является гравитация. Представьте себе обычную кирпичную стену. Она состоит из рядов кирпичей сложенных друг на друга и связанных цементным раствором между собой. Причем каждый последующий ряд будет давить на ниже расположенный. Чтобы выдержать вышерасположенные кирпичи с определенной высоты, придется наращивать толщину стен внизу, чтобы они не лопнули под собственным весом. Так можно строить 3-х, 5-ти, 10-ти, 15-ти этажные здания. Однако с определенной высоты толщина стен будет слишком огромной и все равно будет оставаться вес ее обрушения из-за огромной массы, давящей сверху. Таким образом, первая проблема, которую следовало решить – это поиск нового материала, более легкого и прочного, чем кирпич и бетон.

 Выбор пал не сталь. Аналогичный по весу стальной элемент конструкции мог выдержать в десятки раз больше чем кирпичная стена или бетонная плита. Возводимые из стальных балок конструкции были и легкими и прочными, не зависимо от высоты, формы и площади основания. При этом стальной каркас был предельно прост по своей структуре. В самом низу ставились вертикальные балки, сверху, как в воротах, ложились горизонтальные. При этом образовывались кубические ячейки. Следующий ряд ставился аналогичным образом и так далее. При этом стены (заполнение между балками), в отличие от кирпичных зданий, могли быть выполнены из любого материала, так как не несли никакой нагрузки. Поэтому многие небоскребы имеют остекление по всей высоте, создавая потрясающие виды для находящихся внутри, и, вместе с тем, остаются надежными и устойчивыми.

Следующей возникшей проблемой при строительстве небоскребов стал подъем грузов на высоту. Обычные башенные краны могли поднимать грузы на десятки метров максимум. Слишком высокий кран будет очень громоздким и неустойчивым. Подъем грузов вертолетами – слишком дорого и опасно, так как вертолет в центре города может зацепить другие строения. Поэтому было найдено оригинальное решение: располагать кран не рядом, а на самом строящемся здании. По мере роста небоскреба в высоту, кран также поднимали с этажа на этаж.

Без следующего важного изобретения даже не смотря на особую конструкцию, легкие и прочные материалы и мобильные подъемные краны небоскребам так и не суждено было бы появиться. В силу своих физических возможностей человеку трудно подниматься выше нескольких (5-10) этажей вверх. Кроме того, это занимает много времени, а о подъеме мебели и бытовой техники и говорить не приходится. Как вы уже догадались, третьим важным изобретением стал лифт. Он с легкостью может поднять людей и предметы за считанные секунды на любую высоту, избавив посетителей высотки от необходимости тратить драгоценное время и силы.

Если посмотреть на некоторые небоскребы со стороны, то может показаться, что перед нами огромная линейка: узкая и высокая. Профиль высотного строения – это очень большое препятствие для ветра и ему тяжело его обогнуть. Врезаясь в стену здания, ветер стремится наклонить его, а металлический каркас небоскреба противостоит ему. В результате этого может возникнуть качка. Причем на верхних этажах здания она может достигать нескольких десятков сантиметров или даже метров. Это не только может создать дискомфорт для жильцов, но привести к преждевременному износу всей конструкции. Поэтому обычно стараются строить здание со скругленным профилем, чтобы ветер обтекал здание, не создавая давление на него. Также в некоторых случаях применяются противовесы, устанавливаемые в верхней части небоскреба. Он работает по принципу маятника и когда здание пытается отклонится в одну сторону, маятник отклоняется в противоположную, устраняя качку.

После событий 11 сентября в США и обрушению двух башен всемирного торгового центра выросли требования к безопасности зданий. В частности здания стали оснащаться специальными промежуточными этажами для укрытия от пожара, а также дополнительными эвакуационными выходами и средствами пожаротушения.

Сейчас практически в каждом крупном городе имеются свои небоскребы. Столицей небоскребов по праву считается Нью-Йорк. Весь Манхеттен застроен высотками, которые уже давно стали его визитной карточкой. Однако самое высокое здание находится не там. Небоскреб Бурж-Халифа в Дубаи высотой 828 метров со своими 163 этажами в 2010 году стал самым высоким небоскребом в мире.