Насколько высокими могут быть современные здания?. Архитектура и строительство.
С тех пор эра архитектурных скачек и пестования самолюбия продолжала набирать обороты. В 2003 году 509-метровый небоскреб Тайбэй 101 обогнал 452-метровые Башни Петронас в Куала-Лумпур, которые в течение семи лет считались самыми высокими зданиями в мире. В 2010 году Бурдж-Халифа в Дубае, достигающий 828 метров в высоту, намного опередил Тайбэй 101. В 2012 году самонадеянные китайские строители намереваются превзойти Бурдж-Халифа на 10 метров, построив 220-этажную сборно-разборную башню за рекордные 90 дней. А в 2018 году будет закончено строительство Королевской башни в Джидде, Саудовская Аравия, предполагаемая высота которой составит, по крайней мере, 1000 метров.
Когда же эта гонка прекратится? Вероятнее всего, в обозримом будущем этого точно не случится. Но должна же существовать какая-то конечная точка, какая-то предельная высота, которой могут достигать небоскребы. В конечном итоге, должно появиться здание, выше которого уже невозможно будет что-либо построить, потому что должен существовать некий верхний предел. Верно?
Если вы обратитесь с этим вопросом к профессиональным строителям или экспертам по небоскребам, они скажут, что существует множество ограничений, которые мешают строить чрезмерно высокие здания. Материалы, физический комфорт людей, сложность системы лифтов и, самое главное, деньги - все эти факторы определяют, насколько высоким то или иное здание может быть.
Однако без сомнения, должны существовать некие физические ограничения, которые не позволят построить слишком высокое здание. К примеру, мы не можем построить здание, которое достигало бы поверхности Луны, потому что, говоря научным языком, Луна столкнется с этим зданием, и оно рухнет. Однако можно ли соорудить такое здание, пентхаус которого будет располагаться в космосе, за пределами атмосферы Земли? Или здание высотой в 100 миль? Или даже высотой в одну милю?
Совет по высотным зданиям и городской среде обитания - группа экспертов, занимающаяся таким феноменом как небоскребы - недавно провела опрос среди ведущих разработчиков и проектировщиков небоскребов, касающийся некоторых ограничений для высотных сооружений. Вопрос заключался в следующем: "Каков, по вашему мнению, важнейший фактор, мешающий людям построить здание высотой в милю или выше?" В своих ответах эксперты чаще всего говорили о прагматических технических аспектах вопроса, таких как финансирование, о рынке недвижимости или недостатке естественного освещения в зданиях с широким фундаментом.
"Главная трудность заключается в системе лифтов и транспортировки",- считает Эдриан Смит (Adrian Smith), архитектор, занимавшийся проектировкой нынешнего самого высокого здания в мире и небоскреба, который скоро его превзойдет по высоте - километровой Королевской башни в Джидде.
Однако если говорить о структурных ограничениях, то лучшим экспертом в этой области можно назвать Уильяма Бейкера (William Baker). Он является ведущим инженером-конструктором компании Skidmore, Owings and Merrill, и он вместе со Смитом занимался проектом Бурдж-Халифа, разрабатывая систему, которая позволила построить такое высокое здание. Эта система, известная как контрфорсное ядро, похожа на шпиль с тремя крыльями и характеризуется устойчивостью, наличием пригодного для использования пространства внутри здания и сравнительно небольшими потерями пространства на структурные элементы.
По словам Бейкера, система контрфорсного ядра может использоваться для строительства конструкций, значительно превышающих Бурдж-Халифа по высоте. "Мы можем выстроить здания вдвое выше этого небоскреба или даже больше", - говорит он.
И хотя он называет проектирование небоскребов "довольно серьезным предприятием", он также считает, что людям под силу построить значительно более высокие здания, чем даже будущая Королевская башня.
"Мы можем легко достичь километровой высоты. Мы можем легко выстроить здание высотой в милю, - добавляет он. - Сейчас мы можем достичь высоты в одну милю и, возможно, еще немного выше".
Однако систему контрфорсного ядра, вероятно, придется модифицировать, чтобы построить здание высотой намного больше мили. Но, по словам Бейкера, можно разработать и другие системы. В действительности, в настоящее время он работает над несколькими из них.
Одна из таких идей заключается в том, что можно построить здание с полым фундаментом. Тим Джонсон (Tim Johnson ) приводит в пример Эйфелеву башню. Тим Джонсон является председателем Совета по высотным зданиям и городской среде обитания и партнером архитектурной компании NBBJ. По его словам, любое по-настоящему высокое здание должно так или иначе представлять собой увеличенную версию этой достопримечательности Парижа, иначе нижние этажи, которые нужны для того, чтобы поддерживать постепенно сужающуюся конструкцию, будут слишком просторными для того, чтобы их чем-либо заполнить.
В конце 2000-х годов Джонсон работал на клиента с Ближнего Востока, чье имя он не может назвать, и разрабатывал проект 500-этажного здания, которое должно было достигать полторы мили в высоту. Проектная бригада рассмотрела 8-10 изобретений, которыми можно было бы воспользоваться при возведении сооружения такой высоты. Не инноваций, подчеркивает Джонсон, а именно изобретений, то есть речь шла о совершенно новых технологиях и материалах. "Одним из требований клиента было стимулирование человеческой изобретательности", - добавляет он. Считайте, что бригада с успехом выполнила это условие.
По словам Джонсона, имея на руках эти изобретения и соединив их с системой полого фундамента, этот проект можно было успешно реализовать. Однако он был законсервирован после краха рынка недвижимости в конце 2000-х годов (и, возможно, отчасти в силу некоторой старомодной практичности). Тем не менее, Джонсон считает, что, если ситуация изменится, то это здание можно будет построить.
"Мы доказали, что физически и даже программно построить здание высотой в полторы мили возможно. Если бы кто-то сказал "Сделайте его высотой в две мили", мы, вероятно, смогли и это, - добавил Джонсон. - Многое здесь сводится к деньгам. Кто обладает таким капиталом?"
Что касается структуры, многие другие эксперты тоже считают, что это возможно. Мой коллега Джон Меткаф (John Metcalfe) недавно привлек мое внимание к похожей на вулкан токийской супербашне под названием X-Seed 4000 высотой в две с половиной мили, структура которой очень похожа на структуру Эйфелевой башни.
Как утверждает Меткаф, этот небоскреб высотой 4 тысячи метров не был возведен по множеству причин, однако основной из них оказалось то, что "недвижимость в Токио довольно дорогая. Фундамент этой невероятно высокой башни, если сделать ее по-настоящему устойчивой, займет такую площадь, на которой можно выстроить множество многоэтажных домов". На самом деле, фундамент этой башни, согласно концептуальным чертежам, должен был простираться на много миль - почти как основание горы Фудзи, которая на 225 метров ниже X-Seed 4000.
Здание, которое окажется выше горы, представляется многим довольно нерациональным. Однако, по словам Бейкера, выстроить его вполне возможно.
"Делая фундамент все шире и шире, вы можете выстроить здание, которое будет выше самой высокой горы",- говорит Бейкер.
В этом случае теоретически можно построить здание высотой в 8849 метров - оно будет выше Эвереста на один метр. Основание этой горы, согласно этим теоретическим расчетам, составит примерно 4,1 тысячи квадратных километров - огромная площадь для здания, даже для такого, которое обладало бы полым ядром. Однако в случае с такими структурными системами как контрфорсное ядро, фундамент сооружения необязательно должен быть по площади равным основанию горы.
И, по словам Бейкера, высота этого воображаемого самого высокого здания в мире может преодолеть отметку 8849 метров, поскольку по весу здания значительно легче, чем монолитные горы. По оценкам Бейкера, Бурдж-Халифа - это 15% конструкций и 85% воздуха. Согласно этой простой математике, если вес здания составляет лишь 15% веса монолитного объекта, это здание может быть в 6,6667 раза выше этого объекта при их равном весе. Таким образом, чисто гипотетически, можно построить здание высотой 59 тысяч метров и весом равным весу горы Эверест. Верно?
"В этом случае мне необходимо будет найти твердое обоснование", - говорит Бейкер.
А если отбросить твердые обоснования?
"Боюсь, что теперь мне стоит пойти на попятную и уклониться от ответа на ваш вопрос, - смеется Бейкер. - Я предпочитаю подобные вопросы обсуждать со студентами".
"Если вам удастся найти достаточное количество средств, чтобы стать аспирантом хотя бы на один семестр, мы с вами обсудим этот вопрос", - добавляет Бейкер.
Таким образом, нам до сих пор неизвестно, насколько высоким может быть самое высокое здание в мире. Пока же проект Эверест-плюс-один остается самым высоким среди возможных. Однако подобно постоянно переходящей короне самого высокого здания в мире, даже эту отметку можно превзойти, приложив некоторые усилия. Может среди вас найдется какой-нибудь аспирант, готовый потратить на это семестр?