Небо буквально является пределом. Это Джиддская башня, и она станет самым высоким зданием в мире. Рекорд, который, вероятно, будет удерживаться в течение некоторого времени. Его высота составит более 1000 метров. Исторически сложилось так, что владельцы нередко держат окончательную цифру в секрете до завершения. Чтобы какой-нибудь другой строитель не попытался переплюнуть их и “украсть корону”.
Построенный в 1931 году, высота Эмпайр Стейт Билдинг составляет 381 м над землей. В 1973 году этот рекорд был побит зданием Всемирного торгового центра 417 м. А к 2004 году самым высоким зданием была Тайбэйская башня высотой 448 метров.
Высота зданий выросла на 67 с 1931 года. А затем Бурдж-Халифа в Дубае, 739,44 м. Это более чем на 300 метров выше, чем новая башня. И почти на столько же выше, чем предыдущий рекордсмен.
Поскольку саудовцы начали работу над еще более высоким зданием, стоит задаться вопросом, насколько высоко вы могли бы забраться. Если бы вашими единственными ограничениями были Эго и прочность материалов.
Коммунальные проблемы
Вы когда-нибудь пытались сделать башню из песка? Очень легко сделать маленькую крошку. Этого будет достаточно, чтобы устоять. Но если вы попытаетесь построить действительно большой замок, он расплющится, как блин.
То же самое происходит и со зданиями. Здания, которые мы строим, крепкие, но мы не могли сделать такое, которое уходило бы в космос, иначе верхняя часть смяла бы нижнюю часть.
Мы можем делать здания довольно высокими. Самые высокие здания имеют высоту почти 1 километр. И мы, вероятно, могли бы сделать здания высотой 2 или даже 3 километра, если бы захотели. И они все равно могли бы стоять под собственным весом. Выше этого может быть сложно.
Но кроме веса у высокого здания были бы и другие проблемы.
Одной из проблем будет ветер. Ветер наверху очень сильный, и здания должны быть очень прочными, чтобы противостоять ветру.
Еще одна большая проблема, как ни странно, это лифты. Высоким зданиям нужны лифты, так как никто не хочет подниматься на сотни лестничных пролетов. Если в вашем здании много этажей, вам нужно много разных лифтов. Так как будет очень много людей, пытающихся прийти и уйти в одно и то же время.
Если вы сделаете здание слишком высоким, все это будет занято лифтами, и для обычных комнат не останется места. Абсолютное истинное ограничение высоты зданий не является конструктивным. Это вертикальный транспорт. До тех пор, пока нам приходится спускать людей на уровень земли и обратно, мы собираемся отводить неприлично много площади под оборудование, позволяющее нам это делать.
Лифты и ветер – большие проблемы, но самой большой проблемой будут деньги.
Чтобы сделать здание действительно высоким, кто-то должен потратить много денег. И никто не хочет, чтобы действительно высокое здание было достаточно высоким, чтобы платить за него. Здание высотой в много километров будет стоить миллиарды долларов.
Свежий воздух
Еще одна вещь, которую следует учитывать, – это воздух. Другими словами, вы не можете открыть окно для свежего воздуха, его нужно закачать. Представляете, как страшно было бы открыть окно на 150-м этаже?
В любом случае, вам понадобится механические приспособления для втягивания свежего воздуха. Но это означает, что вам нужно пространство для вертикальных воздуховодов и МНОГО. Потому что вы будете перемещать много воздуха. Таким образом, из вашей конструкции уходит еще больше места для транспортировки воздуха, а не людей.
Короче говоря, эффективность зданий значительно снижается по мере того, как они становятся выше. С точки зрения полезной площади пола, а не с точки зрения землепользования – в этом случае эффективность возрастает. Из-за необходимости вертикального перемещения как людей, так и “коммунальных услуг”.
Есть ли предел?
Однако вопрос максимальной высоты небоскреба кажется логичным следующим шагом. На первый взгляд это может показаться простым расчетом, основанным на математике.
Мы сделали бы конструкцию из самого прочного обычного материала: T1, низкоуглеродистой, ванадиевой стали. И определили бы высоту, сопоставив предел прочности материала с его плотность.
Если сопоставить эти числа, то получится высота: 8,96 километра. Но это максимум только для определенной конструкции, широкого флагштока из стали Т1 в отсутствие ветра.
Более реалистичная высота предполагает здание, половина объема которого составляет пустое пространство. Используемое для проживания и других целей. И где имеется значительное количество собственного веса от полов, окон, люди, мебель и т.д. Применив эти числа, мы получим максимальную высоту, но только для цилиндрического здания без запаса прочности и без учета ветра.
около 7 километров
Это более чем в десять раз больше, чем у Бурдж-Халифа. Но, вероятно, это занижает максимальное значение для стального или даже бетонного здания. Потому что цилиндр не является оптимальной формой для максимальной высоты.
Огромная Пирамида
Если бы башни были построены коническими или пирамидальными, высота могла бы быть намного больше: в три раза больше. Потому что объем конуса и, следовательно, его вес составляет 1/3 от веса цилиндра при том же основании и высоте.
Конусообразная форма лучше подходит для очень высокой башни. И эта форма выбрана для “The Shard”, второго по высоте здания в Европе. Но это не идеальная форма. Идеал похож на Эйфелеву башню.
Из стекла и бетона
Но прежде чем говорить об этой форме, стоит поговорить о строительных материалах. На высотах, которые мы обсуждаем, становится довольно смешно говорить о здании из стали и стекла.
Высокие стальные здания имеют серьезные проблемы с вибрацией. Даже на высотах задолго до того, как они будут разрушены ветром и вибрацией, люди на вершине начнут испытывать сильную морскую болезнь. Из-за этого самые высокие здания были построены из бетона и стекла.
Бетон не подходит для мостов, так как бетон плохо растягивается. Но бетон может быть достаточно прочным при сжатии. Это также намного дешевле, чем сталь, если учесть простоту конструкции.
Башня Трампа в Нью-Йорке и Чикаго была первым крупным зданием, построенным таким образом. Это и второе здание в Чикаго считались эстетическими чудесами, пока Трамп не стал президентом.
Как и башня Трампа, Бурдж-Халифа состоит из бетона и стекла. И с этого момента, давайте будем исходить из этой конструкции.
H’ max-конус-бетон = 3 x H’ max-цилиндр-бетон = 13,7 километра.
Что это разумное число, видно с высоты Эвереста. Эверест представляет собой неровный конус высотой 8,84 километра. Это ненамного меньше того, что мы подсчитали выше.
Чтобы достичь этой высоты со зданием, устойчивым к ветрам, вы должны сделать основание довольно широким. Как в случае с Эверестом. В отсутствие ветра основание конуса могло бы быть намного уже. Но максимальная высота была бы такой же. Но форма конуса не является оптимальной для очень высокого здания.
Поскольку нет реального предела тому, насколько большим может быть основание. Вряд ли есть предел тому, насколько высокой может быть башня. Тем не менее, эстетика накладывает ограничения даже при отсутствии ветра.
Расчеты показывают, что устойчивость требует, чтобы площадь башни удваивалась на почти каждые 3 километра высоты. Но скорость расширения площади также продолжает увеличиваться по мере того, как башня становится тяжелее.
И можно предположить, что из-за художественного эго ни один строитель не захочет башню с наклоном более 45°. У Эйфелевой башни наклон 51°.
Таким образом мы получим высоту = 69 километров.
Это в восемь раз больше высоты Эвереста.
Вавилонская башня
Из вышесказанного ясно, что наши нынешние здания далеки от максимально достижимых, даже для строительства из обычных материалов. Мы должны быть в состоянии строить здания в несколько раз выше Эвереста. Такие Здания достойны Нимрода, строителя Вавилонской башни, по нескольким причинам.
Не только из-за отсутствия запаса прочности, но и потому, что высота намного превышает высоту самой высокой горы. Кроме того, как и в случае с конструкцией в Вавилоне, вероятно, существует социальная проблема.
Предположим, что этажи находятся на расстоянии 5 метров друг от друга. Первые 3 километра башни будут иметь 600 этажа. Каждый из которых будет размером с Ростов-на-Дону. Предположим, что население на этаже будет около 1 миллиона.
Таким образом, можно предположить, что башня будет вмещать 1,28 миллиарда человек. С населением такого размера башня будет развивать разные культуры и начнет говорить на разных языках.
Они вполне могут пойти и на войну – реальная проблема в замкнутом пространстве. Вероятно где-то здесь есть мораль, например, слишком много единства нехорошо. Возможно, что 1,28 миллиарда слишком много даже для одной страны.
