Насколько высокий небоскреб возможно построить в принципе?

Известно, что самое высокое здание в Америке — четвертая постройка Всемирного торгового центра — имеет в высоту 541 метр. Но эта высота — техническая, поскольку 124 метра от высоты здания приходится на «шпиль». Судейский комитет оценки высоты зданий, Совет по высоким зданиям и городской среде, все еще не решил, считать шпиль или нет.

Если шпиль воспринимать как антенну, а не часть здания, Всемирный торговый центр станет третьим по высоте зданием на континенте, после двух чикагских: Willis Tower и Trump International Hotel & Tower. И несмотря на внушительную высоту, «целых 1368 футов» звучит куда менее патриотично, чем целых 1776.

Вне зависимости от того, какое решение примет Совет, «Уиллис-Тауэр» выше в практическим смысле: его полезная этажность составляет на 25 метров выше, чем у первого ВТЦ (ранее называвшегося Башней Свободы). И эти структуры все еще скромняжки по сравнению с монструозными постройками, которые либо уже открыты, либо находятся на стадии планирования на Ближнем Востоке и в Азии.

Вопрос: насколько высоким будет в итоге самый высокий небоскреб? Можно ли построить дом высотой в километр? Или выше, чем Эверест? Разумеется, вопрос адресован физике.

Ветер и землетрясения

На сегодняшний день самая высокая искусственная постройка на Земле — это «Бурдж-Халифа» в Дубае, которая простирается в небо на 828 метров. Она на 227 метров выше второго по высоте здания, Makkah Royal Clock Tower Hotel в Саудовской Аравии. При постройке «Бурдж» требовался архитектурный проект совершенно нового типа, «поддерживающее ядро». Выполненное в форме треноги, то есть с тремя ногами, прикрепленными к ядру, здание весьма устойчиво. Вместо того, чтобы полагаться на сверхпрочную смесь стали и бетона, такая форма придает конструкции большую стабильность: каждое крыло поддерживается двумя другими.

Но даже с такими архитектурными решениями в определенной точке количество стали, необходимое для стабилизации верхних этажей, становится критическим, что приводит к утоньшению верхушки здания. Но это также защищает здание от ветра. «Бурдж» вздымается в небо зубчатым узором, который предотвращает возникновение воздушных вихрей и ослабляет порывы ветра.

Другая проблема — защита высоток от землетрясений. Для изучения поведения зданий архитекторы размещают модели в аэродинамических трубах и на дрожащих столах, измеряя конкретные узлы напряжения в конструкции. Здания должны выдерживать колебания грунта, которые испытывают во время землетрясений определенного балла. У разных зданий — разный предел. Ранее в этом году китайские ученые опубликовали статью, в которой собрали итоги компьютерного моделирования: что произойдет с крайне высоким зданием во время невероятно сильного землетрясения, при котором здание должно сложиться в блин. Но как написали ученые, землетрясение такой силы вряд ли произойдет.

Совет по высотным зданиям и городской среде опросил ряд именитых архитекторов прошлой осенью, чтобы выяснить их мнение о проблемах строительства зданий высотой в километр. Большинство думает, что это вполне возможно.

Высота лифта

Перемещение людей, наверное, будет оставаться самой большой проблемой при строительстве высотных зданий. Самые современные лифты, которые стоят сейчас в «Бурдж-Халифе», могут поднять только на 504 метра. Людям нужно выйти и пересесть на другой лифт, чтобы продолжить путь к вершине. А самый быстрый лифт — в башне «Тайпей-101» в Тайване — может поднимать со скоростью примерно 65 км/ч. Опускаться лифт может только на 2/3 от этой скорости. Проблема даже не в технологиях, а в наших ограничениях — при быстрой езде уши пассажиров не выдержат изменений давления. Поэтому в километровом здании пассажирам придется подниматься очень и очень долго.

Чем выше здание, тем шире ему нужна база, поэтому иногда определенной проблемой может стать передвижение по первому этажу. Представьте, что вы будете добираться до работы на метро, а потом пересаживаться на метро или другую транспортную систему внутри здания, чтобы продвинуться дальше. Соответственно, возникает смысл планирования замкнутых вертикальных городов с рабочими и жилыми местами, торговыми помещениями, магазинами и прочей инфраструктурой.

Архитекторы могут подойти к вопросу творчески и сделать конструкцию в стиле Эйфелевой башни. Можно строить здания также над другими, мелкими структурами, иначе сверхвысокое здание также будет сверхшироким.

Так какова высота?

Как и первый ВТЦ, многие из самых высоких зданий мира на самом деле меньше, чем выглядят. В первую очередь, из-за шпиля. Это явление, которое называется «тщеславной высотой», выросло на 400 % с середины 70-х годов.

А без него 44 из 72 (61 %) самых высоких зданий мира будут меньше на 300 метров, теряя свой статус сверхвысоток. Самым высоким из них станет 390-метровое CITIC Plaza в китайском городе Гуанчжоу.

Здания, которые будут достигать километра или выше, включая Kingdom Tower в Джидде, Саудовская Аравия, скорее всего будут выполнены в привычном нам исполнении. Но архитекторы сходятся во мнении, что можно построить здание выше, чем некоторые горы. И тогда основной задачей станет удобство жизни и безопасность людей. Потребуется проектирование зданий, которые на своей верхушке компенсируют сниженное атмосферное давление и пониженный кислород.

Теоретически ограничений нет. Но есть ли смысл — другой вопрос. А пока предлагаем вам посмотреть на самые высокие небоскребы мира.