Чудеса инженерии

Был слишком  узким, и от того выходило, что 22х этажный небоскрёб должен

Был иметь треугольное  основание. Бернем понимал, что места  для каменных

стен слишком  мало и они будут настолько  толстыми, что на первом этаже не

останется места. Растрачивать драгоценную площадь  впустую для архитектора

проектирующего небоскрёб было сродни смертному греху. Значит о камне не

могло быть и  речи. Но почему же, если взглянуть на Фуллер Флэтайрон Бил-

динг кажется  будто оно построено из камня? Что же придумал Бернем? То,

что мы видим  всего лишь фасад. В глубине Фуллер Билдинг лежит одно из

важнейших изобретений  во всей истории архитектуры. Бернем построил зда-

ние из стальных опор и балок составляющих вместе единый стальной каркас.

Сталь гораздо  прочнее камня, поэтому каркас может  быть тонким при этом

удерживать  весь весь сооружения. Чтобы оградить внутреннюю часть здания

от ветра, влаги, стужи и зноя, Бернем подвесил снаружи  стального каркаса

тонкие кирпичные  стенки, подобные шторам. Здание сразу  же было признано

успешным. Стальной каркас стал действительно большим  шагом в истории

небоскрёбов, приведя  к появлению нового поколения  зданий. Каркас Бурдж-

Халифа сочетает в себе всё лучшее, что может быть в стали и камне. В его кон

струкцию входит более 30 тыс. тонн стали. Металл внедрён  в искусственный 

камень –  бетон. Усиленный таким образом костяк здания облачён в высоко-

технологичные стены-шторы из стекла и металла. Стены крепятся к каркасу

Бурдж-Халифа секциями высотой до 2х этажей. Панели стен жёсткие, а соеди-

нения между  ними подвижны. Если кто-нибудь внутри здания передвинет тя-

жёлую мебель к  стене пол наклонится и стена  опустится вниз, но подвижное

соединение  компенсирует сдвиг. Кроме того, подвижные  соединения позволя-

ют каждой секции расширяться и изменяться под действием температуры, ког-

да горячее  солнце пустыни обходит небоскрёб со всех сторон. Однако самая

суровая сила, которой  здание должно противостоять – это  ветер пустыни. Сте-

на-штора для  Бурдж-Халифа стоит сотни миллионов долларов. Поэтому

прежде чем укрепить её на месте инженеры испытывают на прочность образ-

цы её секций. Инженеры устраивают окончательную  проверку, устанавливая

авиациионный  двигатель для воспроизведения  условий пустынной бури. Если

конструкция не сможет выдержать ветровых нагрузок есть вероятность, что 

когда-нибудь стена-штора  целиком оторвётся от здания и улетит. Если устано-

вить стену-штору  и не заметить в ней какого-нибудь конструктивного дефек-

та, то последствия  будут невообразимы. Пропеллер обрушивает ветер и дождь

на секцию стены, укреплённую позади него. Скорость потока достигает

75км/ч – это серьёзное испытание для стены-шторы. Уплотнения и водосточ -

ные канавки  – слабые места в соединениях  и отверстиях стены-шторы. Если

там присутствуют дефекты вода будет проникать  внутрь. Так что если где-то

появится вода значит дело плохо и ясно, что именно не так. Теперь перед

инженерами стоит новая задача – как помешать палящему солнцу пустыни

превратить  эту чарующую взор стеклянную башню в гигантскую печь. Сталь

вознесла небоскрёбы до невиданных высот. Поскольку стены  больше не долж-

ны нести вес здания теперь архитекторы могут применять в них совершенно

иные материалы. Стеклянные стены наполняют здание светом, но вместе со

светом сквозь них проходит и жар.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                     Прорыв 3. Температура.

    Чтобы победить этого нового врага необходим способ сохранить прохла-

ду в небоскрёбах. Когда проектировалось новое  здание штаб-квартиры ООН

в Нью-Йорке  архитекторы столкнулись с дилеммой. Они хотели, чтобы стены

здания были стеклянные, но в то же время они решительно не хотели превра-

тить его  в парник высотой в 39 этажей. Стеклянная стена пропускает свет в 

составе солнечного излучения, большая часть которого поглощается предме-

тами внутри здания. Затем эти предметы излучают тепло в окружающий воз-

дух и нагревают его. Поскольку герметично закрытые окна не могут выпус-

тить горячий  воздух, атмосфера в здании очень  быстро становится некомфорт-

ной. Чтобы стеклянные небоскрёбы могли функционировать  необходима сис-

тема искусственного охлаждения. Американский инженер Уиллис Кэрриар

решает эту  задачу. Он изобретает машину, которая  способна охлаждать, высу-

шивать, нагревать  и увлажнять воздух при помощи воды. Она впрыскивает 

тонкую воздушную  взвесь холодной воды в камеру, куда затем подаётся жар-

кий влажный воздух помещения. Рассматривая этот процесс в увеличении мы

можем наблюдать  замечательное явление. Соприкасаясь с поверхностью ка-

пель холодной воды воздух охлаждается, при этом влага, которая в нём содер-

жалась конденсируется и вливается в эти капли, т.о. воздух охлаждается и од-

новременно  становится суше. С появлением кондиционеров  окна перестали 

быть необходимостью. Неожиданно стало возможным строить  небоскрёбы с 

огромными площадями  этажей, поскольку кондиционеры сделали  самые глу-

бокие внутренние помещения пригодными для работы. Все эти достижения

соединенные вместе обеспечили зданиям максимальную окупаемость. Конди-

ционеры сделали  возможным появление небоскрёбов подобных Бурдж-Хали-

фа в самых жарких местах планеты. На всей Земле пожалуй не найдётся места,

где кондиционеры значили бы больше, чем они значат в Дубаи. Температура

в тени здесь  легко достигает 40 градусов по Цельсию, средняя влажность сос-

тавляет 90%. Это  поистине экстремальные условия  для небоскрёба. Ключ к то-

му, чтобы оградить Бурдж-Халифа от жестокого солнца пустыни – одеть

здание в стеклянную кожу. Но если использовать обычное стекло не помогли

бы даже самые мощные кондиционеры. У стекла используемого в Бурдж-Ха-

лифа есть внешняя и внутренняя сторона. Внешнее покрытие отражает тепло-

вое излучение  солнца, которое иначе бы проникало  в помещение. Внешнее 

стекло покрыто  тонким слоем металла. Этот слой подобно  солнцезащитному 

крему отражает ультрафиолет, который бы иначе нагревал бы здание. Но эта

защита бессильна против инфракрасных лучей, которые солнце посылает в

изобилии. Чтобы справится с ним на внутреннее стекло нанесён тонкий слой

серебра. Более 30 тыс. стеклянных панелей – этого количества хватило, чтобы

покрыть 17 футбольных полей – будут защищать Бурдж-Халифа от палящего

зноя. Кондиционеры обеспечили большему количеству людей  комфортные

условия работы в небоскрёбах. Более высокие  небоскрёбы обладающие боль-

шей полезной площадью приносят большие доходы. Остаётся одна проблема-

с увеличением  высоты катастрофически удлиняется время постройки небоскре

ба. Чтобы достичь головокружительной высоты в 417 м инженерам Всемир-

ного Торгового  Центра пришлось изобрести новый  гораздо более быстрый 

способ строительства небоскрёбов.

 

 

 

                                         Прорыв 4. Скорость.

      Задолго до того, как башни-близнецы в Нью-Йокре стали самыми высо-

кими в мире, их создатели столкнулись с колоссальной проблемой. Лишь

только они  приступали к реализации проекта начинался отчёт времени. Каж-

дый день незавершённого строительства обходился им очень  дорого. Поэтому

им было необходимо придумать как свести время строительных работ к абсо-

лютному минимуму. Решение, к которому они приходят таково – изготавли-

вать блоки  заранее и собирать из них башни  подобно гигантской головоломке.

Они делают блоки  в других местах и привозят их на площадку именно тогда,

когда они нужны. Но как поднять блок, весящий 50 т  туда, где он должен на-

ходиться достаточно быстро? Небоскрёбы, подобные Эмпайр Стейт Билдинг

строились при  помощи крана Дерека. Однако для  того, чтобы поднять кран

Дерека на следующий  этаж его необходимо разобрать, перенести  и собрать,

что может потребовать  два дня. Кран Дерека оказался слишком  медленным 

инструментом для строительства Всемирного Торгового Центра. Но находится

кран новаторской  конструкции в Австралии. Он может  поднимать 50 т, четыре

таких крана  способны охватить всю площадь здания. Как только три этажа 

собраны происходит нечто удивительное: основание крана отделяется, подни-

мается на три  этажа и фиксируется на новой  высоте. Затем на новый уровень 

поднимается весь кран. За эту особенность он получил  прозвище «кран-кенгу-

ру». Благодаря  заранее изготовленным блокам и  прыгающим кранам-кенгуру

башни-близнецы быстро вошли в строй. Строителям удавалось возводить два

этажа за неделю. В 1970 г. Всемирный Торговый Центр  занял первую строку

в списке высочайших зданий мира. В то время как верхние  этажи ещё про-

должали расти  нижние уже начали заселяться арендаторами. Время – деньги.

Кран-кенгуру  остаётся лучшим решением и для Бурдж-Халифа. Однако здесь

на новый  уровень был выведен процесс изготовления блоков. Залогом скорос-

ти работы здесь стала новая технология называемая «заливка прыгающей фор-

мы». Изготовление блока начинается в самом низу, здесь собирают каркасы

клетки, которые  станут основой для межэтажных перекрытий и стен Бурдж-

Халифа. Краны-кенгуру поднимают клетки и помещают их в специальные

прыгающие формы. Эти формы заполняются бетоном. Спустя 12 ч., когда

бетон застывает формы готовы к прыжку. При помощи гидравлических прис-

пособлений  формы поднимаются, а бетонный блок остаётся на месте. Всего за

два часа форма  перемещается на следующий уровень, где всё начинается сно-

ва. Таким образом, Бурдж-Халифа выкладывается подобно гигантскому сва-

дебному пирогу из блоков, которые заливаются тут же. Однако по мере того

как башня начинает расти, доставлять бетон наверх становится всё труднее.

Лить бетон можно только ночью, днём слишком жарко – раствор перегреется.

Для того, чтобы  закачать 25 т. бетона – столько помещается в каждой трубе –

на небывалую  доселе высоту, нужен насос мощностью  в 630 л.с. Система 

нагнетания  бетона подвергается невероятному испытанию. В трубе создается 

чрезвычайно агрессивная среда – высокое давление, частицы заполнители

трущиеся о  стенки – за всем этим приходится следить. Раствор может проте -

реть сталь насквозь и тогда трубу разорвёт. Бетон достигает 155 этажа за 40

минут. Помимо грубой машиной силы здесь внесла свой вклад тонкая хими-

ческая технология. Окажись раствор слишком жидким он застывал бы слиш-

ком долго, что  сбило бы график работ, а окажись  он слишком густым он

схватился бы раньше времени и закупорил трубу. Блочная  технология позво-

ляет небоскрёбам-гигантам расти быстрее и быстрее, что делает их более при-

быльными и  привлекательными. Однако, поднимаясь всё выше и выше в обла-

ка, они становятся уязвимыми для нового врага, который не упускает ни одной

слабости конструкции. Чтобы построить 442 м башню Сирс в Чикаго, который

недаром называют городом ветров, инженерам пришлось вывернуть небо - 

скрёб наизнанку.