• Главная
• О сайте

   

Самое высокое здание в мире

Автор: Илья Милославский   ‡   Категория: Лучшее   ‡  

Самое большое здание в мире – Бурдж-Халифа в Дубае. Его высота – 828 м, или 163 этажа плюс 180-метровый шпиль, а вес – полмиллиона тонн. На его создание ушло около 800 тыс. т бетона и арматуры и 122 тыс. кв.м стеклянной облицовки. Общая стоимость башни – $1,5 млрд, тогда как всего проекта – с искусственным водоемом и зданиями-спутниками – около $20 млрд. Одновременно в здании может находится более 7 тысяч человек, вертикальное перемещение которых обеспечивают 65 двухэтажных лифта. При этом насквозь вертикаль здания на специальном лифте может проехать только обслуживающий персонал. Остальные – с пересадками.

Возведение Бурдж-Халифа продолжалось 5 лет. Столько же раз менялась заявляемая высота здания. И тем не менее, до дня официального открытия эта цифра держалась в строжайшем секрете. Но несмотря на это в середине своего строительства еще не достроенная Бурдж-Халифа стала сначала самым высоким зданием в мире, а через два месяца и самым высоким сооружением в мире, обогнав своих предшественников – Тайбей 101 на Тайване (509,2 м) и канадскую телебашню Си-Эн Тауэр в Торонто (553,3 м). Случилось это еще в 2007 году. Таким образом Бурдж-Халифа оставила не у дел и открытую в 2009 году телевещательную Кантон-Тауэр в китайском городе Гуаньчжоу (610 м), и уже достроенную, но не открытую на данный момент телебашню Небесное Дерево Токио (634 м в проекте).

К середине следующего, 2008 года Бурдж-Халифа и вовсе завоевала титул самого высокого из всех когда-либо стоявших на земле рукотворных сооружений, окончательно отправив в историю Варшавскую радиомачту (646,4 м). Это звание польская красавица сохраняла аж с 1974 года, даже несмотря на то, что в 1991 году рухнула при попытке реконструкции.

Соответвенно, позади Бурдж-Халифа осталось и еще одно высочайшее сооружение – телерадиомачта KVLY-TV в американском городке Бланшар (628 м), сохранявшая за собой мировое лидерство среди существующих строений с 1963 по 1974 и с 1991 по 2008 гг.

Из этих сравнительных данных становится очевидно, что создатели Бурдж-Халифа планировали закрепить за своим детищем звание высочайшего здания на земле на максимально долгий срок. И именно поэтому заявленная высота башни менялась в процессе ее строительства. Этому способствовали не только происки конкурентов, планировавших побыстрее обойти Дубай как родину высочайшего сооружения в мире, но и подоспевавшие строительные технологии, без которых создание почти километрового сооружения было бы практически невозможным. Так что дубайский небоскреб это не только передовая высота и все то лучшее, что наработали строители за 130 лет высотного строительства, но и кое-что абсолютно новое.

Архитектурный проект разработал Эдриен Смит, штатный архитектор «Скидмор, Оуингс и Меррилл», американской компании, специализирующейся на проектировании небоскребов. Изначально проект именовался Бурдж-Дубай – Дубайская Башня, и представлял собой нечто типа «города в городе». Иными словами, Бурдж-Дубай задумывался как комплекс сооружений, а не как отдельно стоящий небоскреб. К тому же, согласно первичному проекту, башня, которая должна была стать центральным объектом архитектурного ансамбля, составляла в высоту «всего лишь» 557 м. Разумеется, говорить «всего лишь» можно только теперь, когда финальный результат – более чем в 1,5 раза выше первоначального – стал объективной реальностью. На заре же третьего тысячелетия заложенной в проект цифры было более чем достаточно, чтобы отобрать звание высочайшего здания и у стоящего Сирс-Тауэра в Чикаго (443 м), и у достраивающегося китайского небоскреба Тайбей 101 (509, 2 м). Мало того, на тот момент заявленной высоты хватило бы даже на то, чтобы отобрать титул самого высокого сооружения в мире у телебашни Си-Эн Тауэр в Торонто, Канада (553 м).

Однако, остановись строители Бурдж-Дубай на изначально заявленной отметке, и башня уступила бы звание высочайшего сооружения на земле еще в 2009 году телевышке в Гуаньчжоу, а в 2011 году в связи с достройкой Небесного Дерева Токио и вовсе бы скатилась до третьей строчки рейтинга. А так Бурдж-Халифа обеспечила себе лидерство на много лет вперед. И причиной тому сверхэффективные проектные решения, позволившие уже в процессе строительства добавить к заявленным 557 м сначала 90 м, а затем и чуть ли не все 300 м, фактически ограничив здание в высоте лишь невозможностью бесконечно оттягивать срок его сдачи в эксплуатацию.

Раздвигая ноги

За 130 лет высотного строительства человечество научилось преодолевать массу преград, ограничивающих его стремление к небу – туда, где больше света, больше воздуха и меньше городского шума. Так что сегодня главными противниками высотных строителей являются неконтролируемые силы природы, основной из которых – ветер. А поскольку в условиях пустыни разрушительные характеристики ветра имеют значения, близкие к максимальным, то и противодействие ему стало для проектировщиков Бурдж-Дубай задачей номер один. Причем, ее решению подчинен даже архитектурный дизайн башни. Так что форма сталагмита, с выступами, спиралью закручивающимися к вершине здания – неспроста. Но – обо всем по порядку.

Как известно, каждое здание, особенно высотное, обязано иметь ребро жесткости – стальной или железо-бетонный каркас, на котором, словно елочные игрушки, повисает все остальное. В незапамятные времена строители легко обходились без такого каркаса, доверяя нести всю тяжесть здания его каменным стенам. Однако, от этой технологии пришлось отказаться, и именно в связи с началом высотного строительства. Дело в том, что чем выше стена, тем толще она у основания. Это закон ее устойчивости. И если высотность здания перевалит за 20 этажей, то стены первого этажа будут настолько толстыми, что скрадут собой все внутреннее пространство. Немного останется и от второго с третьим этажом и т.д. – вплоть до того, что полноценными помещениями смогут быть лишь несколько последних этажей. В частности, пределом высотного строительства для каменных зданий служит 16-этажный Монаднок Билдинг в Чикаго – здание 1893 года постройки с толщиной стен в 2 м. Разумеется, вместе с толщиной стен этому зданию свойственна и беспрецедентная тяжесть. Достаточно сказать, что под собственным весом каменный небоскреб ушел на 0,5 м в грунт.

Поэтому с изобретением быстрого, легкого и, главное, безопасного лифтового подъема стала очередь и за несущим каркасом здания – стальным внутренним скелетом из опор и балок, на котором повисают этажи и тонкие легковесные стены. И он не заставил себя ждать: считается, что знаменитый Утюг – Флейтирон Билдинг в Нью-Йорке (87 м), возведенный в 1902 году стал первым зданием, построенным по новой технологии.

С тех пор стальные и железобетонные каркасы стали править бал в секторе высотного строительства. Другой вопрос, что на протяжении всего ХХ века каркасы зданий создавались по одному и тому же принципу: это был жесткий внутренний хребет небоскреба, внутри которого обычно разполагались лифтовые шахты и лестницы. До поры – до времени этого вполне хватало высотным строителям даже несмотря на то, что высотки с таким моноскелетом под действием ветра раскачивались из стороны в сторону и даже скручивались по своей оси – так, что жильцы последних этажей могли наблюдать меняющийся за окном пейзаж.

Поэкспериментировать со стальным каркасом пришлось лишь в 1970 году проектировщикам Сирс-Тауэр в Чикаго (442 м). Чтобы установить небоскреб, на 25 лет ставший самым высоким зданием в мире, да еще и в «городе ветров», пришлось не только вынести каркас наружу, но и снабдить здание по сути девятью отдельными каркасами, которые страховали друг друга. Это оправдало себя – здание, состоящее из девяти сцепленных башен различной высоты, в своей высшей точке не раскачивается более чем на 15 см даже при ветре скоростью 90 км/ч. Именно чикагский Сирс-Тауэр (ныне переименованный в Уиллис-Тауэр) конструкционно, пожалуй, ближе всех к Бурдж-Халифа – хотя и почти вдвое ниже нынешнего лидера. Нет, каркас Бурдж-Халифа имеет внутренний, и все же две конструкционные особенности Уиллис-Тауэра были не просто использованы в Дубайской Башне, но и изрядно усовершенствованы.

Во-первых, от мощного ядра внутреннего каркаса Бурдж-Халифа в основании здания отходят три крыла. Это, конечно, не девятиногий каркас Уиллис-Тауэра, но все-таки и не традиционный стержень большинства прямолинейных небоскребов. Эти ответвления-крылья не просто берут на себя вес здания, словно ножки штатива для фотоаппарата, но и прозволяют этому весу работать на устойчивость сооружения: по аналогии с борцом сумо – чем человек с избыточным весом шире расставляет ноги, тем он становится устойчивее. А во-вторых, форма здания на берегу Персидского залива меняется через каждые 30 метров вертикали. И сходство в этом с чикагским коллегой у Бурдж-Халифа налицо.

В частности, над всей конструкцией Уиллис-Тауэр возвышается только средняя башня, а остальные восемь, что окружают центральную, имеют различные показатели высоты. И дело здесь вовсе не в красоте, как могли бы подумать дилетанты. По крайней мере, не только в ней. Как ни странно, а такой дизайн с не меньшей эффективностью, чем тренога Бурдж-Халифа, работает на устойчивость здания в условиях усиленных ветров.

Ветер во главе

Примечательно, но факт: законы аэродинамики таковы, что всякое здание, способное рухнуть от воздействия ветра, обязательно рухнет не по ветру, а в сторону относительно его направления. Например, при сильном северном ветре высотное здание, скорее всего, упадет не на южную, а на западную или восточную сторону. Дело в том, что в отличие от крыла самолета – фактически двухстороннего объекта, где повышенное давление воздуха на одну сторону обеспечивает пониженное давление на другой стороне (что, собственно, и представляет собой подъемная сила), тело здания является параллелепипедом. Так что, когда северный ветер давит своей мощью на северную сторону, зонами пониженного давления, прежде всего, оказываются восточная и западная стороны, в которые здание, как правило, и раскачивает.

Именно поэтому, кстати, влияние ветра тем сильнее, чем ближе форма здания к правильному параллелепипеду – в этом случае зоны пониженного давления возникают в одной плоскости строения, усиливая эффект раскачивания. И именно поэтому один из способов ослабить разрушающую силу ветра – придать зданию замысловатую форму. Например, как у чигаской Уиллис-Тауэр. Благодаря разной высоте башен, установленных вокруг центральной, зоны пониженного давления возникают в различных плоскостях строения, уравновешивая друг друга.

Нечто похожее несет в себе и архитектурный дизайн Бурдж-Халифа. Различная высота боковых пристроев-крыльев (не тех, что у основания, а тех малых, которые распределены по всей высоте здания, и придают ему внешнее сходство со сталагмитом) имитирует восходящую спираль. Это позволяет «обманывать» ветер, плавно закручивая его кверху, и существенно снижая нагрузку на башню. Все это вкупе с мощным треногим основанием – контрфорсным ядром – позволило уже в процессе строительства увеличить проектную высоту здания.

Существует легенда, что надстроить дополнительные этажи сверх первоначально спроектированных инженеров попросили рабочие. Тогда – в 2007 году – к 557 м, заложенным проектом, было добавлено еще 90 м. Дело в том, что инженеры нашли способ сделать контрфорсы более эффективными, добавив дополнительные ноги жесткости. Таким образом, у Бурдж-Халифа появилось гексогональное (шестилучевое) основание – с тремя двойными контрфорсами, равное по площади целому кварталу Нью-Йорка. Оно-то и сделало возможным фактически неограниченную надстройку этажей сверх первоначально заявленных.

Не воспользоваться этим было бы, как минимум, недальновидным: на тот момент уже было известно о нескольких высотных проектах, существенно превышавших заявленные 557 м Бурдж-Халифа. Это все те же телебашни Гуаньчжоу и Небесное Дерево Токио. Конечно, за Бурдж-Халифа сохранилось бы звание высочайшего в мире здания, однако и это было бы ненадолго: на тот момент уже была известна проектная высота Абрадж аль-Баит – гостиничного комплекса в Мекке, Саудовская Аравия (601 м). А поскольку срок сдачи этого объекта был запланирован на 2010 год, то и носить гордое звание высочайшего здания Дубайской Башне пришлось бы не больше года. Видимо, исключительно по этой причине башня и продолжила свой рост.

А чтобы совсем запутать проектировщиков будущих высоток, точная информация о конечной высоте здания как в воду канула. Вместо нее в разные периоды назывались различные цифры – от 715 до 918 м, и точного значения не знали даже строители и их ближайшие начальники. Даже когда завершилось строительство основного тела башни и начался монтаж шпиля, сказать, какова же высота Бурдж-Дубай могли только самые-самые посвященные. Но они молчали. Выяснилось все только 4 января 2010 года на торжественном открытии небоскреба. Высота башни оказалась на 90 м ниже максимально предполагаемой. Однако, и те 828 м, что заложены в Дубайский небоскреб, по всей видимости, еще очень долго будут недостижимы. А иначе шейх Дубая, открывавший башню, ни за что не посвятил бы ее нынешнему президенту Объединенных Арабских Эмиратов, сказав, что отныне и навсегда здание будет носить имя Халифа ибн Заида ан-Нахайяна – то есть, Бурдж-Халифа.

О, солнце! Ты – погибель!

Тем не менее, ветер – не единственная проблема, которую пришлось решать строителям Бурдж-Халифа. Например, солнце пустыни способно не только превратить в геенну огненную любое плохо проветриваемое помещение, но и стать причиной существенных деформаций постройки.

Дело в том, что при создании современных зданий в обилии используются стекло и бетон, а они, как известно, имеют особенность расширяться в нагретом состоянии и сжиматься – в охлажденном. Для типовых зданий это не проблема. А вот относительно сооружения 828 м высотой, да еще и расположенного посреди пустыни Руб-эль-Хали – то есть, в месте, где днем температура в тени легко пробивает верхнюю планку в 40 градусов по Цельсию, а ночью скатывается на 20-25 единиц вниз... Словом, вопрос тепловых деформаций для Бурдж-Халифа совсем не праздный. И здесь также не обошлось без инновационных инициатив.

Так, комфорт гостей и квартирантов Бурдж-Халифа решается не только с помощью кондиционирования, которое, к слову, помимо офисных кондиционеров, включает в себя конвекционную систему, прогоняющую охлажденный в подземных модулях воздух по всей высоте здания. От перегрева внутренние помещения здания оберегают также специальные защитные стекла. Два стекла уникальных оконных панелей, которыми облицована Бурдж-Халифа, выполняют каждое свою функцию. Так, первое – внешнее – стекло покрыто тонким слоем металла, который отражает ультрафиолетовые лучи, в чрезмерном количестве приводящие, как известно, к кожным ожогам. А второе – внутреннее – слоем серебра, преграждающего путь инфракрасному излучению, именуемому также «тепловым».

Что же касается деформаций здания, связанных с перепадами температур, то и эта задача не осталась не решенной. Внешние стены Бурдж-Халифа – то бишь, те самые оконные панели, крепились к зданию секциями высотой в два этажа, коих на все здание понадобилось более 30 тысяч. Сами панели, разумеется, предельно жесткие. Но вот горизонтальные стыки между ними подвижны – так, что одна словно входит в другую, будто в паз, на относительно небольшую глубину. Это решает сразу две проблемы. Поскольку ядро у Бурдж-Халифа – центральное, а внешние стены не являются несущими, то внешние края полов-перекрытий могут проседать в случае, если к окну будет поставлен сверхтяжелый объект. От этого могут страдать внешние крепления на стыках перекрытий с облицовкой. Подвижные стыки оконных панелей сводят эту проблему на нет. Они же помогают избежать мелких трещин и разрушений при неравномерном нагреве – когда палящее дневное солнце попеременно раскаляет то одну, то другую сторону здания, двигаясь по своему обычному маршруту.

При этом, и сами стеклянные панели, и стыки между ними, в том числе и подвижные, прошли череду самых требовательных тестов – на просачивание ветра и воды, на водоподавление (с имитацией грозы) и на прочность при землетрясениях. Достаточно сказать, что только тестирование стеклянных панелей подвинуло плановые сроки строительства на два месяца. Однако иначе было попросту нельзя: стекла с покрытиями, описанными выше – это продукт нового типа. Технология его производства до конца еще не освоена. Более того, как это часто бывает, именно участие нескольких европейских производителей стекла в борьбе за право стать поставщиком на проекте Бурдж-Дубай, позволило им наработать необходимый опыт по быстрому и эффективному прозводству уникальных пока панелей. Проще говоря, если бы не Бурдж-Дубай, то столь нужные и полезные стекла появились бы куда позже.

Кроме того, что солнце влияет на уже построенное здание, оно же – одна из самых больших помех самому процессу строительства. Несмотря на обилие железа и стекла, современные строительные технологии по-прежнему предусматривают использование громадного количества бетона. А как известно, даже процедура создания бетонной смеси (из воды, цемента и песка) делает раствор теплым. Такова особенность данной химреакции. Вкупе с пятидесятиградусной жарой это вполне способно привести к нагреванию бетонного раствора до температуры, превышающей 40 градусов по Цельсию. Даже единожды достигнув такой температуры, обычный бетон уже никогда не сможет застыть так, как необходимо – нарушение его крепкости, деформации и разрушения станут неизбежными.

Эта проблема – головная боль номер один для всех строителей дамб. Что только не придумывали инженеры для того, чтобы охладить чудовищные объемы бетона во время перекрытия рек – и обкладывали тело плотины льдом, как при постройке дамбы Гувера, и монтировали в бетон трубы, по которым постоянно шла ледяная вода, как во время возведения плотины Три Ущелья, и многое другое. Разумеется, для дамб бетона требуется несравнимо больше, нежели его ушло на Бурдж-Халифа, однако, климат и предельная близость воды обеспечивали строителям этих плотин куда лучший температурный режим.

И тем не менее, специально для дубайского проекта был разработан новый вид бетона, который в застывшем состоянии легко выдерживает местные температуры. Для этого в него добавляли кремнезем – оксид кремния, обладающий высокой прочностью и твердостью. Но заливать раствор все равно приходилось только ночью. За те пять часов, что в Дубае длится темное время суток, жидкий бетон необходимо было закачивать на громадную высоту в максимально возможных количествах. Чтобы повысить текучесть смеси в нее добавляли пластификаторы – вещества, придающие материалам эластичность. Таким образом, даже такое прозаическое действо, как заливка бетона, в Бурдж-Халифа не избежало своего совершенствования.

И прочая, и прочая, и прочая

Разумеется, все перечисленные трудности не были единственными в процессе возведения Бурдж-Халифа. Хотя башня и располагается не в самом сейсмоопасном месте земли, тем не менее, она проектировалась как способная выдержать землетрясение с магнитудой до 6 баллов по шкале Рихтера (для сравнения: сильнейшее землетрясение в истории – Великое Чилийское землетрясение 1960 года – обладало магнитудой в 9,5 баллов, а мартовское землетрясение в Японии 2011 года – 9,1 баллов). Правда, здесь строители обошлись без особых изысков – таких как, скажем, мощный маятниковый противовес в здании Тайбэй 101, не позволяющий верхушке здания раскачиваться во время природных катаклизмов и, тем самым, сводить напряжение на излом к нулю (земля трясется, а здание стоит – как клоун-эквилибрист, выделывающий па на установленных шарниром болванках). В этом вопросе создатели Бурдж-Халифа полностью положились на железо-бетонный каркас с контрфорсным ядром жесткости. Ну и, сваи пришлось забивать «чуть» глубже, чем это делают, скажем, во время массовой российской зстройки: если в России стандартная длина свай варьируется от 12 до 16 метров, то фундамент Бурдж-Халифа покоится на сваях, «забитых» на 50 метров в глубину, а точнее не забивать, а создавать сваи, начиная с этой глубины.

Для этого пришлось бурить на указанную глубину скважины, которые тут же осыпались и наполнялись грунтовыми водами. Чтобы избежать завоживания скважин, их в процессе бурения заполняли жидким полимерным материалом. Будучи плотнее воды, он не давал грунтовым водам заливать скважины, а будучи легче бетона, он легко им вытеснялся при заливке в скважины последнего. Таким образом, были созданы 200 свай фундамента Бурдж-Халифа. Образующие единую систему свай, они не дают зданию проседать под землю: за все долгое время строительства башни, Бурдж-Халифа просела лишь на 15 мм. Для сооружения весом более 0,5 млн тонн это-таки смешная цифра.

Забавно, но при строительстве Бурдж-Халифа обнаружилась еще одна проблема – связанная с человеческим фактором и разницей культур. В частности, оказалось не так-то просто обучить восточных рабочих обычной для европейца каменной кладке, незаменимой при возведении внутренних перегородок здания. Для привыкших веками лепить дома из хвороста и глины арабов пришлось на одном из нижних этажей даже устроить полигон для освоения этого не столь уж и хитрого строительного навыка. Это стало причиной пятимесячного отставания от графика бригады внутренней отделки – именно столько времени потребовалось, чтобы обучить местных строителей правильно класть кирпич. Одно время даже рассматривалась возможность подключения европейских каменщиков.

Однако, все обошлось, и 4 января 2010 года состоялось торжественное открытие башни, получившей в этот день и новое имя – Бурдж-Халифа. Как и предполагалось 37 нижних этажей занял отель, на более высоких устроены 700 комфортабельных квартир и офисные помещения. Два этажа – 123 и 124 – отданы проектировщиками под смотровые площадки, максимальная высота обзора – 505 метров. А самая высокая точка здания, пригодная для постоянного в ней нрахождения, находится на высоте около 640 метров. К тому же небоскреб полностью энергонезависим – электричеством его снабжают 61-метровая ветровая турбина и система солнечных батарей общей площадью 15 тысяч квадратных метров.

Кроме того, в башне предусмотрено 6 технических этажей и – конечно же! – 9 огнеубежищ. Эти помещения снабжены системами подачи воздуха и герметичными стенами, а также защищены дополнительными слоями бетона и листовых огнеупорных покрытий. Такие стены способны выдерживать натиск огня в течение 2 часов, не позволяя проникнуть в помещение даже дыму. Огнеубежища располагаются примерно через каждые 30 этажей здания и созданы на случай пожара или террористического акта. А чтобы люди с других этажей смогли беспрепятственно пройти к ближайшему огнеубежищу, лифтовые шахты и лестничные пролеты снабжены системой раннего предупреждения – когда срабатывает датчик дыма, сразу же включается системы пожаротушения и мощных вентиляторов, снабженных огнеупорными воздуховодами. С их помощью с лестниц и подъемных шахт дым вытесняется свежим воздухом. Такое решение проблемы авиатерроризма, естественно, навеянное печальными событиями 11 сентября 2001 года, стало последним новшеством, которыми может похвастаться самое высокое здание в мире.

К записи оставлено 4 коммент.

Написать комментарий