Перший у світі хмарочос з’явився в 1885 році у Чикаго. Він, звісно, мав мало спільного з сучасними висотками, адже височів над землею тільки на десять поверхів. Сучасна найвища будівля Бурдж-Халіфа має 163 поверхи, а висота її — понад 800 метрів. Тобто майже у 20 разів виросла максимальна висота будівель за трохи більше як сторіччя. А разом з висотою збільшилися та покращилися технічні можливості, вартість будівництва та амбіції інженерів. В цьому матеріалі розбираємося, як побудувати хмарочос і скільки грошей, людей та інших «інгредієнтів» на це потрібно.
Навіщо почали створювати «надбудівлі»
Будівництво висоток у ХІХ сторіччі стало розв’язанням питання завантаженості доріг та перенаселення міст, як це відбувалося здебільшого у мегаполісах США чи Англії. Архітектори стали ламати голови над тим, як розбудовувати будинки не вшир, а вгору. Яким має бути безпечний стійкий хмарочос?
Бурдж-халіфа — найбільша будівля світу
Мало-помалу будівники дійшли до сучасної формули: металевий каркас та відносно тонкі цегляні стіни. Водночас сформувалися й основні правила будівництва хмарочосів, якими користуються будівельники до сих пір.
Ці правила для появи безпечних хмарочосів прописав американський будівельник Луї Селіван:
- в багатоповерхівках має бути підземний поверх,
- перший та другий поверхи не призначені для житлових приміщень, тут слід розміщувати офіси або магазини, тобто великі за площею установи,
- починаючи з другого поверху всі приміщення повинні мати стандартне та однакове планування,
- у міру збільшення висоти будівлі вона повинна становитися вужчою, щоб першим поверхам та прибудинковим територіям вистачало природного світла,
- найвищі поверхи слід залишати під технічні приміщення та організацію системи вентиляції.
Хмарочос Мері-Екс у Лондоні
Як побудувати хмарочос — з чого все починається
Припустімо, ви обрали ідеальне на свій погляд місце, де міг би розміститися хмарочос. Пора вже малювати ескіз майбутньої будівлі? Зарано. Адже не всі території підходять під будівництво високих будинків.
Перед тим, як намалювати ескіз хмарочосу, спеціалісти вивчають місцевість, клімат, сейсмологічні показники в регіоні, характеристики ґрунту.
Ґрунт — це основа багатоповерхової будівлі. Саме на його масив впливають додаткові навантаження, тож від його характеристик залежить і проєктування фундаменту. Скажімо, острів Мангеттен має твердий скелястий ґрунт. Тож проєктувальникам у Нью-Йорку достатньо просто розчистити рівну поверхню і на неї можна ставити фундамент.
Неабияке значення має зовнішній вигляд та численність населення в місті. Важливо, щоб хмарочос був доречним в конкретному районі, не порушував архітектурний ансамбль, не відкидав тінь на сусідні будинки. Певний час також піде і на отримання необхідних дозволів від місцевої влади.
Башти Петронас у Куала-Лумпурі
Враховуючи те, що відвідувачами будівлі можуть бути десятки тисяч людей, в ці розрахунки потрібно внести точну кількість ліфтів, сходів та їх розташування, а також зробити прорахунок евакуаційних виходів. Дрібна помилка у цих калькуляціях може призвести до тисяч людських жертв. Так, робота архітектора — це величезна відповідальність.
І тільки після цього можна приступати до створення ескізу будівлі. Визначитися з формою, кількістю поверхів, облицювальними матеріалами, дизайном. З цього всього витікає і ціна проєкту хмарочосу.
Шанхайський всесвітній фінансовий центр
Як підготувати скелет?
Хмарочос починається з фундаменту. І щоб це не звучало, як привіт від капітана Очевидності, розберімося детальніше.
Головна вимога до фундаменту будівлі-гіганту — він потрібен витримувати навантаження в сотні тисяч тонн. Архітектори обирають різні види фундаменту залежно від типу ґрунту, висоти та дизайну будівлі.
Сьогодні використовують зазвичай три типи фундаменту:
Плитний — підходить для слабих ґрунтів. Щоб будівля утримувалася на такій поверхні, потрібно розривати великі котловани — іноді до 50 метрів у глибину.
Пальовий — для більш твердих ґрунтів. Велика перевага фундаменту з використанням паля полягає в тому, що він практично не осідає — всього на кілька сантиметрів. Але така конструкція коштує недешево.
Комбінований — як видно з назви, це поєднання пальового типу та плитного. Завдяки такій комбінації вдається розподіляти величезні навантаження між глибинними шарами ґрунту (за допомогою довгих опор) та простором між палями завдяки масивній плиті.
Міжнародний готель та башта Трампа (Чикаго)
Наступний етап будування хмарочосу — несущі конструкції.
Про цю важливу частину чули всі, хто хоч раз задумувався про перепланування. Ремонтники не дарма забороняють руйнувати їх, навіть за великі гроші.
Несущі конструкції — це і є скелет будівлі. Металеві труби, на які потім «нарощуються» стіни. Виготовляються вони найчастіше зі зварених сталевих труб, які збирають безпосередньо на будівельному майданчику, немов конструктор.
Поперек металевих несущих конструкцій монтуються перекриття — прообраз майбутніх стель та полів. Вони можуть бути у вигляді гігантських сталевих решіток, балкових кліток або плит з залізобетону.
Коли скелет готовий, хмарочос залишається утеплити, зробити стіни з залізобетону, скляних чи пластикових конструкцій, а також зробити дах. Потім будівельники повертаються до внутрішніх робіт: заливають сходи, розробляють ліфти та готуються до облицювальних робіт.
Taipei 101 у Taipei, Taiwan
Чому хмарочоси не падають
Повернімося до важливого питання: що дозволяє хмарочосам утримуватися на поверхні землі?
Як ми вже зазначали раніше, перед будуванням архітектори старанно вивчають кліматичні та сейсмологічні показники місцевості.
На основі точних розрахунків спеціалісти намагаються випробувати стійкість майбутньої будівлі до вітрів. Наприклад, продувають проєкт хмарочосу в аеротрубі. Всі можливі помилки виправляються на етапі планування.
Для хмарочоса важлива форма та дизайн, адже будівля має поратися з сильними вітрами на верхніх поверхах. Ба більше, надвисоким будинкам (понад 250 м) складніше витримувати підземні поштовхи та ліквідувати кінетичну енергію, ними створену. Саме тому такі будівлі роблять більш пружними.
Для цього прекрасно підходять сталеві конструкції, які значно відрізняються від жорсткого залізобетону. Щоб така гнучка будівля не розхитувалася, на вищих поверхах встановлюють надважкі маятники на тросах — своїм рухом вони поглинають розгойдування будівлі при вітрах або землетрусах. Якщо землетрус буде занадто сильним, амплітуда такого маятника може сягати 1.5 — 2 метри. Втім, як ми вже зазначили, така конструкція підходить для надвисоких будівель.
В Україні, де найвища будівля (ЖК на Кловському узвозі) складає 168 метрів, частіше будують за жорсткою схемою.
Скільки грошей та людей потрібно, щоб побудувати хмарочос
Будівництво хмарочосу — це багатоетапний процес, ціна, якість та успішність якого залежить від багатьох деталей. Відомо, що хмарочос будують, щоб отримати найвищу вигоду від землі, на якій він стоїть. Виторг від кожного поверху може дорівнювати прибутку від повноцінної одноповерхової будівлі.
Звісно, будівництво хмарочосу коштує значно дорожче у порівнянні зі звичайними багатоповерхівками. Це пояснюється необхідністю водопостачання на верхні поверхи, обслуговування швидкісних ліфтів, вже не кажучи що сам архітектурний проєкт коштує дорожче, адже передбачає складніші дослідження та прорахунки.
Вартість звичайного хмарочосу вимірюється сотнями мільйонів доларів. Але якщо говорити про надвисокі будівлі, то мова вже йде про мільярди.
Наприклад, Всесвітній торговий центр 1WTC в Нью-Йорку, відкритий через 13 років після теракту 9/11, коштував, за оцінками дослідницьких компаній, $ 3.9 млрд. Зведення Бурдж-Халіфа коштувало щонайменше 1.5 млрд доларів.
1WTC
Американський економіст Джейсон Бар пропонує розраховувати економіку хмарочосу за наступною формулою: Ринкова ціна за поверх / (Індекс вартості будівельних витрат, що включає ціни на матеріали та робочу силу та ефективність будівельної експлуатації.
Показник, який вдається отримати таким чином називається економічною висотою — доцільність зведення кожного з поверхів з точки зору попиту та вартості його забезпечення.
На етапі проєктування зазвичай підключаються цілі компанії. Якщо ж говорити про кількість безпосередньо будівельників, то на початку не знадобиться багато робітників, адже вони банально не помістяться на одному майданчику. У міру зростання висоти збільшується і кількість працівників — вона може сягати 1000 людей.
Більше про найвищі будівлі та споруди знає Річард Хаммонд — британський ведучий, відомий нам за передачею Top Gear.
У своїй авторській програмі «Велике» на Discovery Channel він разом з командою відвідує найвищі споруди світу, щоб не тільки показати телеглядачам світ на висоті, а й для того, щоб розказати про людей, які стоять за створенням масштабних проєктів.
«ЛайфГід» рекомендує: дивіться шоу «Велике» щосуботи о 21:00 на Discovery Channel.
Що читають разом з цим матеріалом сьогодні?
