Магия инженерии, или Почему не падают небоскребы

Возведение высотных зданий по уровню сложности сродни полету в космос. Популярно объяснить все инженерно-конструкторские расчеты и тонкости строительных технологий не всегда возможно. И все же сайт "РИА Недвижимость" попытался разобраться хотя бы в одном вопросе - почему небоскребы не падают?

МОСКВА, 26 апреля — РИА Новости. Возведение высотных зданий по уровню сложности сродни полету в космос. Популярно объяснить все инженерно-конструкторские расчеты и тонкости строительных технологий не всегда возможно. И все же сайт "РИА Недвижимость" попытался разобраться хотя бы в одном вопросе — почему небоскребы не падают?

Чем выше здание, тем большее давление ветра оно испытывает. Это так называемый "эффект паруса", нейтрализовать который и необходимо строителям. Кроме того, каждый новый этаж — это дополнительный вес, а значит, конструкция не должна просесть, как Пизанская башня, или вообще рухнуть под собственной тяжестью. Для этого нужно разработать фундамент под тот или иной тип грунта. Любопытно, что конструкция всех небоскребов при всей прочности, довольно пластична, то есть она позволяет зданиями колебаться.  

Стальной скелет

Нью-Йорк по праву считается альма-матер мирового небоскребостроения. Он словно был создан для того, чтобы застраиваться высотками: дело в том, что скальные породы в этой местности расположены очень близко к поверхности, а значит туда можно вбивать сваи и вести плотную высотную застройку, не боясь разрушений.   

В конце XIX столетия в строительстве промышленных зданий и вокзалов стали применяться конструкции со стальным каркасом, а в начале XX века с их помощью возводились городские многоэтажки. Металлический "скелет" обеспечивал устойчивость первых небоскребов. Так, например, каркас Эмпайр-стейт-билдинг состоит из сотен стальных профилей и весит 59 тысяч тонн.

Любопытный факт: металлические балки легендарных нью-йоркских небоскребов соединялись между собой посредством клепок. А производить эту работу приходилось клепальщикам — самым высокооплачиваемым работникам великой строительной гонки 20-х годов ХХ века. Клепальщики работали бригадами по 4 человека и могли не выходить на работу в туман, дождь или сильный ветер. А если кто-то из бригады не мог работать, то и все остальные мастера тоже не работали. У других строителей такой привилегии не было.

Эффект пирамиды

Технологии высотного строительства стремительно развивались. Инженеры и архитекторы разрабатывали  новые технологии демпфирования зданий (искусственного подавления механических колебаний конструкции). В частности снова и снова проектировщики обращались и продолжают обращаться к пирамидальной форме построек, так как коническая конструкция сама по себе очень прочная. Так, башня  "Трансамерика" в Сан-Франциско устойчива именно благодаря своей форме. Кроме того, дополнительную крепость ей придает приподнятое основание в виде сетки из треугольных балок, которое, как ни странно, является одним из видов сейсмостойкого строительства. Дело в том, что в случае приподнятого основания основная нагрузка от подземных колебаний и толчков приходится на него, из-за чего нагрузка на верхнюю часть здания снижается. Грубо говоря, приподнятое основание гасит часть колебаний.

Здание-ветрорез

Кстати, самое высокое на сегодняшний день здание в мире — башня "Бурдж-Халифа" в Дубае — также выстроено по принципу пирамиды, причем ассиметрично-ступенчатой. Именно это позволяет ослабить "эффект паруса": секции башни разрушают поток ветра таким образом, что он огибает башню, а не врезается в нее сплошной воздушной стеной.

Однако в отличие от своих нью-йоркских собратьев "Бурдж-Халифа" не закреплена фундаментом в скальном грунте. Гиганта весом в 500 тысяч тонн держат 200 висячих свай длиной по 45 метров и диаметром 1,5 метра. Висячие сваи отличаются тем, что не упираются в твердую породу как колонны, а удерживаются в грунте за счет трения боковой поверхности сваи о земляную породу.

Костяк здания усилен бетоном и металлом с внедренным в него искусственным камнем. Специально для "Бурдж-Халифы" был разработан специальный бетон, выдерживающий высокие температуры, а в процессе строительства в бетон добавлялся лед. Любопытно, что конструкция здания подвижна — стальной каркас гнется. Однако сами стеновые панели, встроенные в него, жесткие. Это также обеспечивает устойчивость небоскреба, который буквально "трансформируется" под атмосферные перепады.     

Маятниковый баланс

Современные инженеры уравновешивают небоскребы при помощи демпферов — утройств, которые гасят механические колебания постройки. Причем иногда демпфер превращается в произведение искусства, на которое можно полюбоваться при желании. 

Например, инерционный демпфер башни "Тайбей 101", которая находится в столице Китайской республики (Тайвань) Тайбэй, превратили в настоящий аттракцион для туристов. Любой желающий может подняться и посмотреть на это чудо инженерии — стальной сферический маятник весом в 660 тонн, помещенный внутри здания между 88 и 91 этажами.

Маятник колеблется, компенсируя движения здания, вызванные сильными порывами ветра. Благодаря ему здание считается самым устойчивым в мире, и это при том, что оно находится в сейсмоопасном регионе. Кстати, еще в процессе строительства оно отлично перенесло землетрясение в 6,8 балла. Сфера маятника считается крупнейшей в мире, она состоит из 41 стальной пластины, каждая толщиной 125 мм, что вместе составляет 5,4 м в диаметре.

Устойчивость "Тайбей 101" обеспечивает и конструкция фундамента, усиленного 380 сваями, забитыми в землю на 80 метров, из которых около 30 метров входят в скальные породы.

Но и это еще не все, два шеститонных демпфера уравновешивают шпиль здания, на который воздействует сила ветра. Они смягчают удары ветра, действующие на верхнюю часть здания.

Архитектурный изыск

Сингапурский отель Marina Bay Sands прославился на весь мир свои потрясающим бассейном на крыше, соединяющей сразу три башни отеля. Но отдыхающие и не подозревают, что плавают по сути в огромном демпфере.

Автор проекта отеля — израильский архитектор Моше Сафди — разработал этот бассейн не только в качестве архитектурной изюминки, но и для обеспечения устойчивости конструкции при землетрясениях. Вода в бассейне компенсирует колебания во время подземных толчков.

Новости партнеров
Интерактив
  • Тепло, топят нормально

    61.1%

  • Батареи едва теплые, но терпимо

    16.0%

  • Батареи холодные. Ходим в шубейках, как эскимосы

    6.2%

  • Спасают электрические радиаторы и/или пушистый кот

    4.1%

  • А у меня печь – топлю, когда хочу

    12.6%

Проголосовали: 3697
Новости партнеров
Новости партнеров
Наверх
Авторизация
He правильное имя пользователя или пароль
Войти через социальные сети
Регистрация
E-mail
Пароль
Подтверждение пароля
Введите код с картинки
He правильное имя пользователя или пароль
* Все поля обязательны к заполнению
Восстановление пароля
E-mail
Инструкции для восстановления пароля высланы на
Смена региона
Идет загрузка...
Произошла ошибка... Повторить
правила комментирования материалов

Регистрация пользователя в сервисе РИА Клуб на сайте Ria.Ru и авторизация на других сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» при помощи аккаунта или аккаунтов пользователя в социальных сетях обозначает согласие с данными правилами.

Пользователь обязуется своими действиями не нарушать действующее законодательство Российской Федерации.

Пользователь обязуется высказываться уважительно по отношению к другим участникам дискуссии, читателям и лицам, фигурирующим в материалах.

Публикуются комментарии только на тех языках, на которых представлено основное содержание материала, под которым пользователь размещает комментарий.

На сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» может осуществляться редактирование комментариев, в том числе и предварительное. Это означает, что модератор проверяет соответствие комментариев данным правилам после того, как комментарий был опубликован автором и стал доступен другим пользователям, а также до того, как комментарий стал доступен другим пользователям.

Комментарий пользователя будет удален, если он:

  • не соответствует тематике страницы;
  • пропагандирует ненависть, дискриминацию по расовому, этническому, половому, религиозному, социальному признакам, ущемляет права меньшинств;
  • нарушает права несовершеннолетних, причиняет им вред в любой форме;
  • содержит идеи экстремистского и террористического характера, призывает к насильственному изменению конституционного строя Российской Федерации;
  • содержит оскорбления, угрозы в адрес других пользователей, конкретных лиц или организаций, порочит честь и достоинство или подрывает их деловую репутацию;
  • содержит оскорбления или сообщения, выражающие неуважение в адрес МИА «Россия сегодня» или сотрудников агентства;
  • нарушает неприкосновенность частной жизни, распространяет персональные данные третьих лиц без их согласия, раскрывает тайну переписки;
  • содержит ссылки на сцены насилия, жестокого обращения с животными;
  • содержит информацию о способах суицида, подстрекает к самоубийству;
  • преследует коммерческие цели, содержит ненадлежащую рекламу, незаконную политическую рекламу или ссылки на другие сетевые ресурсы, содержащие такую информацию;
  • имеет непристойное содержание, содержит нецензурную лексику и её производные, а также намёки на употребление лексических единиц, подпадающих под это определение;
  • содержит спам, рекламирует распространение спама, сервисы массовой рассылки сообщений и ресурсы для заработка в интернете;
  • рекламирует употребление наркотических/психотропных препаратов, содержит информацию об их изготовлении и употреблении;
  • содержит ссылки на вирусы и вредоносное программное обеспечение;
  • является частью акции, при которой поступает большое количество комментариев с идентичным или схожим содержанием («флешмоб»);
  • автор злоупотребляет написанием большого количества малосодержательных сообщений, или смысл текста трудно либо невозможно уловить («флуд»);
  • автор нарушает сетевой этикет, проявляя формы агрессивного, издевательского и оскорбительного поведения («троллинг»);
  • автор проявляет неуважение к русскому языку, текст написан по-русски с использованием латиницы, целиком или преимущественно набран заглавными буквами или не разбит на предложения.

Пожалуйста, пишите грамотно — комментарии, в которых проявляется пренебрежение правилами и нормами русского языка, могут блокироваться вне зависимости от содержания.

Администрация имеет право без предупреждения заблокировать пользователю доступ к странице в случае систематического нарушения или однократного грубого нарушения участником правил комментирования.

Пользователь может инициировать восстановление своего доступа, написав письмо на адрес электронной почты moderator@rian.ru

В письме должны быть указаны:

  • Тема – восстановление доступа
  • Логин пользователя
  • Объяснения причин действий, которые были нарушением вышеперечисленных правил и повлекли за собой блокировку.

Если модераторы сочтут возможным восстановление доступа, то это будет сделано.

В случае повторного нарушения правил и повторной блокировки доступ пользователю не может быть восстановлен, блокировка в таком случае является полной.

Чтобы связаться с командой модераторов, используйте адрес электронной почты moderator@rian.ru или воспользуйтесь формой обратной связи.

Заявка на размещение пресс-релиза
Компания
Контактное лицо
Контактный телефон или E-mail
Комментарий
Введите код с картинки
Все поля обязательны к заполнению. Услуга предоставляется на коммерческой основе.
Заявка успешно отправлена