Як влаштований сучасний хмарочос

Як «закрутити» висотку, що таке «тучерези» і яким чином подається вода на 60-й поверх - «Практика» разом з проектом «Київ очима інженера» прогулявся по комплексу «Київ-сіті» і знайшов відповіді на ці та багато інших питань , пов'язані з будівництвом хмарочосів.

Родина «скребуть» небо

Інженерів завжди манили дві речі: побудувати щось дуже довге, наприклад, проліт або міст, або спорудити щось дуже високе. Тому висотних будівель багато, проте далеко не кожне з них можна назвати хмарочосом: інженери так і не домовилися, яку висотну позначку вважати відлікової - наприклад, якщо будівля вище 200 метрів, значить, це хмарочос. Секрет в іншому - хмарочосами називають ті споруди, у яких несучими є не стіни, а розташований всередині каркас - щось подібне до людського скелету.

Багато хто вважає, що перші хмарочоси з'явилися в Нью-Йорку. проте це не так - найпершим хмарочосом стала будівля The Home Insurance Building, яке побудували в 1885 році в Чикаго. У ньому було 10 поверхів, а висота досягала всього 42 метрів - ніщо за нинішніми мірками. Однак «прабатьком» хмарочосів його вважають саме тому, що всередині у будівлі був металевий каркас.

Обід будівельників перших хмарочосів в Чикаго

У Москві хмарочоси з'явилися на початку XX століття - першою висотною будівлею столиці став 9-поверховий будинок Нірнзее в Гнездніковском провулку. Повною мірою назвати його хмарочосом не можна - все-таки несуть у нього були стіни. Однак поява такого високого будівлі так чи інакше було важливою подією для Москви. До речі, в дореволюціоннойУкаіни висотки називали не хмарочосами, а поетичним словом «тучерези».

Після приходу до влади більшовиків в Москві задумують побудувати вже перший справжній хмарочос - їм повинен був стати грандіозний Палац Рад, висота якого зі шпилем за проектом досягала майже 500 метрів. Цей велетень мав вирости на місці підірваного в 1931 році Храму Христа Спасителя, проте будівельники встигли спорудити тільки фундамент і каркас перших поверхів, коли почалася війна. У воєнний час всі зусилля були кинуті на оборону країни і про зведення висоток на деякий час забули. Пізніше каркас розібрали і зробили з нього протитанкові їжаки, які розмістили на підступах до Москви.

Однак після війни радянська влада вважала, що країні все-таки потрібні хмарочоси -
адже світу треба було показати, хто переможець. Тоді архітектори знову занурилися в розрахунки, і виявилося, що побудувати вісім висоток середнього розміру буде дешевше, ніж звести один Палац Рад. Так і почалася історія знаменитих сталінських «сестер».

Будівництво московських висоток

В результаті побудували сім будівель, восьма висотка, яку повинні були поставити в Зарядье, не пережила смерть вождя - після 1953 року в Радянському Союзі почалася активна боротьба з архітектурними надмірностями, тому далі фундаменту справа не зайшла. Однак з'явилася на цьому місці в 1960-і роки готель «Україна» стояла на підставі тієї самої висотки. Більш того, фундамент живий і донині - зараз на ньому будують ландшафтний парк - всередині фундаменту архітектори планують розташувати інженерне обладнання. Так що восьма висотка в Москві частково все-таки присутня.

Після сталінських будівель в 1960 - 1970-ті роки з'явилися висотки на Арбаті - це знамениті «книжки» і будівлю Ради Економічної Взаємодопомоги, яке зараз займає уряд Москви. Потім, в 1980-і роки на Краснопресненській набережній почалося зведення Центру міжнародної торгівлі. Будували його американці, там навіть на балках є американське клеймо - так хмарочоси потихеньку захоплювали Москву.

Ера московських «тучерезов»

Початковий проект Бориса Тхора

Концепція архітектора сильно відрізнялася від того, як виглядає «Київ-Сіті» сьогодні - Борис Тхор задумував побудувати будівлі різної висоти - на березі річки повинні були стояти невисокі вежі, а в міру віддалення від неї, висота будівель повинна була збільшуватися. Таким чином з протилежного боку річки однаково добре було б видно всі висотки. Між будинками Тхор хотів розбити парк, а під ним прокласти автомобільну розв'язку і паркінги - вирішувалося відразу дві проблеми: озеленення і транспортна доступність.

На чому тримається будівля і як «закрутити» хмарочос

Класика небоскребного будівництва передбачає наявність всередині будівлі сталевого каркаса, який збирається подібно решітці. Перекриття роблять з бетонних плит, що становлять підлогу і стелю, а з зовнішнього боку будинок облицьовується склом. Ці зовнішні стіни в США називають «curtain wall». що перекладається як «стіна-фіранка» - вона нічого не тримає, а лише закриває нутрощі споруди від несприятливих погодних умов. За таким принципом у «Москві-Сіті» побудовані за все два хмарочоси - «Вежа на набережній» та «Євразія».

Будівництво веж Москви-Сіті

Згодом інженери з'ясували, що у стали є кілька не найприємніших властивостей. По перше. вона схильна до мінливості температур - наприклад, якщо в будинку починається пожежа, каркас розм'якшується і деформується. Так, офіційною версією руйнування «башт-близнят» в Америці є саме порушення міцності каркаса через температуру. По-друге. сталь, як і будь-який метал, схильна до корозії. По-третє. сталь дуже дорога. І по-четверте. як і у будь-якого матеріалу, у сталі є гранично ефективна висота - дуже високі будівлі за таким принципом не побудуєш.

Будівництво вежі «Еволюція»

Тому американський інженер Фазлур Хан запропонував будувати хмарочоси по ствольно-оболонкової схемою. Вона передбачає наявність у центрі будівлі масивного бетонного стовбура з товстими стінами, а по краях - огортають його великих колон. Цей прийом, по-перше. дозволяє будувати будівлі величезної висоти, а, по-друге. зводити хмарочоси практично будь-якої форми - яскравим прикладом є вежа «Еволюція». дах якої «закручена» по відношенню до фундаменту на 150 градусів. У «Еволюції» є і ще одна цікава особливість, пов'язана вона з склінням вежі - адже на вигнуту вежу потрібно було встановити вигнуті скла. Для цього використовували так звану технологію холодного гнуття - на заводі трохи змінюють хімічний склад скла, роблячи його більш пластичним, в холодному вигляді привозять скло на будівельний майданчик, а там вже вставляють в спеціальні рами і потихеньку згинають. До слова, за площею такого незвичайного скління ця вежа може бути внесена до Книги рекордів Гіннеса.

Ліфт-експрес. вода і повітря

Великий внесок у розвиток небоскребного будівництва зробив американський винахідник безпечного ліфта Еліша Отіс, який придумав, як загальмувати кабіну в шахті в разі обриву троса. Дійсно, уявити собі висотку без ліфта просто неможливо, так що якби не Отіс, можливо, хмарочоси з'явилися б набагато пізніше.

У висотних будівлях зазвичай дуже багато ліфтів, вони розділені на секції - одні обслуговують перші поверхи, другі доставляють відвідувачів під самий дах. Наприклад, всередині вежі «Імперія» приховані аж 36 ліфтів - це справжнісінькі експреси, що пересуваються по шахті зі швидкістю сім метрів в секунду. Можна сказати, що люди в такому ліфті практично злітають. Але доставка відвідувачів на верхні поверхи далеко не єдина проблема, з якою стикаються інженери при зведенні хмарочосів - на величезну висоту потрібно якимось чином закачати воду. У звичайних житлових будинках вода закачується наверх простим насосом, але як бути з хмарочосом - якби ми поставили один насос в підвалі, то на останньому поверсі просто не дочекалися б води, а якби й дочекалися, її натиск не дозволив би навіть вимити руки. Тому в висотках роблять кілька контурів водопостачання - є спеціальні технічні поверхи, на яких стоять додаткові насоси і накопичувальні резервуари. Вода знизу закачується насосом на 10-й технічний поверх, звідти частину її самопливом розподіляється по нижчого поверхах, а інша частина відправляється далі - на 20-й технічний поверх, там історія повторюється.

Ще одна складність пов'язана з очищенням та охолодженням повітря - в будівлі, де всі стіни зроблені зі скла, влітку має бути дуже жарко, а взимку, відповідно, холодно. Але і тут є хитрощі - по-перше. скла в хмарочосах не прості - вони двошарові, а між шарами знаходиться інертний газ аргон, який не дозволяє будівлі швидко нагріватися і охолоджуватися. По-друге. є централізована система кондиціонування - повітря з приміщень затягується у вентиляційну шахту, в якій знаходиться змійовик з холодною водою - вона-то і охолоджує повітря. Потім повітряний потік проходить через систему фільтрів і знову потрапляє в приміщення.

До речі, якщо в будинку раптом почнеться пожежа, система кондиціонування буде працювати в посиленому режимі і нагнітати чисте повітря тільки на пожежні сходи - так. такі в хмарочосах теж є, і їх досить багато. Крім того, на технічних поверхах обладнані спеціальні бункери пожежної безпеки, де люди можуть сховатися від вогню - в них є вогнетривкі капюшони, запас води і зв'язок із зовнішнім світом. Тому сучасні хмарочоси можна назвати справжніми неприступними фортецями - перебувати в них дійсно безпечно.