Illustreret Videnskab (Denmark)
3 teknologier skaber den liggende skyskraber
Kraftfulde hejsevaerk, gigantiske støddaempere og lette byggematerialer er hemmeligheden bag den 300 meter lange, liggende skyskraber The Crystal.
Umiddelbart ligner skylinen i kinesiske Chongqing silhuetten af enhver anden storby. Men på toppen af fire 250 meter høje skyskrabere slanger en femte sig på langs. Kolossen af stål og glas kaldes The Crystal og er den mest iøjnefaldende del af skyskraberkomplekset Raffles City. Den 300 meter lange, liggende skyskraber er et eksempel på en ny tendens inden for ingeniørkunsten: I jagten på bedre udnyttelse af pladsen i storbyerne skal der nu ikke kun bygges opad, men også på tvaers.
The Crystal er langtfra den eneste liggende gigant, og i de kommende år skal vandrette skyskrabere ikke bare huse hotelvaerelser og udkigspunkter, men hele bysamfund. Først skal ingeniørerne dog løse de tekniske udfordringer, der opstår, når tusindvis af tons glas og stål skal balanceres i flere hundrede meters højde.
Idéen er 100 år gammel
The Crystal er et moderne eksempel på en cirka 100 år gammel vision udtaenkt af den russiske kunstner og arkitekt El Lisitskij i 1924. Lisitskij kaldte de liggende skyskrabere
46 for Wolkenbügel, som fra tysk kan oversaettes med “skybøjler”. I et årti, hvor skyskrabere på stribe skød i højden i byer som New York City og Chicago under det økonomiske opsving, taenkte Lisitskij bogstavelig talt på tvaers. Idéen med den horisontale skyskraber var ifølge Lisitskij, at mennesker trives og indretter sig bedst i bredden i stedet for i højden.
En af de store udfordringer ved at bygge i højden er vinden. Når det blaeser omkring en skyskraber, opstår der en trykforskel mellem vindsiden og laesiden, fordi skyskrabere ikke er bygget aerodynamiske som en flyvinge, men i stedet står i vejen for vinden som en høj klods. På laesiden bliver vinden slået i stykker af skyskraberens udformning. Det skaber turbulens, som begynder at rokke skyskraberen frem og tilbage. Står skyskraberen i et område med hyppig jordskaelvsaktivitet, kan også rystelserne fra jorden få de høje bygninger til at svaje.
Udfordringerne gaelder alle skyskrabere, men de bliver ekstra kraevende, når ingeniørerne vaelger at lade fire høje bygninger balancere en femte som i Raffles City.
Skyskrabere er ekstra smalle
Bygningskomplekset blev indviet i 2020 og er i dag vartegn for Chongqing, der huser omkring 30 millioner indbyggere og ligger, hvor de to floder Yangtze og Jialing mødes. Byen er et knudepunkt for skibstrafikken, og som en hilsen til dens maritime historie buer Raffles Citys i alt otte lodrette skyskrabere sig som skibssejl gennem luften.
Netop de lodrette skyskraberes form udgør den første ingeniørudfordring i Raffles City. De to nordligste tårne, der hver
måler 350 meter, er nemlig slankere end normalt. Skyskraberne har et relativt smallere fundament og dermed mindre “fødder” at stå fast på end normale skyskrabere. For at bruge et ingeniørudtryk er deres såkaldte slankhedsforhold på 9,4, hvor andre skyskrabere af samme højde typisk ligger på højst 8.
Bjergene omkring Chongqing skaber ekstra udfordrende vindforhold, og da der samtidig er risiko for jordskaelv, har ingeniørerne bygget de slanke skyskrabere med en forstaerket betonkerne og etagedaek i kompositbeton og stål for at gøre dem robuste nok til at modstå elementernes rasen.
De to nordlige tårne er forbundet til den vandrette The Crystal via to overdaekkede gangbroer. Broerne er koblet til bygningerne med 50 cm lange, anti-seismiske led, som skal sikre dem mod at dratte ned i tilfaelde af jordskaelv.
Tonstunge segmenter hejses op
Mens de lodrette skyskrabere i Raffles City huser lejligheder og kontorer, er The Crystal et 300 meter langt oplevelsescenter med bl.a. to swimmingpools, udsigtsdaek, et grønt område med over hundrede op til ni meter høje traeer, en hotellobby og flere restauranter.
Det indre stålskelet vejer 12.000 tons – svarende til vaegten af Eiffeltårnet. Dertil kommer en beklaedning med 3000 vinduesglas og 5000 aluminiumspaneler. The Crystal er bygget op af ni segmenter. Tre af dem spaender frit i mellemrummene mellem de fire baerende skyskrabere og måtte bygges på jorden, hvorefter de blev hejst op op i 250 meters højde. Arbej
det foregik med 16 hydrauliske hejsevaerk, der langsomt og synkront løftede hvert af de ca. 1100 tons tunge segmenter op i højden.
Selvom skyskrabere med deres tusindvis af tons stål, beton og glas virker urokkelige, får turbulens skabt af vindforhold og rystelser forårsaget af jordskaelv dem til at svaje som en flagstang i vinden. I nogle tilfaelde kan de bevaege sig flere meter fra side til side. Derfor var det altafgørende, at ingeniørerne fandt en metode, der både faestner The Crystal solidt til toppen af de fire skyskrabere under sig og sørger for, at den ikke knaekker, hvis skyskraberne begynder at svaje.
Lejer modstår jordskaelv
En af mulighederne var at placere The Crystal på fleksible led, så den ville følge de baerende skyskraberes bevaegelser. Denne løsning er fx valgt på den liggende skyskraber Marina Bay Sands i Singapore. Men beregninger viste, at de 250 meter høje skyskrabere i Raffles City under jordskaelv kunne svaje helt op til tre meter, hvilket ville vride The Crystal, og derfor gik ingeniørerne bort fra denne løsning.
I stedet valgte ingeniørerne en kombination af daempere og lejer, som afkobler The Crystal fra skyskraberne under den på en måde, så den vandrette skyskraber ikke blot blindt følger de lodrette skyskraberes
bevaegelser, men tvaertimod modstår og endda daemper dem. Under The Crystal befinder der sig således 26 lejer på to meter i diameter. Lejerne kaldes også friction pendulum bearings (FPB). Under
normale vindforhold og mindre seismiske rystelser reagerer lejerne ikke, og The Crystal følger lige så stille skyskrabernes bevaegelser.
Opstår der moderat til kraftige jordskaelv, begynder lejerne at bevaege sig uafhaengigt af bygningerne nedenunder og holder på den måde The Crystal stabil. Daemperne sørger samtidig for at optage noget af energien fra rystelserne.
Løsningen blev valgt efter naesten 27.000 timers computerberegninger samt en test af en 1:25-skalamodel af byggeriet på et rystebord, som efterlignede forholdene under et kraftigt jordskaelv.
Gigant skaerer sig gennem ørken
Raffles City og The Crystal giver i dag de besøgende mulighed for at beundre resultatet af ingeniørernes hovedbrud samt få et spektakulaert glimt af den kinesiske millionby. Men allerede nu er nye projekter på vej, som får The Crystal til at blegne fuldstaendig.
Saudi-Arabien har nemlig planer om at bygge en 200 meter bred, 500 meter høj og 170 kilometer lang horisontal skyskraber kaldet The Line. Idéen er fremsat af den saudiske kongefamilie som et forsøg på at bygge et højteknologisk og baeredygtigt samfund uden veje og biler.
The Line skal bestå af to parallelle, horisontale skyskrabere beklaedt med en ydre facade af spejlglas. I mellemrummet befinder der sig grønne områder, søer, parker og forbindelsesled mellem de to skyskrabere.
Selvom det første spadestik blev taget i oktober 2022, er The Line endnu blot en fjern vision i form af 3D-tegninger. Men planen er, at alle indbyggernes behov, fx at gå i supermarkedet eller dyrke sport, skal vaere inden for fem minutters gang.
Et højhastighedstog sørger for, at indbyggerne kan nå fra den ene ende af den 170 kilometer lange by til den anden på ca. 20 minutter, og indbyggerne i The Line har derfor ikke behov for at eje en bil. Løftet lyder på 100 pct. baeredygtighed, som ud over den åbenlyse mangel på biler skal sikres med massevis af grøn strøm fra solceller integreret i overfladen på den sydvendte facade.
Hvis The Line bliver til virkelighed, vil den blive et bevis på, at horisontale skyskrabere ikke blot kan indgå som futuristiske elementer i eksisterende storbyer som The Crystal i Chongqing, men ligefrem danne hele rammen om fremtidens baeredygtige storbyer.