Dangoraižių priešistorė

Nėra tiksliai apibrėžta, kelių aukštų ar kokio aukščio pastatas laikomas dangoraižiu. „Nemanau, kad tai lemia aukštų skaičius. Manyčiau, labiau architekto nuostatos ir požiūris" - taip Christian Science Monitor atsakė architektas T. J. Gottesdiener, kompanijos Skidmore, Owings & Merrill partneris, sukūręs daugelio aukštųjų pastatų dizainą (taip pat ir Sears bokšto Čikagoje, Ilinojaus valstijoje). "Kas yra dangoraižis? Tai pastatas, į kurį norisi sustoti pažiūrėti užvertus galvą."

Kai kurie dangoraižiu vadina tik pastatus, turinčius bent jau 20 aukštų. Kiti tą skaičių didina iki 50. Tačiau visuotinai priimta, jog pastatą su daugiau nei 100 aukštų tikrai galima vadinti dangoraižiu. Niujorke esantis Empire State Building turi 102 aukštus, yra 373 metrų aukščio, o jo kūgio formos smaigalys, pritvirtintas prie pastato stogo, prideda dar 70 m. Visame pasaulyje yra tik  25 pastatai, aukštesni nei 300 m, įskaitant jų smaigalius, bet ne prie jų pritvirtintas antenas.

Empire State Building dangoraižis. Corbis nuotr.

Empire State Building dangoraižis turėjo užbaigti aukščiausio pastato varžybas. Jame suplanuoti 102 aukštai, pakilę 381 metrų virš Manheteno gatvių. Jo kūrėjai, John J. Raskob ir Pierre Samuel Du Pont, kartu su buvusiu Niujorko meru Alfred E. Smith, 1929-ųjų rugpjūtį paskelbė apie savo planus pastatyti aukščiausią pastatą pasaulyje. Jie pasirinko  Starrett Brothers and Eken statybų kompaniją, o architektais firmą Shreve, Lamb and Harmon. Projekto vadovu paskirtas William F. Lamb. Pastatas nuo kitų gatvėje atitrūksta jau nuo penktojo aukšto ir toliau netrukdomas stiebiasi daugiau nei 305 m iki 86-ojo aukšto. Išorinės sienos yra iš smiltainio ir granito, o vertikalūs chromo, nikelio ir plieno lydinio rėmai stiebiasi nuo šeštojo aukšto iki pat viršaus. Pastate buvo 67 liftai ir 6 500 stiklo langų,  o ant viršaus - 61 metrų aukščio stiebas švartuotis dirižabliams.

 

Empire State Building statyba. Corbis nuotr.

Empire State Building dangoraižio statybos baigtos balandžio 1931-ųjų balandžio 11-ąją, 12 dienų prieš numatytą darbų pabaigą, o oficialiai atidarytas gegužės 1-ąją. Pastatas daugiau nei 40 metų buvo aukščiausias pasaulyje. Tik 1972-aisias, kuomet buvo pastatyti  411 m aukščio Pasaulio prekybos centro Dvyniai, Empire State Building dangoraižio aukštis buvo pranoktas. Tuo tarpu Pasaulio prekybos centro dangoraižius pralenkė 1974 m pastatytas  443 m aukščio Sears bokštas Čikagoje, kuris tuo metu ir tapo nauju aukščiausiu pasaulio pastatu.

Pasaulio Prekybos centro šiaurinio bokšto statybos ankstyvais 1970-aisiais.  Bettmann/CORBIS nuotr.

Aukščiausias pasaulyje pastatas kurį laiką buvo ir CN bokštas Toronte, Kanadoje, kurio aukštis yra 553 metrai. Bokštas pastatytas stengiantis paremti televizijos anteną, tad jis nėra skirtas žmonėms naudotis (išskyrus restoraną ir apžvalgos aikštelę, įrengtą 335 m aukštyje). Žmonių naudojamas jau pabaigtas aukščiausias pasaulio pasatas yra Petron Bokštai Dvyniai Kvala Lumpure, Malaizijoje, jų aukštis yra 452 metrai, kartu su smaigaliais. Sears bokštas Čikagoje gali pasigirti aukščiausiai esančiu žmonių naudojamu plotu - 110 - ojo aukšto stogas yra 443 metrų aukštyje.

 

Petronas Twin Towers. Corbis

Iš vienos pusės, aukšti pastatai nėra praktiški. Pigiau yra pastatyti du vidutinio aukščio pastatus nei vieną itin aukštą. Statytojai taip pat turi rasti nuomininkus milžiniškiems plotams vienoje vietoje, pavyzdžiui, Sears bokšto plotas yra 415 tūkst. kvadratinių metrų. Kita vertus, tankiai apgyvendintuose miestuose architektai turi maksimaliai išnaudoti turimą žemės plotą.

Vienaip ar kitaip, dažniausiai sprendimas statyti įspūdingo aukščio pastatą yra paremtas ne ekonomine nauda, o noru patraukti dėmesį ir prestižo vardan.

Dangoraižių istorija

Devynioliktojo amžiaus pabaigoje atsirado kelios technologinės naujovės, leidusios realybe paversti dangoraižių konstrukcijas. Svarbiausios jų: masinė plieno gamyba, saugių ir efektyviai veikiančių liftų išradimas, patobulinta konstrukcijoms tenkančių krūvių matavimo technika. Nuo 1920-ųjų iki 1930-ųjų dangoraižių statybą skatino išrastas elektrinis lankinis virinimas ir fluorescentinės lemputės (ryški jų šviesa leido žmonėms patogiai dirbti toliau nuo langų, tuo pačiu šios lemputės skleidė mažiau karščio nei kaitrinės lemputės).  

 

Empire State Building statyba. Christie's Images/CORBIS

Savaime suprantama, pastato sienos palaikė visą konstrukciją ir kuo ji buvo aukštesnė, tuo storesnės turėjo būti sienos. Šešiolikos aukštų pastato, 1891 - aisiais pastatyto Čikagoje, sienos prie pamatų buvo 1,8 m storio. Būtinybė statyti kuo storesnes sienas dingo, išradus plieno rėmų konstrukcijas, kurių pagalba plieno rėmas laiko viso pastato svorį, o sienos tvirtinamos prie jo lyg užuolaidos.  Pirmasis pastatas, kuriame panaudota ši technologija, buvo dešimties aukštų draudimo kompanijos pastatas Čikagoje, pastatytas 1885-aisiais.

1913 - aisiais Niujorke pastatytas 242 metrų aukščio Woolworth pastatas buvo pirmasis, apjungęs visus tikrojo dangoraižio elementus: plieno konstrukcijos palaikė pastatą nuo pamatų, patys pamatai buvo paremti betono kolonomis, besileidžiančiomis iki uolingo žemės sluoksnio (pakankamai tvirto išlaikyti visam pastatui), paties pastato rėmas galėjo atlaikyti vėjo gūsius, o greitaeigiai liftai aptarnavo visus 60 aukštų.

 

Woolworth pastatas

1931-iasiais Niujorke iškilo Empire State Building - tarsi 381 aukščio šauktukas.  41 metus jis buvo aukščiausias verslo pastatas. 2000-aisiais tik šeši pastatai pasaulyje pranoko jo aukštį.

Žaliavos dangoraižiui

Cementas yra vienas svarbiausių komponentų dangoraižių statyboje, jis pilamas ant plieno karkaso (vadinamo „rebar"). Tai sustiprina išdžiūvusį cementą ir jis tampa atsparus vėjo gūsiams ir jų lenkimui. Cementas ir pats yra atspari poveikiui medžiaga, tačiau statant milžiniško svorio Petronas bokštus, buvo išrasta nauja, du kartus stipresnė už įprastą, cementro rūšis. Tai pasiekta į įprastą cementą įmaišius itin smulkių dalelių, kurios padidino sąryšio plotą ir tuo pačiu - ryšio tvirtumą.

Kita žaliava dangoraižių statyboje yra plienas - geležies ir anglies lydinys. Dažnai greta stovintys pastatai apriboja statybų ir medžiagų laikymo plotą, taigi plieno karkasai gaminami tokių formų ir dydžių, kad juos tereikėtų tik atvežti į statybvietę ir montuoti. Prieš atgabenimą plieno rėmai dar padengiami kaitinto žalvario sluoksniu (nuo karščio jo paviršius tampa porėtas), kuris apsaugo nuo korozijos ir karščio. Įstačius kiekvieną rėmą į vietą, sandūros vietos taip pat apipurškiamos šia medžiaga ir pridedamas papildomas izoliacijos sluoksnis iš stiklo pluošto ir aliuminio folijos. Norint maksimaliai išnaudoti geriausias cemento ir plieno savybes, dangoraižių statybose šios žaliavos dažniausiai naudojamos kartu. Pavyzdžiui, atrama kolonai gali būti formuojama iš cemento, supilto aplink plieno karkasą.

Montuojamas plieno karkasas. Charles E. Rotkin/CORBIS

Dangoraižio karkasui naudojama daug medžiagų. Populiarus taip vadinamas „sluoksniavimas", kuomet išorinė dangoraižio siena formuojama iš stiklo, metalų (aliuminio ar nerūdijančio plieno), arba įvairaus akmens (granito, marmuro, smiltainio).

Dangoraižių dizainas

Dizaino inžinieriai architekto viziją paverčia detaliu planu kaip pastatyti tokį pastatą, kad jis būtų tvirtas ir įmanomas pastatyti.

Kuriant statybų dizainą neaukštam pastatui, kuriama struktūra, kuri išlaikytų savo paties svorį ("negyvąjį" svorį) ir jame būsiančių žmonių bei baldų masę ("gyvąjį" svorį).

Dangoraižius, be šių svorių, dar veikia ir vėjo jėga, stipresnė už viduje esantį svorį. Statybų dizaineris turi užtikrinti, jog pastatas atlaikys vėjo gūsius ir nesiūbuos taip ženkliai, kad sukeltų emocinių ar fizinių nepatogumų esantiesiems viduje.

Kiekvieno dangoraižio dizainas yra unikalus. Pagrindiniai struktūriniai elementai, kurie gali būti naudojami atskirai ar kartu, yra plieno "skeletas", apdengtas jokiu svoriu neapkrautomis sienomis, taip pat sutvirtintas karkasas, kuris yra užpildytas išorinių sienų sluoksniais, centrinė cemento ašis (atvira kolona), kuri turi būti pakankamai tvirta, kad atlaikytų liftų šachtas ir kitus mechaninius komponentus bei daug pagalbinių kolonų, tarpusavyje ir su pagrindine ašimi sujungtų horizontaliais rėmais.

Kadangi kiekvienas dizainas yra naujoviškas, siūlomi modeliai yra išbandomi vėjo tuneliuose, kad būtų išaiškintas vėjo gūsių poveikis kiekvienam iš jų, o taip pat ir aplinkinių pastatų suformuotų vėjo gūsių įtaka. Jei testas parodo, kad pastatas, veikiamas stipraus vėjo, ims svyruoti, statybų inžinieriai turi imtis papildomų priemonių ir sumontuoti mechaninius įrengimus, kurie apribotų pastato svyravimą.

Dangoraižio pirmojo aukšto pjūvis ir karkaso pavyzdys

Be paties pastato "superstruktūros", inžinieriai turi suplanuoti atitinkamus mechaninius įrengimus (pvz. liftus), kurie pastate gabentų žmones saugiai ir patogiai, taip pat oro circkuliacijos ir kanalizacijos sistemas.

Dangoraižių statybų procesas

Kiekvienas dangoraižis yra unikali struktūra, sukurta taip, kad atitiktų fizinius reikalavimus, nulemtus, pvz., geologijos ar klimato faktorių, taip pat atitiktų vartotojų poreikius ir patenkintų užsakovo ir architekto estetinius reikalavimus. Statybų procesas kiekvienam pastatui taip pat yra unikalus. Čia pateikiami standartiniai statybų etapai:

Pagalbinė struktūra

• 1 statybos dažniausiai pradedamos iškasant duobę pamatams. Duobės gylis priklauso nuo to, kaip giliai yra uolingas gruntas ir kiek rūsio aukštų bus pastate. Tam, kad būtų apsisaugota nuo dirvožemio slinkimo ir gruntinių vandenų, prieš kasybos darbus gali būti suformuota apsauginė siena. Tai atliekama iškasant gilią, siaurą tranšėją aplink statybų perimetrą, kuri užpildoma vandeningu moliu, kad neįgriūtų. Kuomet tranšėja yra pakankamo gylio, į ją įstatomas plieno rėmas, o molis pakeičiamas cementu. Vandeningas molis surenkamas ir naudojamas tolimesėse tranšėjos kasimo atkarpose.

• 2 Kai kada uolingas gruntas yra gana netoli žemės paviršiaus. Tuomet pašalinamas paviršinis dirvos sluoksnis ir tiek uolienos, kad būtų suformuotas lygus pagrindas pastato pamatams. Angos, į kurias bus įstatomos atraminės kolonos, uolienoje yra išsprogdinamos arba išgręžiamos, tuomet į jas dedamos plieno ar sutvirtinto cemento kolonos.

• 3 Jei uolingas grunto sluoksnis yra labai giliai, per dirvą iki pat jo persmeigiami vertikalūs rėmai. Vienas būdas yra susmeigti šiuos rėmus, juos iš viršaus veikiant dideliu svoriu; kitas - išgręžti angas dirvoje iki pat uolingo sluoksnio, įstatyti rėmą ir angą užpildyti cementu.

 

A. Apsauginė siena. B. Pagrindas. C. Vienas būdas įrengti pamatus: į dirvą smeigti plieno rėmus D. Kitas būdas: sutvirtinti angas cementu

4 Pamato platforma iš sutvirtinto cemento montuojama ant pagalbinių kolonų.

Pagrindinė struktūra ir pastato ertmė

Pradėjus dangoraižio statybas, darbas vyksta lygiagrečiai keliais etapais. Pavyzdžiui, kuomet pagalbinės kolonos pasiekia kelių aukštų lygį, darbininkai apatiniuose aukštuose pradeda montuoti grindis. Kolonoms kylant aukštyn, grindys montuojamos kituose aukštuose, o apatiniuose pradedami apdailos darbai. Tokiu būdu efektyviai naudojamas laikas ir užtikrinama, kad konstrukcija visu statybų metu išliks stabili.

• 5 Jei naudojamos plieno kolonos ir kryžminis jų tvirtinimas, kiekvienas rėmas į reikiamą vietą užkeliamas kranu. Pradžioje kranas stovi ant žemės, vėliau jį galima perkelti į aukščiausią įrengtą konstrukcijos aukštą. Patyrę darbuotojai rėmo galą į vietą arba įkala, arba suvirina (kniedijimas nebenaudojamas nuo 1950-ųjų). Tada rėmas padengiamas izoliaciniu sluoksniu, saugančiu nuo karčio poveikio ir ugnies gaisro atveju. Taip pat kai kuriuose pastatuose naudojamas alternatyvus būdas apsisaugoti nuo karščio - plieno rėme yra tuščių ertmių, kurios, baigus statybas, užpildomos vandeniu, kuris nuolat cirkuliuoja sistemoje.
• 6 Dažniausiai pastato ertmės formavimui naudojamas cementas, tačiau taip pat gali būti naudojamos pagalbinės aliuminio kolonos. Dažnai naudojama technika, vadinama „suleidimu": medinis reikiamos formos rėmas pritvirtinamas prie plieno rėmo, o šis sujungtas su domkratu ir vertikalia ašimi. Tuomet į šias formas imamas pilti cementas - domkratas ima kilti ir kartu kelti visą rėmą. Cemento mišinio sudėtis ir formos kilimo greitis yra suderinti taip, kad cementas apatinėje rėmo dalyje būtų sustingęs prieš rėmui pakylant virš jo. Proceso metu darbininkai pailgina plieno rėmą ir vertikalią ašį. Tokiu būdu visa cemento kolona yra suformuojama kaip vientisas elementas, be jokių sandūrų.
• 7 Pastatuose su plieno konstrukcija grindys yra montuojamos ant horizontalių sutvirtinimų sluoksnių. Kitokiuose pastatuose grindis laiko horizontalūs plieno rėmai, sujungti su pastato ašimi ir/ar pagalbinėmis kolonomis. Plieno lakštai (plonas, rifliuotas sluoksnis) klojami ant rėmo ir suvirinami. Grindys baigiamos ruošti, kai 5-10 cm storio cemento sluoksnis užliejamas ant plieno lakštų.

Eksterjeras

• 8 Daugumos aukštų pastatų konstrukcijos ir turinio svoris yra laikomas atraminių kolonų ir pastato ašies. Išorinės sienos dažniausiai yra tik uždanga, sumontuota prie konstrukcijų jungiant plokštes iš kaip stiklo, metalo ir akmens. Paplitęs būdas yra šias plokštes privirtinti prie grindų ir atraminių kolonų kampų.

Apdaila

• 9 Kuomet pastato aukštas "apdengiamas" sienomis, galima pradėti jo interjero apdailos darbus. Tai apima elektros, telefono linijų, kanalizacijos, pertvarų, santechnikos įrangos, apšvietimo ir priešgaisrinės apsaugos sistemų montavimą. Tai taip pat - liftų, oro cirkuliacijos, vėsinimo ir šildymo sistemų įrengimą.
• 10 užbaigus visos pagrindinės struktūros darbus, pastatas dengiamas stogu. Jis gali būti montuojamas panašiai kaip grindys, o tada padengiamas izoliaciniu vandeniui atspariu gumos ar plastiko sluoksniu. Po to klojamas išvaizdus, vandeniui atsparus metalo ar keraminių plytelių sluoksnis.

Dangoraižių kokybės kontrolė

Atliekant kokybės kontrolę, atsižvelgiama į daug įvairių faktorių. Kadangi dangoraižio dydis toks milžiniškas, net menkiausia klaidelė statant pamatus, pasidarys didelė, dengiant stogą. Greta įprastų stebėjimo instrumentų kontrolei naudojami tokie prietaisai kaip pasaulinė padėties nustatymo sistema GPS, o karinė taikymosi technika gali būti naudojama tam, kad patvirtintų konstrukcijų montavimo vietą ir išdėstymą. Dirvoje įmontuoti žemės virpesių davikliai turi užfiksuoti bet kokį netikėtą žemės sujudinimą dėl statybų darbų.

Dangoraižių statybų atliekos

Kasant pamatus, iškeliami milžiniški žemės kiekiai. Kuomet Niujorke 1970-aisiais buvo statomas 110-ies aukštų Pasaulio prekybos centras, buvo iškasta daugiau nei 765 000 kubinių metrų žemės ir akmenų, o jie suversti į Hadzono upę - taip sukurta 95 100 kvadratinių metrų naujos žemės, ant kurios vėliau pastatytas naujas dangoraižis.

Dangoraižių ateitis

Planuojama pastatyti naujų dangoraižių, kurie pralenktų dabartinius aukščio rekordus. Jau 1956-aisiais amerikietis architektas Frank Lloyd Wright paskelbė apie planus pastatyti vienos mylios (1,6 km) aukščio dangoraižį, kuriame galėtų dirbti 100 000 žmonių.  1991-aisiais kitas amerikiečių architektas Dr. Eugene Tsui sukūrė dviejų mylių (3,220 m) aukščio pastato projektą, kuris sukurtų pakankamai erdvės gyventi, dirbti ir ilsėtis  milijonui žmonių. Nors tokie pastatai teoriškai galimi, tačiau šiuo metu nėra praktiški. Pavydžiui, žmogui komfortabilus lifto greitis yra iki 915 m/min. Wright pasiūlytame pastate 100 000 apgyvendinti  žmonių reikėtų tiek lifto šachtų, kad jos užimtų didžiąją pastato dalį.  

Ateities dagnoraižių statybai naujos liftų technologijos turės itin didelę reikšmę. Savaeigės, kabeliais nepritvirtintos lifto kabinos, kurios galės judėti tiek horizontaliai, tiek ir vertikaliai, jau yra suprojektuotos, tačiau vis tobulinamos. "Neaiškiąja" arba "fuzzy" logika grįstos liftų administravimo sistemos padėtų "pernešti" keleivius efektyviau, grupuojant žmones, kurių kelionės kryptis yra gretimos. 

Dygsta naujas "aukštaūgis"

Parengta pagal užsienio spaudą

Aukščiausi 2007 m. pasaulio pastatai

 

Statybų ir būsto gido Asa.lt informaciją atgaminti visuomenės informavimo priemonėse bei interneto tinklalapiuose be raštiško UAB "IKS" sutikimo draudžiama.