Небоскребы, небоскребы...

Высотные здания должны быть безопасными. И лишь потом красивыми, экономичными, технически совершенными и т.д.

Дорога в облака

Первым в мире небоскребом считается здание Хоум Иншуренс Билдинг, построенное в Чикаго в 1885 году. Его высота сегодня не кажется внушительной – всего лишь 42 метра. Да и количество этажей можно пересчитать по пальцам – их было ровно 10, правда, потом достроили еще два. До появления Хоум Иншуренс Билдинг «потолком» считались шесть этажей, однако зданию присвоили гордое звание прародителя небоскребов вовсе не из-за четырех дополнительных этажей. Когда-то Архимед заявлял, что если ему дать точку опоры, то он перевернет Землю. Хоум Иншуренс Билдинг точку опоры получило – и перевернуло представления о предельной высоте здания. До этого в строительстве опорой служили колонны и несущие стены, но чем выше стена, тем она тяжелее, и тем вероятнее, что она обрушится. Автор революционного проекта, американский архитектор Уильям ле Барон Дженни, предложил использовать опорный металлический каркас – и тем самым смог уменьшить вес здания на треть, прокладывая высоткам дорогу в облака. Именно благодаря этой новаторской по тем временам и традиционной для сегодняшнего дня технологии Хоум Ишуренс Билдинг считается первым настоящим небоскребом.

Впрочем, каркас каркасом, но небоскребы не получили бы своей путевки в жизнь, если бы не самый обычный лифт. Оно и понятно: ежедневные восхождения на несколько десятков этажей не каждому по силам... В 1854 году американский изобретатель Э.Г. Отис продемонстрировал на выставке в Нью-Йорке первый безопасный лифт. Это устройство произвело настоящий фурор, но посетители выставки даже не представляли, какая битва за высоту начнется в ХХ веке благодаря вполне утилитарному изобретению Отиса. Это стало понятно очень скоро: уже с 1890 по 1913 год в Нью-Йорке появилось шесть небоскребов, и среди них 57-этажный Вулворт билдинг высотой 242 метра. Такая высота впечатляет и сегодня, а уж в начале ХХ века она казалась просто фантастической.

Заметим, что о подъемниках в домах писал еще древнеримский архитектор Витрувий. Более поздние упоминания о таких подъемниках датируются VI веком (монастырь Святой Екатерины в Египте), XVII веком (Виндзорский замок в Англии), XVIII веком (Франция). В том же XVIII веке лифты появились и в России. Отис изобрел не сам лифт, а устройство, делающее подъемник безопасным – так называемый «ловитель». Благодаря «ловителю» при обрыве каната лифт не падал в шахту, а оставался на месте.

Рожденные в катастрофах

У каждого новшества всегда есть свои сторонники и противники. Так же получилось и с небоскребами – а споры о целесообразности их строительства ведутся и по сей день. «На высоте больше света, там чище воздух, там не слышно гула улицы», – говорят одни. «Да, но человек не птица, он привык жить на земле, и высота может вызвать психологический дискомфорт», – отвечают им другие. Сторонники считают, что только высотное строительство поможет расселить все прибывающее население планеты. Противники напоминают о дороговизне такого строительства, о технологических сложностях и о повышенных требованиях к безопасности. Но прогресс уже не повернуть вспять – небоскребы растут как грибы после дождя. Сегодня во всем мире их насчитывается больше полутора тысяч, а станет еще больше, и противникам высотного строительства придется с этим мириться. Конечно, насчет повышенных требований к безопасности они на сто процентов правы – впрочем, по этому поводу никто с ними и не спорит.

Как это ни печально, иногда небоскребы рушатся. Конечно, шанс такого события крайне мал, но он есть. Печальные подтверждения этого факта подробно проанализировал Discovery Channel в программе «Рожденные в катастрофах». Так, в мае 1968 года обрушилось здание «Ронан пойнт» в Лондоне, причем со сдачи в эксплуатацию прошло всего 2 месяца. Причиной стал взрыв газа. В 1995 году в японском городе Кобе землетрясением было уничтожено более 200 000 зданий, в том числе высотных. И, конечно, нельзя не упомянуть события 11 сентября 2001 года, потрясшие всю мировую общественность, когда в результате террористического акта башни Всемирного торгового центра перестали существовать. И каждый небоскреб, возводимый сегодня, можно без преувеличения назвать рожденным в катастрофах, поскольку проектировщики учитывают все уроки прошлого и пытаются сделать все, чтобы трагедии больше не повторялись.

Главными «естественными врагами» небоскреба всегда были ветер, землетрясения и собственная тяжесть. Но виновником разрушения высоток порой является и сам человек. То же здание «Ронан пойнт» погибло в результате взрыва газа, а после катастрофы 9/11 приходится решать проблему защиты небоскребов от терроризма. И как показывает практика, строителям есть что противопоставить и тем, и другим катаклизмам.

Не ждать милостей от природы

Теоретически большинство небоскребов могло бы колебаться под воздействием ветра с амплитудой до нескольких метров, и это не привело бы к разрушению здания. Но представьте себе, каково жилось бы людям на верхних этажах в условиях постоянной «качки». Как минимум морская болезнь обеспечена! Поэтому при строительстве высотных зданий всегда решается вопрос их стабилизации, и способы могут быть самыми разными. Так, в «Эмпайр-стейт-билдинг» для придания устойчивости установлены стальные балки в районе лифтовых шахт. В небоскребе «Тайбэй 101» используется принципиально иное решение. Демпфер, или проще говоря, шар-маятник, настроен на колебания с определенной частотой. Он движется в сторону, противоположную порывам ветра, удерживая здание в равновесии. Кстати говоря, демпфер защищает здание не только от ветра, но и от землетрясений, поглощая колебания – он раскачивается, а небоскреб остается неподвижным.
Еще один способ защитить здание от землетрясения – сейсмические амортизаторы. Они выполняются из огромных пружин и гидравлических цилиндров, которые движутся в противоположном колебаниям направлении. В сейсмически опасных районах установка амортизаторов – обязательное требование при строительстве небоскребов.
Небоскребы становятся все выше, а значит, увеличивается их вес. Чтобы дома-великаны не провалились сквозь землю в буквальном смысле этого слова, обычно используется уже упоминавшийся металлокаркас. Легкость придается за счет новых материалов, а также благодаря оригинальным конструктивным решениям, как, например, в строящейся Дубайской башни. Более широкая в основании, к верху она сужается, тем самым уменьшается нагрузка. Немаловажную роль играет и фундамент. Иногда строители получают «милости от природы» – как, например, на Манхэттене, ставшем колыбелью небоскребов. Гранитный остров стал идеальной площадкой для тяжелых высоток. Но чаще грунт, на котором планируется строить небоскреб, недостаточно твердый, и тогда создается «искусственная скала» – заливается широкое основание из особо прочного бетона.
Оригинальные решения при строительстве фундамента применяются и в России, причем уже довольно давно – еще со времен строительства знаменитых «сталинских» высоток. Так, здание на площади Красных ворот возводилось над станцией метро «Красные ворота», и одновременно со строительством высотки шло сооружение второго выхода станции. Чтобы высотка не провалилась в вырытый под вестибюль котлован, грунт под зданием был заморожен с помощью мощных холодильных установок. По окончании строительства установки были отключены. По этой же технологии строилось и главное здание МГУ на Воробьевых горах, что породило немало домыслов. К примеру, в Москве одно время ходил ничем не подтвержденный слух о том, что в подвале МГУ эти холодильные установки бесперебойно работают до сих пор.

Человеческий фактор

Человек может быть творцом не только своего счастья, но и своего несчастья. И как показывает мировая статистика, одной из главных причин жертв в небоскребах являются пожары.

Всегда считалось, что лифт во время пожара – одно из самых опасных мест в здании. В результате – давка на лестницах и гибель тех, кто не успел эвакуироваться. Сегодня существуют решения, позволяющие покинуть здание в пределах двух минут. И обеспечат экстренную эвакуацию именно лифты. Особые огнеупорные шахты на четыре часа защитят тросы от прямого огня, а сами лифты по первой же тревоге опустятся на первый этаж, увозя людей. Лестничные клетки теперь делаются как можно шире, чтобы уменьшить вероятность столпотворения, а система вентиляции не позволяет дыму распространяться вверх по зданию.
Некогда казавшийся абсурдным вопрос, выдержит ли здание попадание самолетов, стал, увы, одним из самых важных. Строители и дизайнеры утверждают: да, современные технологии позволяют создать небоскреб, который выстоит, даже если в него врежется воздушный лайнер. Уже есть особые марки бетона, который в два-три раза прочнее, чем использовавшийся при возведении башен-близнецов. Кроме того, для большей надежности в зданиях монтируются, помимо металлокаркаса, дополнительные опоры. Конечно, будет здорово, если прочность зданий так и не будет испытываться на практике, но так или иначе, сегодня безопасность в строительстве небоскребов вознесена на небывалую высоту.