Liggende skyskrabere indtager storbyerne
I storbyer er pladsen knap, så derfor vil ingeniørerne nu udnytte de højere luftlag. I stedet for kun at bygge højt vil de også bygge bredt og skabe liggende kæmpekonstruktioner, som skal huse hele minisamfund og flere millioner indbyggere.
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 tværs.
The Crystal er langtfra den eneste liggende gigant, og i de kommende år skal vandrette skyskrabere ikke bare huse hotelværelser 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 udtænkt af den russiske kunstner og arkitekt El Lisitskij i 1924. Lisitskij kaldte de liggende skyskrabere for Wolkenbügel, som fra tysk kan oversættes med “skybøjler”.
I et årti, hvor skyskrabere på stribe skød i højden i byer som New York City og Chicago under det økonomiske opsving, tænkte Lisitskij bogstavelig talt på tværs.
Idéen med den horisontale skyskraber var ifølge Lisitskij, at mennesker trives og indretter sig bedst i bredden i stedet for i højden.
Den russiske arkitekt El Lisitskij mente, at mennesker trives og indretter sig bedst i bredden i stedet for i højden. Med de såkaldte Wolkenbügel ville han give skyskraberne et tvist.
En af de store udfordringer ved at bygge i højden er vinden. Når det blæser omkring en skyskraber, opstår der en trykforskel mellem vindsiden og læsiden, fordi skyskrabere ikke er bygget aerodynamiske som en flyvinge, men i stedet står i vejen for vinden som en høj klods.
På læsiden 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 jordskælvsaktivitet, kan også rystelserne fra jorden få de høje bygninger til at svaje.
Udfordringerne gælder alle skyskrabere, men de bliver ekstra krævende, når ingeniørerne vælger 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.
300 meter måler den tværliggende skyskraber The Crystal i den kinesiske by Chongqing.
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 jordskælv, har ingeniørerne bygget de slanke skyskrabere med en forstærket betonkerne og etagedæk 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 overdækkede gangbroer. Broerne er koblet til bygningerne med 50 cm lange, anti-seismiske led, som skal sikre dem mod at dratte ned i tilfælde af jordskælv.
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, udsigtsdæk, et grønt område med over hundrede op til ni meter høje træer, en hotellobby og flere restauranter.
Det indre stålskelet vejer 12.000 tons – svarende til vægten af Eiffeltårnet. Dertil kommer en beklædning med 3000 vinduesglas og 5000 aluminiumspaneler.
The Crystal er bygget op af ni segmenter. Tre af dem spænder frit i mellemrummene mellem de fire bærende skyskrabere og måtte bygges på jorden, hvorefter de blev hejst op op i 250 meters højde.
Arbejdet foregik med 16 hydrauliske hejseværk, der langsomt og synkront løftede hvert af de ca. 1100 tons tunge segmenter op i højden.
3 teknologier skaber den liggende skyskraber
1. Hejseværk løfter tunge segmenter
The Crystal hviler på fire 250 m høje skyskrabere og består af ni segmenter, der hver vejer 1100 tons. For at lette konstruktionsarbejdet er tre af segmenterne bygget på jorden. Herefter er de hævet til vejrs af 16 hydrauliske lifte.
2. Lejer modvirker jordskælv
Som en jordskælvssikring hviler The Crystal på 26 såkaldte friktionslejer, som kan bevæge sig i forhold til hinanden. Samtidig hjælper dæmpere i form af tunge lodder med at absorbere energien fra de øvrige skyskraberes bevægelser.
3. Stål er let og modstandsdygtigt
Ingeniørerne har bygget det indre skelet i stål, da det vejer mindre og er mere modstandsdygtigt over for fx jordskælv end beton. Yderbeklædningen består bl.a. af 5000 plader af aluminium, der også er med til at holde vægten nede.
Selvom skyskrabere med deres tusindvis af tons stål, beton og glas virker urokkelige, får turbulens skabt af vindforhold og rystelser forårsaget af jordskælv dem til at svaje som en flagstang i vinden. I nogle tilfælde kan de bevæge sig flere meter fra side til side.
Derfor var det altafgørende, at ingeniørerne fandt en metode, der både fæstner The Crystal solidt til toppen af de fire skyskrabere under sig og sørger for, at den ikke knækker, hvis skyskraberne begynder at svaje.
Lejer modstår jordskælv
En af mulighederne var at placere The Crystal på fleksible led, så den ville følge de bærende skyskraberes bevægelser. 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 jordskælv kunne svaje helt op til tre meter, hvilket ville vride The Crystal, og derfor gik ingeniørerne bort fra denne løsning.
Den liggende skyskraber Marina Bay Sands i Singapore hviler på fleksible led, så den kan følge de bærende skyskraberes bevægelser i tilfælde af kraftig vind eller mindre jordskælv.
I stedet valgte ingeniørerne en kombination af dæmpere og lejer, som afkobler The Crystal fra skyskraberne under den på en måde, så den vandrette skyskraber ikke blot blindt følger de lodrette skyskraberes bevægelser, men tværtimod modstår og endda dæmper 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 bevægelser.
Opstår der moderat til kraftige jordskælv, begynder lejerne at bevæge sig uafhængigt af bygningerne nedenunder og holder på den måde The Crystal stabil. Dæmperne sørger samtidig for at optage noget af energien fra rystelserne.
Løsningen blev valgt efter næsten 27.000 timers computerberegninger samt en test af en 1:25-skalamodel af byggeriet på et rystebord, som efterlignede forholdene under et kraftigt jordskælv.
Skyskraber skærer sig gennem ørken
Raffles City og The Crystal giver i dag de besøgende mulighed for at beundre resultatet af ingeniørernes hovedbrud samt få et spektakulært glimt af den kinesiske millionby.
Men allerede nu er nye projekter på vej, som får The Crystal til at blegne fuldstændig.
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 bæredygtigt samfund uden veje og biler.
The Line skal bestå af to parallelle, horisontale skyskrabere beklædt med en ydre facade af spejlglas. I mellemrummet befinder der sig grønne områder, søer, parker og forbindelsesled mellem de to skyskrabere.
Fremtidens megaby ligger ned
I oktober 2022 blev det første spadestik taget til det gigantiske saudiarabiske projekt The Line. Den horisontale skyskraber skal efter planen blive 170 kilometer lang, men kun 200 meter bred.
1. Byen har hverken biler eller veje
The Line består af to parallelle, 500 meter høje skyskrabere. Biler og veje er bandlyst, da målet er, at ingen har længere end fem minutters gang til fx læge eller butikker. Til længere rejser benyttes et internt højhastighedstog.
2. Spejlglas slipper lyset ind
Den ydre facade er beklædt med spejlglas, som tillader noget af sollyset at passere. Området mellem de to skyskrabere er ifølge designerne udtænkt sådan, at der kommer mest muligt sollys ind i både sommer- og vinterhalvåret.
3. Ni millioner indbyggere flytter ind
Beboerne lever i moduler med op til 80.000 indbyggere – svarende til et selvstændigt bykvarter. Målet er, at The Line skal huse op mod ni millioner indbyggere i alt, når den liggende megaby efter planen står færdig i 2045.
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 være inden for fem minutters gang fra boligen.
200 meter er bredden på The Line, som skal bestå af to parallelle skyskrabere.
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. bæredygtighed, 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 bæredygtige storbyer.