Superslanke skyskrabere gennemhuller skyerne

Pyramide tronede over verden

I 4000 år var den knap 147 meter høje Cheopspyramide i Egypten verdens højeste bygning.

Den trappeformede stenbygning er tung, og med et grundplan på 52.900 kvadratmeter rokker den sig ikke en tomme i selv den stiveste kuling.

Forholdet mellem højden og bredden er 1 til 0,6. I New York er det 472 meter høje Central Park Tower netop blevet indviet.

Hvis den nye skyskraber var opbygget som Cheopspyramiden, ville grundplanet være 740 meter på hver led – eller ca. det samme som hele bredden på Central Park.

Så stor en byggegrund på Manhattan ville koste 25 mia. kr. Hver eneste kvadratmeter af byens overflade er allerede optaget, og dertil kommer byens infrastruktur, der snor sig mellem matriklerne.

Kloakledninger, vandrør, elkabler og undergrundsbaner lader sig ikke så let flytte, så entreprenører må nøjes med små frimærker, når de skal bygge højhuse.

Central Park Tower står eksempelvis på en grund på størrelse med en parcelhushave – kun 25 gange 25 meter. Dermed er forholdet mellem højde og bredde 1:19. Det er hele 32 gange slankere end Cheopspyramiden.

De første egentlige skyskrabere kom til for ca. 100 år siden. Forrest i rækken kom den såkaldte Singerbygning på 187 meter, som blev indviet i 1908.

En så høj bygning opført i mursten ville kræve metertykke mure på de nederste etager, men bygningen blev i stedet opført efter datidens mest moderne ingeniørprincipper.

Et bærende stålskelet gjorde bygningen let og slank, så den kostbare byggegrund leverede flest mulige kvadratmeter til kontorer, og facadens store vinduer gav godt lys i kontorerne.

VIDEO: Tag en flyvetur rundt om verdens slankeste skyskraber

Elevatorer fylder højhuse

Da Singerbygningen blev indviet i 1908, var den verdens højeste skyskraber, men titlen holdt kun et år. I 1909 stod det 213 meter høje Met Life Tower færdigt et par kilometer fra Singerbygningen, og kapløbet om at bygge verdens højeste skyskraber var dermed for alvor skudt i gang.

Skyskraberne fulgte i det store hele samme opskrift som Singerbygningen, indtil de ca. 400 meter høje tvillingetårne i World Trade Center stod færdige i begyndelsen af 1970’erne.

Tvillingetårnene skar ned på antallet af bærende søjler og blev i stedet holdt oppe af et ydre stålskelet og en betonkonstruktion i centrum, hvor elevatorerne var placeret.

World Trade Center var arbejdsplads for 50.000 mennesker og modtog dagligt 200.000 besøgende, hvilket krævede et sindrigt netværk af hele 95 elevatorer.

Ekspreselevatorer sendte passagererne op til mellemstationer, hvor de kunne skifte til “regionale” elevatorer, som standsede ved mellemliggende etager.

På trods af det pladsbesparende elevatorsystem optog elevatorblokken i tårnets centrum 1107 kvadratmeter af hver eneste etages grundplan på i alt 63 gange 63 meter.

Plads til elevatorer er den dag i dag en vigtig begrænsende faktor, når arkitekter vil bygge højere og højere. I det nye, slanke Central Park Tower er problemet løst, ved at langt de fleste etager er afsat til beboelse.

Lejligheder har normalt færre ankomster og afrejser pr. dag end for eksempel et advokatkontor, og når en del af etagerne tilmed blot rummer en enkelt lejlighed, kræver det relativt få elevatorer at servicere bygningen.

Tårnet kan klare sig med blot 11 lynhurtige elevatorer. Topfarten er 10 m/s, og rejsen fra gadeniveau til øverste lejlighed kan klares på blot halvandet minut.

Men Central Park Tower er ikke den eneste blandt de nåletynde skyskrabere i New York. Byen tæller allerede tre bygninger, som rager mere end 400 meter i vejret, men har et grundplan på få hundrede kvadratmeter.

De er de første i den kommende generation af superslanke skyskrabere, som har sendt elevatorproducenter verden over i tænkeboks for at finde ud af, hvordan pladsen kan udnyttes endnu bedre.

Et af buddene kommer fra det tyske elevatorfirma ThyssenKrupp, der er ved at udvikle systemet MULTI. En traditionel elevator består af en skakt, hvori et kabel trækker en elevatorstol op og ned, men MULTI dropper helt kablerne.

Systemet tillader i stedet, at flere elevatorstole kan benytte den samme skakt og endda køre sidelæns, så bunden og toppen af skakten ikke behøver at flugte.

Forklaringen skal findes i fænomenet magnetisk levitation – som bl.a. er kendt fra de lynhurtige maglevtog, hvor togsættet svæver over skinnerne ved hjælp af kraftige magneter, som samtidig giver toget sin fremdrift.

Lige nu tester ingeniører MULTI i et 246 meter højt elevatortesttårn i Rottweil i Sydtyskland, og de forventer, at systemet vil kunne installeres i de første bygninger om to-tre år.

Hver skakt bliver udstyret med 2, 5 eller flere elevatorstole, så antallet af skakter samtidig kan reduceres og hver etage få flere brugbare kvadratmeter.

Formel 1-teknik afløser lodder

Med maglev-elevatorer er elevatorplads ikke længere en hindring for at bygge højt og slankt – men det kan vinden til gengæld være.

Den helt store udfordring ved at bygge superslanke skyskrabere er at holde dem stabile i kraftig blæst. Højt oppe er der intet læ, og da middelvindhastigheden stiger med højden, udsættes ultrahøje skyskrabere for et enormt vindtryk.

Kraftig vind kan få bygningen til at svaje nogle centimeter, og en orkan kan give udsving på hele 20-30 cm i 300 meters højde. Derfor er stabiliseringssystemer nødvendige i skyskrabere.

Bygningen Taipei 101 i Taiwan var verdens højeste, da den stod færdig i 2004. Taipei 101 bliver stabiliseret af en såkaldt mas­se­dæm­per: en 660 tons tung, frithængende stålkugle i toppen.

Kuglen virker som et pendul og modvirker svingninger i den 509 meter høje bygning. Andre bygninger har mindre spektakulære systemer, hvor støddæmpere skubber tunge lodder frem og tilbage på skinner, men massedæmper-princippet er det samme.

Lodder på flere hundrede tons optager imidlertid meget af den eftertragtede plads i skyerne og er kostbare at konstruere – både i sig selv, og fordi skyskraberens konstruktioner skal dimensioneres til den ekstra vægt i hele bygningen.

Derfor har britiske forskere nu udviklet en helt ny type dæmper, som både skal modarbejde vinden og høste energi med et sindrigt system inspireret af formel 1-teknologi.

I racerbilerne reducerer såkaldte J-dæmpere de stød, der kommer fra hjulenes bevægelser på vejen, så dækkene bevarer det bedst mulige vejgreb.

En J-dæmper indeholder en tandstang og en gearing med tandhjul, som overfører tandstangens små bevægelser til et roterende svinghjul.

Når bilens hjul bevæger sig på kørebanen, presser deres stød på tandstangen, som gennem gearingen accelererer svinghjulet. Bevægelsen optager dermed noget af energien fra stødene og dæmper bevægelsen.

De britiske forskere vil bruge det samme princip i toppen af skyskraberen. I stedet for et tungt lod vil briterne bruge et meget lettere roterende svinghjul, som skal holde bygningen stabil i stormvejr.

Når vind får bygningen til at svaje, begynder gearkasse og svinghjul at rokke frem og tilbage på tandstangen. Gearkassen omsætter den lineære bevægelse langs tandstangen til rotation, og gennem en serie af tandhjul accelererer gearkassen svinghjulet op i omdrejninger.

På den måde afsættes vindens energi i svinghjulet i stedet for som svingninger i selve bygningen. Når vinden løjer af, kan energien fra svinghjulet via en rem forbundet til en generator omdannes til elektricitet, der kan bruges til for eksempel lys og ventilation i bygningen.

Forskerne bag teknikken har udregnet, at ingeniører kan spare hele 30 procent stål væk i en skyskraber, der er udstyret med den nye støddæmper i stedet for pladskrævende lodder.

I dag er udsigten fra 120. etage i Central Park Tower uhindret i alle retninger, men teknologier som maglev-elevatorer og formel 1-dæmpere kan bane vejen for langt højere bygninger.

I Saudi-Arabien er det 1 km høje Jeddah Tower ved at rejse sig af ørkensandet, og i Dubai er der planer om et tårn i ca. samme højde.

Sådanne skyskrabere er i dag prestigeprojekter for hovedrige ørkenstater, men måske bliver pladsen i verdens storbyer en dag så trang, at 1000 meter høje, nåletynde skyskrabere gør Central Park Tower til en dværg blandt giganter.