Liggende skyskrapere inntar storbyene
I storbyer er plassen knapp, så derfor vil ingeniørene nå utnytte de høyere luftlagene. I stedet for bare å bygge høyt vil de også bygge bredt og skape liggende kjempekonstruksjoner som skal romme hele minisamfunn og flere millioner innbyggere.
Ved første øyekast ser bysilhuetten i kinesiske Chongqing ut som den man finner i enhver storby. Men på toppen av fire 250 meter høye skyskrapere slanger det seg en femte på langs.
Kolossen av stål og glass kalles The Crystal og er den mest iøynefallende delen av skyskraperkomplekset Raffles City.
Den 300 meter lange, liggende skyskraperen er et eksempel på en ny tendens innen ingeniørkunsten: I jakten på bedre utnyttelse av plassen i storbyene skal det nå ikke bare bygges oppover, men også på tvers.
The Crystal er slett ikke den eneste liggende giganten, og i årene som kommer, skal vannrette skyskrapere gi rom til hotellrom og utkikkspunkter, men også til hele bysamfunn.
Men først må ingeniørene løse de tekniske utfordringene som oppstår når tusenvis av tonn glass og stål skal balanseres i flere hundre meters høyde.
Ideen er 100 år gammel
The Crystal er et moderne eksempel på en om lag 100 år gammel visjon tenkt ut av den russiske kunstneren og arkitekten El Lisitskij i 1924. Lisitskij kalte de liggende skyskraperne for Wolkenbügel, som fra tysk kan oversettes med «skybøyler».
I et tiår der skyskrapere skjøt opp på rad og rekke i byer som New York City og Chicago under det økonomiske oppsvinget, tenkte Lisitskij på tvers.
Ideen med den horisontale skyskraperen var ifølge Lisitskij at mennesker trives og innretter seg best i bredden i stedet for i høyden.
Den russiske arkitekten El Lisitskij mente at mennesker trives og innretter seg best i bredden i stedet for i høyden. Med såkalte Wolkenbügel ville han gi skyskraperne en vri.
En av de store utfordringene ved å bygge i høyden er vinden. Når det blåser rundt en skyskraper, oppstår det en trykkforskjell mellom vindsiden og lesiden fordi skyskrapere ikke er aerodynamiske, som en flyvinge, men i stedet blokkerer for vinden som en høy kloss.
På lesiden blir vinden påvirket av skyskraperens utforming. Det skaper turbulens som begynner å rokke skyskraperen fram og tilbake.
Står skyskraperen i et område med mye jordskjelvaktivitet, kan også rystelser fra bakken få de høye bygningene til å svaie.
Utfordringene gjelder alle skyskrapere, men de blir ekstra krevende når ingeniørene velger å la en koloss balansere på fire høye bygninger, som i Raffles City.
Skyskrapere er ekstra smale
Bygningskomplekset ble innviet i 2020 og er i dag kjennemerke for Chongqing, der det bor omkring 30 millioner innbyggere. Byen ligger der de to elvene Yangtze og Jialing møtes. Byen er et knutepunkt for skipstrafikken, og som en hilsen til den maritime historien buer Raffles Citys i alt åtte loddrette skyskrapere seg som skipsseil gjennom luften.
Nettopp de loddrette skyskrapernes form utgjør den første ingeniørutfordringen i Raffles City. De to nordligste tårnene, som måler 350 meter, er nemlig slankere enn normalt.
300 meter måler den tverrliggende skyskraperen The Crystal i den kinesiske byen Chongqing.
Skyskraperne har et smalere fundament og dermed mindre «føtter» enn vanlige skyskrapere. For å bruke et ingeniøruttrykk er det såkalte slankhetsforholdet på 9,4, mens andre skyskrapere av samme høyde vanligvis ligger på høyst 8.
Fjellene rundt Chongqing skaper ekstra utfordrende vindforhold, og siden det samtidig er risiko for jordskjelv, har ingeniørene bygget de slanke skyskraperne med en forsterket betongkjerne og etasjedekke i komposittbetong og stål for å gjøre dem robuste nok.
De to nordlige tårnene er forbundet med den vannrette The Crystal via to gangbroer. Broene er koblet til bygningene med 50 centimeter lange, anti-seismiske ledd som skal sikre dem mot å deise ned i tilfelle jordskjelv.
Tunge segmenter heises opp
Mens de loddrette skyskraperne i Raffles City rommer leiligheter og kontorer, er The Crystal et 300 meter langt opplevelsessenter med blant annet to svømmebassenger, utsiktsplattform, et grøntområde med over hundre opptil ni meter høye trær, en hotellobby og flere restauranter.
Det indre stålskjelettet veier 12 000 tonn – det samme som Eiffeltårnet. I tillegg kommer en kledning av 3000 vindusglass og 5000 aluminiumspaneler.
The Crystal er bygd opp av ni segmenter. Tre av dem spenner fritt i mellomrommene mellom de fire bærende skyskraperne og måtte bygges på bakken før de ble heist opp i 250 meters høyde.
Jobben foregikk med 16 hydrauliske heis som sakte og synkront løftet hvert av de om lag 1100 tonn tunge segmentene opp i høyden.
3 teknologier skaper den liggende skyskraperen
1. Heis løfter tunge segmenter
The Crystal hviler på fire 250 meter høye skyskrapere og består av ni segmenter som hvert veier 1100 tonn. For å lette konstruksjonsarbeidet er tre av segmentene bygd på bakken. Deretter har de blitt hevet til værs av 16 hydrauliske kraner.
2. Leier motvirker jordskjelv
Som en jordskjelvsikring hviler The Crystal på 26 såkalte friksjonsleier som kan bevege seg i forhold til hverandre. Samtidig hjelper tunge lodd med å absorbere energien fra bevegelsene til resten av skyskraperne.
3. Stål er lett og motstandsdyktig
Ingeniørene har bygget det indre skjelettet i stål siden det veier mindre og er mer motstandsdyktig overfor for eksempel jordskjelv enn betong. Den er blant annet dekket av 5000 plater av aluminium, som også er med på å holde vekten nede.
Selv om skyskrapere med sine tusenvis av tonn stål, betong og glass virker urokkelige, får turbulens skapt av vindforhold og jordskjelv dem til å svaie som en flaggstang i vinden. I noen tilfeller kan de bevege seg flere meter fra side til side.
Derfor var det helt avgjørende at ingeniørene fant en metode som både fester The Crystal solid til toppen av de fire skyskraperne under seg og sørger for at den ikke knekker hvis skyskraperne begynner å svaie.
Leier tåler jordskjelv
En av mulighetene var å legge The Crystal på bevegelige ledd slik at den ville følge de bærende skyskrapernes bevegelser. Denne løsningen er valgt på den liggende skyskraperen Marina Bay Sands i Singapore.
Men beregninger viste at de 250 meter høye skyskraperne i Raffles City under jordskjelv kunne svaie opptil tre meter, noe som ville vri The Crystal, og derfor gikk ingeniørene bort fra denne løsningen.
Den liggende skyskraperen Marina Bay Sands i Singapore hviler på bevegelige ledd slik at den kan følge de bærende skyskrapernes bevegelser i tilfelle kraftig vind eller mindre jordskjelv.
I stedet valgte ingeniørene en kombinasjon av dempere og leier som kobler The Crystal av skyskraperne under den slik at den vannrette skyskraperen ikke bare blindt følger de loddrette skyskrapernes bevegelser, men tvert imot tåler og til og med demper dem.
Under The Crystal befinner det seg 26 leier på to meter i diameter. Leiene kalles også friksjonspendellager. Under normale vindforhold og mindre seismiske rystelser reagerer ikke leiene, og The Crystal følger stille og rolig skyskrapernes bevegelser.
Oppstår det moderat til kraftige jordskjelv, begynner leiene å bevege seg uavhengig av bygningene under og holder på den måten The Crystal stabil. Demperne sørger samtidig for å ta opp en del av energien fra skjelvene.
Løsningen ble valgt etter nesten 27 000 timers databeregninger samt en test av en 1:25-skalamodell av bygget på et rystebord som etterlignet forholdene under et kraftig jordskjelv.
Skyskraper skjærer seg gjennom ørken
Raffles City og The Crystal gir i dag de besøkende mulighet for å beundre resultatet av ingeniørenes arbeid, samt få et spektakulært glimt av den kinesiske millionbyen.
Men allerede nå er nye prosjekter på vei som får The Crystal til å blekne fullstendig.
Saudi-Arabia har nemlig planer om å bygge en 200 meter bred, 500 meter høy og 170 kilometer lang horisontal skyskraper som kalles The Line.
Ideen er framsatt av den saudiske kongefamilien som et forsøk på å bygge et høyteknologisk og bærekraftig samfunn uten veier og biler.
The Line skal bestå av to parallelle, horisontale skyskrapere dekket med en ytre fasade av speilglass. I mellomrommet befinner det seg grønne områder, dammer, parker og forbindelsesledd mellom de to skyskraperne.
Framtidens megaby ligger
I oktober 2022 ble det første spadestikket tatt til det gigantiske prosjektet The Line. Den horisontale skyskraperen skal etter planen bli 170 kilometer lang, men bare 200 meter bred.
1. Byen har verken biler eller veier
The Line består av to parallelle, 500 meter høye skyskrapere. Biler og veier er bannlyst siden målet er at ingen har mer enn fem minutters gange til for eksempel lege eller butikker. Til lengre reiser brukes et internt høyhastighetstog.
2. Speilglass slipper inn lyset
Den ytre fasaden er dekket med speilglass som lar en del av sollyset passere. Området mellom de to skyskraperne er ifølge designerne tenkt slik at det kommer mest mulig sollys inn i både sommer- og vinterhalvåret.
3. Ni millioner innbyggere flytter inn
Beboerne lever i moduler med opptil 80 000 innbyggere – som svarer til et selvstendig bystrøk. Målet er at The Line skal gi plass til ni millioner innbyggere når den etter planen står ferdig i 2045.
Selv om det første spadestikket ble tatt i oktober 2022, er The Line fortsatt bare en fjern visjon i form av 3D-tegninger. Men planen er at alle innbyggernes behov, for eksempel å handle eller drive med idrett, skal være innen fem minutters gange fra boligen.
200 meter er bredden på The Line, som skal bestå av to parallelle skyskrapere.
Et høyhastighetstog sørger for at innbyggerne kan komme seg fra den ene enden til den andre på om lag 20 minutter, og innbyggerne i The Line har derfor ikke behov for å ha bil. Løftet lyder på 100 prosent bærekraft, som i tillegg til den opplagte mangelen på biler skal sikres med massevis av grønn strøm fra solceller integrert i overflaten på den sørvendte fasaden.
Hvis the Line blir realisert, vil den bli et bevis på at horisontale skyskrapere ikke bare kan inngå som futuristiske elementer i eksisterende storbyer som The Crystal i Chongqing, men til og med danne hele rammen om framtidens bærekraftige storbyer.