Superslanke skyskrapere stikker hull i skyene

Pyramide tronet over verden

I 4000 år var den nesten 147 meter høye Kheopspyramiden i Egypt verdens høyeste bygning. Den trappeformede steinbygningen er tung, og med et grunnplan på 52 900 kvadratmeter rokker den seg ikke en tomme uansett hvor mye det blåser.

Forholdet mellom høyden og bredden er 1 til 0,6. I New York har det 472 meter høye Central Park Tower nettopp blitt åpnet. Hvis den nye skyskraperen var bygget opp som Kheopspyramiden, ville grunnplanet være 740 meter på hver side – omtrent som kortsiden av Central Park.

En så stor tomt midt på beste Manhattan ville koste minst 35 milliarder kroner. Hver eneste kvadratmeter av byens overflate er allerede opptatt, og i tillegg kommer byens infrastruktur, som snor seg mellom tomtene.

Kloakkledninger, vannrør, strømkabler og undergrunnsbaner lar seg ikke flytte, så entreprenører må nøye seg med små frimerker når de skal bygge høyhus.

Central Park Tower står for eksempel på en tomt på størrelse med en enebolighage – bare 25 ganger 25 meter. Dermed er forholdet mellom høyde og bredde 1:19. Det er hele 32 ganger slankere enn Kheopspyramiden.

De første egentlige skyskraperne ble bygget for om lag 100 år siden. Forrest i rekken kom den såkalte Singer-bygningen på 187 meter, som ble innviet i 1908.

En så høy bygning oppført i murstein ville kreve metertykke murer på de nederste etasjene, men bygningen ble i stedet oppført etter tidens mest moderne ingeniørprinsipper.

Et bærende stålskjelett gjorde bygningen lett og slank, slik at den kostbare tomten leverte flest mulige kvadratmeter til kontorer, og fasadens store vinduer ga godt lys i kontorene.

VIDEO: Ta en flyvetur rundt verdens slankeste skyskraper

Heiser fyller høyhus

Da Singer-bygningen ble innviet i 1908, var den verdens høyeste skyskraper, men tittelen holdt bare et år. I 1909 sto det 213 meter høye Met Life Tower ferdig et par kilometer fra Singer-bygningen, og kappløpet om å bygge verdens høyeste skyskraper var dermed for alvor satt i gang.

Skyskraperne fulgte stort sett den samme oppskriften som Singer-bygningen, fram til de om lag 400 meter høye tvillingtårnene i World Trade Center sto ferdige i begynnelsen av 1970-tallet.

Tvillingtårnene skar ned på antallet bærende søyler og ble i stedet holdt oppe av et ytre stålskjelett og en betongkonstruksjon i sentrum, der heisene var plassert. World Trade Center var arbeidsplass for 50 000 mennesker og mottok daglig 200 000 besøkende, noe som krevde et sinnrikt nettverk av hele 95 heiser.

Ekspressheisene sendte passasjerene opp til mellomstasjoner, der de kunne skifte til «regionale» heiser som stanset ved mellomliggende etasjer. På tross av det plassbesparende heissystemet tok heisblokken i sentrum av tårnet opp 1107 kvadratmeter av hver eneste etasje på i alt 63 ganger 63 meter.

Plass til heiser er den dag i dag en viktig begrensende faktor når arkitekter skal bygge høyere og høyere. I det nye slanke Central Park Tower er problemet løst ved at de aller fleste etasjene er satt av til boliger.

Leiligheter har normalt færre ankomster og avreiser per dag enn for eksempel et advokatkontor, og når en del av etasjene dessuten bare rommer en enkelt leilighet, krever det relativt få heiser til bygningen.

Tårnet kan klare seg med bare elleve lynraske heiser. Toppfarten er 10 m/s, og reisen fra gatenivå til øverste leilighet tar bare halvannet minutt.

Men Central Park Tower er ikke den eneste blant de tynne skyskraperne i New York. Byen har allerede tre bygninger som rager mer enn 400 meter i været, men har et grunnplan på få noen hundre kvadratmeter.

De er de første i den kommende generasjonen av superslanke skyskrapere som har sendt heisprodusenter verden over i tenkeboksen for å finne ut hvordan plassen kan utnyttes enda bedre.

Et av forslagene kommer fra det tyske heisfirmaet ThyssenKrupp, som holder på å utvikle systemet MULTI.

En tradisjonell heis består av en sjakt der en kabel trekker en heisstol opp og ned, men MULTI dropper kablene.

Systemet gjør i stedet at flere heisstoler kan bruke den samme sjakten og til og med kjøre sidelengs over i en annen sjakt.

Forklaringen ligger i fenomenet magnetisk levitasjon – som blant annet er kjent fra de lynraske maglevtogene, der togsettet svever over skinnene ved hjelp av kraftige magneter, som samtidig gir toget framdrift.

For tiden tester ingeniører MULTI i et 246 meter høyt testtårn i Rottweil i Sør-Tyskland, og de forventer at systemet vil kunne installeres i de første bygningene om to–tre år.

Hver sjakt blir utstyrt med 2, 5 eller flere heisstoler, slik at antallet sjakter samtidig kan reduseres og hver etasje kan utnytte flere kvadratmeter.

Formel 1-teknologi avløser lodd

Med maglevheiser er ikke heisplass lenger en hindring for å bygge høyt – men det kan imidlertid vinden være. Den store utfordringen ved å bygge superslanke skyskrapere er å holde dem stabile i kraftig vind.

Høyt oppe er det ikke noe ly, og siden den gjennomsnittlige vindhastigheten stiger med høyden, utsettes ultrahøye skyskrapere for et enormt vindtrykk.

Kraftig vind kan få bygningen til å svaie, og en orkan kan gi svingninger på hele 20–30 centimeter i 300 meters høyde. Derfor er den nødvendig å bruke stabiliseringssystemer i skyskrapere.

Bygningen Taipei 101 i Taiwan var verdens høyeste da den sto ferdig i 2004. Taipei 101 blir stabilisert av en såkalt massedemper: en 660 tonn tung, fritthengende stålkule i toppen.

Kulen virker som en pendel og motvirker svingninger i den 509 meter høye bygningen. Andre bygninger har mindre spektakulære systemer, der støtdempere skyver tunge lodd fram og tilbake på skinner, men prinsippet er det samme.

Lodd på flere hundre tonn tar imidlertid opp mye av ettertraktede plassen i skyene og er kostbare – både i seg selv og fordi skyskraperen må dimensjoneres for å tåle den ekstra vekten.

Derfor har britiske forskere nå utviklet en helt ny type demper som både skal motarbeide vinden og høste energi med et sinnrikt system inspirert av Formel 1-teknologi.

I racerbilene reduserer såkalte J-dempere de støtene som kommer fra hjulenes bevegelser på veien, slik at dekkene bevarer best mulig veigrep.

En J-demper inneholder en tannstang og et gir med tannhjul som overfører små bevegelser i tannstangen til et roterende svinghjul.

Når hjulene på bilen beveger seg, presser støtene på tannstangen, som gjennom girsystemet skaper bevegelse i svinghjulet. Bevegelsen tar dermed opp litt av energien fra støtene og demper bevegelsen.

De britiske forskerne vil bruke det samme prinsippet i toppen av skyskraperen. I stedet for et tungt lodd vil britene bruke et mye lettere roterende svinghjul som skal holde bygningen stabil i stormvær.

Når vind får bygningen til å svaie, begynner girkasse og svinghjul å rokke fram og tilbake på tannstangen.

Girkassen omsetter den lineære bevegelsen langs tannstangen til rotasjon, og gjennom en serie av tannhjul skaper girkassen bevegelse i svinghjulet. Dermed avsettes vindenergien i svinghjulet i stedet for i svingninger i selve bygningen.

Når vinden løyer, kan energien fra svinghjulet, via en rem forbundet til en generator, gjøres om til elektrisitet som kan brukes til for eksempel lys og ventilasjon i bygningen.

Forskerne bak teknologien har regnet ut at ingeniører kan spare hele 30 prosent av stålet i en skyskraper som er utstyrt med den nye støtdemperen i stedet et lodd.

I dag er utsikten fra 120. etasje i Central Park Tower uhindret i alle retninger, men teknologi som maglevheiser og formel 1-dempere kan bane vei for mye høyere bygninger.

I Saudi-Arabia holder det 1 kilometer høye Jeddah Tower på å reise seg av ørkensanden, og i Dubai er det planer om et tårn i om lag samme høyde.

Slike skyskrapere er i dag prestisjeprosjekter for søkkrike ørkenstater, men kanskje blir plassen i verdens storbyer en dag så trang at 1000 meter høye, nåletynne skyskrapere gjør Central Park Tower til en dverg blant giganter.