Drapacze chmur

Home Insurance Building 1885

?w 1884 roku, na skrzyżowaniu ulic La Salle i Adams w Chicago, powstał wieżowiec, który przyjęło się uważać za pierwszy drapacz chmur. ?Home Insurance Building? miał zaledwie 10 pięter. Stalowy szkielet podtrzymywał marmurowe ściany i cztery wielkie kolumny z polerowanego granitu. Wyburzono go w 1931 roku. Drapacze chmur to pochodząca z XIII wieku włoska nazwa budynków i wież, które miały około 100 metrów wysokości i według mieszkańców dotykały nieba. Najwyższy budynek stojący przy Piątej Alei, Broadwayu i Dwudziestej Trzeciej Ulicy w Nowym Jorku ? trójkątny Flatiron Building ? zbudowano w 1902. Woolworth Building, z charakterystyczną gotycką wieżą sięgającą do wysokości 244 metrów, powstał w 1913 roku. Budynki powstające na bazie kratownic z żeliwa i stali pozwalały odtworzyć wygląd cegieł i kamieni przy niższych kosztach oraz masie. Co więcej, żelazne kratownice można było wykorzystać do budowy szkieletu budynku, który bardziej równomiernie rozkładał jego ciężar i umożliwiał szybsze wznoszenie wysokich budynków nowoczesnymi , na ów czas, metodami. Zalety stalowych konstrukcji szkieletowych: - mała masa własna konstrukcji oraz ścian zewn. i wewn., - małe pole przekroju słupów (oszczędność miejsca), - małe wymiary fundamentów, - szybki i łatwy montaż, niezależny od warunków atm., - mały plac budowy, - łatwość przebudowy i adaptacji do nowych potrzeb, - odporność na wpływy dynamiczne i sejsmiczne, - swobodne kształtowanie elewacji. Wady: - mała odporność ogniowa, - korozja. Stalowy szkielet umożliwił przenoszenie obciążeń pionowych bez strat powierzchni. Stalowy ramy, łączone na sztywno zapewniały odpowiednią sztywność budynkom. Czym wyższe planowano budynki, tym należało się liczyć ze zwiększonymi obciążenia jakie musiała przenieść konstrukcja. Obciążenie pionowe jest proporcjonalne do wysokości , ale obciążenia wiatrem wykazujące tendencję do przewrócenia budynku rosną wraz z kwadratem wysokości. A więc budynek dwa razy wyższy będzie poddany działaniu czterokrotnie większej sile poziomej. Jak podaje portal architekci.pl ?Aby budować konstrukcje ponad 250 metrów przyjęto nowy system. Uznano, że sprowadzanie obciążeń do gruntu i przeciwdziałanie wpływowi wiatru powinno stanowić zadania dwóch oddzielnych systemów konstrukcji. Dla przenoszenia obciążeń niezbędna była rama (stalowa), jednak niekoniecznie o połączeniach sztywnych, bardzo dużą sztywnością musiało się jednak charakteryzować stężenie wiatrowe. Najczęściej występowało ono w postaci trzonu zlokalizowanego centralnie. Obciążenia boczne w trzonie idealnie znosiła ramowa konstrukcja stalowa pod warunkiem, że była uzupełniona dużą ilością stężeń poprzecznych. To stężenia, transformując siły boczne ze zginanie w ściskanie i rozciąganie stanowiły o sztywności trzonu. Stężenia te jednak można zastąpić innym materiałem. Ściany betonowe, pracując jak tarcze także wykazują się bardzo dużą sztywnością przy jednoczesnym znacznym obniżeniu kosztów w stosunku do trzonu stalowego. W celu obniżenia kosztów konstrukcji ramy stalowe umieszczone na obwodzie budynku łączono nie ?na sztywno? ale przegubowo. Jest to dopuszczalne gdyż ramy opierają się na sztywnym trzonie. Ten sposób, w którym sztywny trzon przenosi obciążenia wiatrem a przegubowa rama obciążenia pionowe został zastosowany przy budowie kolejnego giganta: Empire State Building (1931). Mając 102 piętra osiągnął wysokość 381 metrów. Na wysokości 85 metra odchyla się od pionu jedynie o 6mm?. Prace nad nim rozpoczęto w1929 roku. Empire State Building został wymyślony przez grupę biznesmenów z byłym gubernatorem Nowego Jorku Alem Smithem na czele. 102 pietra (381 metrów) zostały ukończone już po 2 latach. Stojący na dole przechodnie zachwycali się akrobacjami w wykonaniu monterów, wśród których było wielu Indian nie znających leku wysokość, ryzykujących życie setki metrów nad ulicą. Po ukończeniu prac budynek mógł się poszczycić 67 szybkimi windami, platformą obserwacyjną na 86. piętrze, przeszkloną salą widokową na 102. piętrze i masztem cumowniczym dla sterowców. Prób cumowania nigdy nie podjęto (podmuchy wiatru na tej wysokości były zbyt niebezpieczne), lecz ostatecznie maszt posłużył do zainstalowania nadajników większości nowojorskich stacji telewizyjnych.