Supersmala skyskrapor sticker upp genom molnen

Pyramid tronade över världen

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 flygtur runt världens smalaste skyskrapor

Hissar fyller höghusen

När Singer Building invigdes 1908 var den världens högsta skyskrapa, men den passerades redan 1909 då 213 meter höga Met Life Tower stod färdig ett par kilometer därifrån. Kapplöpningen om att bygga världens högsta skyskrapa hade därmed inletts på allvar.

Skyskraporna följde överlag samma recept som Singer Building tills de cirka 400 meter höga tvillingtornen i World Trade Center stod färdiga i början av 1970-talet.

Tvillingtornen drog ned på antalet bärande bjälkar och hölls i stället uppe av ett yttre stålskelett och en betongkonstruktion i centrum, där hissarna var placerade.

World Trade Center var arbetsplats för 50 000 människor och tog dagligen emot 200 000 besökare, vilket krävde ett sinnrikt nätverk av hela 95 hissar. Expresshissar skickade upp passagerare till mellanstationer där de kunde byta till ”regionala” hissar som stannade på mellanliggande våningar.

Trots det platsbesparande hissystemet upptog hissblocket i tornets centrum 1 107 kvadratmeter på alla våningar, som totalt var 63 gånger 63 meter.

Plats för hissar är en begränsande faktor när arkitekterna i dag vill bygga högre och högre. I nya, smala Central Park Tower har man löst problemet genom att de flesta våningar är avsedda för boende.

Lägenheter har normalt färre besök per dag än till exempel ett advokatkontor, och när en del av våningarna bara rymmer en enda lägenhet krävs det relativt få hissar i byggnaden.

Tornet klarar sig med bara elva blixtsnabba hissar. Toppfarten är tio meter per sekund och resan från gatuplan till penthouse går på bara en och en halv minut.

Central Park Tower är dock inte den enda trådsmala skyskrapan i New York. Staden har redan tre byggnader som sticker upp över 400 meter med en bottenplan på bara några hundra kvadratmeter.

De är de första i en kommande generation av supersmala skyskrapor som har fått hisstillverkare över hela världen att grubbla över hur man kan utnyttja utrymmet ännu bättre.

Ett av förslagen kommer från det tyska hissföretaget ThyssenKrupp, som utvecklar systemet MULTI.

En traditionell hiss består av ett schakt där en kabel drar en hisskorg upp och ned, men MULTI skippar kablarna helt. I systemet kan i stället flera hisskorgar använda samma schakt och till och med köra i sidled så att schaktets topp inte behöver vara rakt över botten.

Förklaringen ligger i fenomenet magnetisk levitation – som bland annat är känt från de blixtsnabba maglevtågen där tågsättet svävar över skenorna med hjälp av kraftiga magneter som också ger tågets framdrift.

Ingenjörerna testar just nu MULTI i ett 246 meter högt torn i Rottweil i södra Tyskland, och de förväntar sig att systemet ska kunna installeras i de första byggnaderna om två–tre år.

Varje schakt utrustas med två, fem eller fler hisskorgar så att antalet schakt samtidigt kan reduceras och varje våning får fler användbara kvadratmeter.

Formel 1-teknik avlöser vikter

Med maglevhissar är hissutrymmet inte längre ett hinder för att bygga högt och smalt – men det kan däremot vinden vara. Den största utmaningen med supersmala skyskrapor är att hålla dem stabila i kraftig blåst.

Högt upp finns inget lä och medelvindhastigheten ökar med höjden, vilket gör att ultrahöga skyskrapor utsätts för ett enormt vindtryck.

Kraftig vind kan få en byggnad att svaja några centimeter och 300 meter upp skulle en orkan kunna göra att byggnaden svajar hela 20–30 centimeter. Därför är de smala skyskraporna i behov av stabiliseringssystem.

Byggnaden Taipei 101 i Taiwan var världens högsta i sitt slag när den stod klar 2004. Taipei 101 stabiliseras av en mass-däm­pare, vilket är en 660 ton tung, fritt hängande stålkula i toppen.

Kulan fungerar som en pendel och motverkar svaj i den 509 meter höga byggnaden. Andra byggnader har system där stötdämpare skjuter tunga vikter fram och tillbaka på skenor, men principen för massdämpning är densamma.

Vikter på flera hundra ton tar dock mycket av den eftertraktade platsen bland molnen och är dyrbara att konstruera – både i sig själva och för att skyskraporna måste dimensioneras för den extra vikten.

Därför har brittiska forskare nu utvecklat en helt ny typ av dämpare som både ska motarbeta vind och producera energi med ett sinnrikt system inspirerat av Formel 1-teknik.

I racerbilarna reducerar så kallade J-dämpare stötarna från hjulens rörelser på vägen så att däcken bevarar bästa möjliga väggrepp.

En J-dämpare består av en kuggstång och en växel med kugghjul som överför kuggstångens små rörelser till ett roterande svänghjul.

När bilens hjul rör sig på körbanan pressar deras stötar på kuggstången som genom växeln accelererar svänghjulet. Den resulterande rörelsen tar därmed upp en del av energin från stötarna och dämpar rörelsen.

Forskarna vill nu använda samma princip i toppen av skyskraporna. I stället för en tung vikt vill de använda ett mycket lättare, roterande svänghjul som ska hålla byggnaden stabil när det stormar.

När vind får byggnaden att svaja börjar växeln och svänghjulet att gunga fram och tillbaka på kuggstången. Växeln omvandlar den linjära rörelsen längs kuggstången till rotation och genom en serie kugghjul accelererar växeln efter hand upp svänghjulets rotationer.

På så sätt kan vindens energi överföras till svänghjulet i stället för att den ska orsaka svängningar i själva byggnaden.

När vinden sedan lägger sig kan den insamlade energin överföras från svänghjulet via en rem till en generator och användas för att producera elektricitet, som i sin tur kan användas för till exempel ljus och ventilation i byggnaden.

Forskarna bakom den smarta tekniken har räknat ut att ingenjörerna kan spara hela 30 procent stål i en skyskrapa som utrustas med den nya stötdämparen i stället för de platskrävande vikterna.

I dag är utsikten från 120:e våningen i Central Park Tower ostörd i alla riktningar, men teknik som maglevhissar och Formel 1-dämpare kan bana väg för betydligt högre byggnader.

I Saudiarabien håller det en kilometer höga Jeddah Tower på att resa sig ur ökensanden medan man i Dubai har planer på ett torn som ska bli ungefär lika högt.

Dessa skyskrapor är i dag prestigeprojekt för stenrika ökenstater, men kanske blir det en dag så trångt i världens storstäder att 1 000 meter höga, trådsmala skyskrapor gör Central Park Tower till en lilleputt bland giganter.