Historia architektury

Historia architektury to stałe dążenie do osiągnięcia coraz to większych wysokości. Tysiące robotników w trudzie budowało piramidy starożytnego Egiptu, Europejskie katedry i niezliczoną ilość innych wież na całym świecie - wszystko w celu stworzenia czegoś budzącego respekt. Z początku ludzie tworzyli wieżowce ponieważ były dogodnym sposobem zwiększenia powierzchni nieruchomości na niewielkim obszarze ziemi. Jednak wspaniałość coraz to wyższych budowli przyczyniała się do rozpowszechnienia i popularyzacji wysokościowców. Pod koniec XIX wieku sądzono, że osiągnięto już kraniec możliwości budowy wzwyż jednak odkrycie nowych technologi wymusiło zmianę dotychczasowego sposobu myślenia. Nagle stało się możliwe pracowanie i życie w ogromnych wieżowcach osiągających kilkaset metrów wysokości.

  Historia architektury to stałe dążenie do osiągnięcia coraz to większych wysokości. Tysiące robotników w trudzie budowało piramidy starożytnego Egiptu, Europejskie katedry i niezliczoną ilość innych wież na całym świecie - wszystko w celu stworzenia czegoś budzącego respekt. Z początku ludzie tworzyli wieżowce ponieważ były dogodnym sposobem zwiększenia powierzchni nieruchomości na niewielkim obszarze ziemi. Jednak wspaniałość coraz to wyższych budowli przyczyniała się do rozpowszechnienia i popularyzacji wysokościowców. Pod koniec XIX wieku sądzono, że osiągnięto już kraniec możliwości budowy wzwyż jednak odkrycie nowych technologi wymusiło zmianę dotychczasowego sposobu myślenia. Nagle stało się możliwe pracowanie i życie w ogromnych wieżowcach osiągających kilkaset metrów wysokości.

Podstawowym problemem przy budowie wieżowców jest pokonanie grawitacji. Łatwo to sobie wyobrazić na przykładzie człowieka, który bierze kogoś na swoje barki. Jeżeli ta osoba jest w miarę lekka to nie ma większego problemu. Gdyby jednak następna osoba chciała się wdrapać na szczyt naszej wieżyczki to ten biedny człowiek na samym dole mógłby tego nie znieść. Rozwiązaniem tej sytuacji jest zwiększenie liczby osób na dole, które pomagałyby w utrzymywaniu całej konstrukcji.

Właśnie w ten sposób budowano piramidy oraz wszystkie inne kamienne budynki - zawsze na najniższym poziomie konstrukcji musiało być wystarczająco dużo materiału aby udźwignąć to co znajduje się wyżej. Przy dodawaniu kolejnego poziomu do budowli zwiększa się nacisk na podstawę. Gdyby można było zwiększać podstawę w nieskończoność to także wysokość zwiększałaby się proporcjonalnie do podstawy. Dlatego przy budowie wykorzystującej cegły i zaprawę postępuje się w analogiczny sposób pogrubiając ściany na dole. Oczywiście po osiągnięciu pewnej wysokości dalsze jej zwiększanie jest niepraktyczne (na niższych piętrach zaczyna brakować miejsca!).

Używając tej technologii ciężko było stworzyć konstrukcje o większej niż 10 liczbie pięter - po prostu było to nieopłacalne. Jednak pod koniec XIX wieku zbiegło się w czasie kilka odkryć i udoskonaleń technicznych pozwalających przełamać dotychczasową niemoc inżynierów. W tym samym czasie nastąpił gwałtowny rozwój Amerykańskich metropolii (np. Chicago) co wraz z tendencją do centralizacji biznesu w środku miast spowodowało nagłą potrzebę budowy wzwyż.

Głównym udoskonaleniem dotychczasowego budownictwa było wykorzystanie żelaza i stali - produkcja tych materiałów rozwijała się wówczas w ekspresowym tempie. Nowy proces wytwarzania pozwolił żelaznym dźwigarom osiągać wystarczające długości aby architekci mogli je wykorzystać. Wąskie i relatywnie lekkie metalowe belki pozwalały utrzymywać znacznie większe ciężary niż ceglane mury, wykorzystując przy tym zaledwie część miejsca poświęconego na to w starych budynkach. Wraz z pojawieniem się pierwszej, wydajnej metody otrzymywania stali z płynnej surówki (wynalezionej przez Bessemera) architekci przerzucili się z żelaza na stal. Stal, która jest jeszcze lżejsza i mocniejsza od żelaza pozwoliła projektować jeszcze wyższe drapacze chmur.

Podstawową podporą dzisiejszych wieżowców jest stalowy szkielet. Metalowe dźwigary zespawane ze sobą tworzą pionowe kolumny. Na każdym piętrze kolumny te są łączone z poziomą siatką - czasami dodatkowe wzmocnienie stanowią ukośne belki pomiędzy dźwigarami. W tej gigantycznej trójwymiarowej siatce cała masa budynku zostaje przeniesiona na pionowe kolumny, które skupiają siłę ciążenia na niewielkich obszarach w podstawie budynku. Fundamenty budynku zawierają dodatkową strukturę, która rozprowadza tak powstały napór siły grawitacji. Podstawową zaletą stalowego szkieletu jest fakt, iż zewnętrzne ściany budynku muszą utrzymywać jedynie swoją własną wagę co pozwala rozwinąć skrzydła projektantom. Dlatego w wielu wieżowcach (stworzonych szczególnie w latach 50 i 60 ubiegłego stulecia) zewnętrzne ściany były wykonywane prawie wyłącznie ze szkła co pozwalało na wyższych piętrach delektować się wspaniałą panoramą.

Tworzenie wieżowców to nie tylko projektowanie coraz to wyższych konstrukcji ale także a może przede wszystkim dbanie o funkcjonalność budynku oraz ogólną wygodę użytkowania (przecież tam pracują ludzie!). Po wybudowaniu kilku pięter schody nagle stają się "nieco" uciążliwym rozwiązaniem, gdyby nie windy drapacze chmur nigdy nie osiągnęłyby takich rozmiarów jak dzisiaj. Pierwsza z wind pasażerskich została zainstalowana w nowojorskim budynku Haughwout Department Store w 1857 roku. Najczęściej instalowane są w samym środku budynku tworząc coś w rodzaju rdzenia. Wysokość budynku wiąże się także z ilością wind: im wyższy budynek tym więcej ludzi będzie w nim pracować i tym więcej wind musi być zainstalowanych aby ich obsłużyć. Większa ilość wind powoduje zajęcie większej powierzchni, która mogłaby być przeznaczona na biura a dodając kolejne piętra musimy także zwiększyć ilość wind! Zachowanie odpowiedniego balansu to jedno z podstawowych zadań podczas projektowania wieżowca.

Kolejnym kluczowym punktem jest bezpieczeństwo w budynku. Już od XIX wieku stosuje się odpowiednie ogniotrwałe materiały. Dużo później doszły także spryskiwacze, które skutecznie gaszą większość pożarów zanim się na dobre zaczną. Dużą uwagę przywiązuje się także do wygody pracowników: Empire State Building został tak zaprojektowany aby osoba nigdy nie była dalej niż 9 metrów od okna. Kolejnym przykładem może być budynek Commerzbanku w Frankfurcie w Niemczech gdzie stworzono ogromny wewnętrzny ogród znajdujący się na przeciwko biur.

Oprócz siły grawitacji, na wieżowce napiera też wiatr powodując często kilkunastocentymetrowe przechyły. Nie jest to niebezpieczne z punktu widzenia samego drapacza ale często źle to działa na ludzi, którzy znajdują się w środku. Najprostszą metodą na zbytnie wychylenia budynku jest zaprojektowanie bardziej zwartej konstrukcji. Miejsce łączenia pionowych kolumn z poziomymi dźwigarami jest wielokrotnie spawane oraz przyśrubowywane co powoduje, że przy naporze wiatru cała metalowa struktura bardziej przypomina wielki słup niż elastyczny szkielet. Niestety dla wysokich drapaczy chmur opisana wyżej metoda nie sprawdza się - aby powstrzymać je przed nadmierną huśtawką stosuje się specjalnie utwardzane rdzenie. W Empire State Building, Chrysler Building i innych budynkach z tamtego okresu miejsce wokół centralnego szybu z windami jest umocnione przez stalowe wiązania połączone dźwigarami. Większość nowych budynków posiada jeden lub więcej betonowych rdzeni wbudowanych w ich centralną część. Tworzenie bardziej zwartych budynków ma jeszcze jedną zaletę: uodparnia je na niszczycielską siłę trzęsień ziemi.