Egy két kilométer magas felhőkarcolóban több száz emelet van. Így a tűzvédelmi evakuálás, a vízellátás, a szellőzés komoly fejfájást okozna. Dubajban a Burdzs Khalifa vízellátó rendszerét három független részre osztották. A magasabb épületekhez autonóm energiaegységekre, hulladékfeldolgozó miniüzemekre és helikopter-leszállóhelyekre lenne szükség 200 emeletenként.
Elméletileg a felhőkarcolók magasságának határa körülbelül négy kilométer, ha olyan anyagokat használunk, mint a gyémánt nanocsövek. A négy kilométeres szám nem fantázia, hanem a jövőbeli hipotetikus anyagok tulajdonságain alapuló elméleti számítások eredménye. A tudósok a fizika törvényeit és a modern és ígéretes technológiákra vonatkozó adatokat felhasználva modellezik a szerkezetek szilárdsági határait.
A szupermagas épületek fő „jelöltje” a szén nanocsövek vagy azok továbbfejlesztett változata – a gyémánt nanocsövek (DNT). Ezek a szerkezetek elméletileg akár 130 gigapascal húzófeszültséget is kibírnak (az acél kb. 0,5 GPa-t). Ha ezekből köteleket és vázat fonunk, csökkenthető az épület súlya és növelhető a megengedett magasság. 2005-ben a Rice Egyetem (USA) tudóscsoportja kiszámította: egy 100 GPa szilárdságú anyaggal akár négy kilométer magas tornyot is lehetne építeni.
Négy kilométeres magasságban az épület tömege körülbelül 1000 MPa nyomást gyakorolna az alapra. A modern betonok már 50 MPa-nál tönkremennek. De ha a váz szuperkönnyű és szupererős kompozitokból készül, a terhelés egyenletesebben oszlik el. Például a nanocsövek hatszor könnyebbek az acélnál, ugyanakkora szilárdság mellett. Ez csökkenti a szerkezet össztömegét, és ezáltal a talajra nehezedő nyomást is.
2021-ben a Massachusetts Institute of Technology (MIT) mérnökei egy 3,7 km magas tornyot modelleztek grafénerősítésű beton és kompozit gerendák felhasználásával. A modell azt mutatta, hogy szél hiányában és ideális talajviszonyok mellett a szerkezet nem omlik össze a saját súlya alatt. A valóságban azonban a szélterhelés csökkentené ezt a határt.
A négy kilométer tehát az az elméleti maximum, ahol az anyag csak a gravitációnak áll ellen. A valóságban a szél, a szeizmikus aktivitás, a hőmérséklet-ingadozások és a logisztika csökkentené a lécet. Például ezen a magasságon a szél elérheti a 70 m/s-ot, az alap és a csúcs közötti hőmérsékletkülönbség pedig 25 Celsius-fok is lehet. Ezeket a tényezőket a számítógépes modellezések nem veszik figyelembe.
A négy kilométer nem garancia, hanem egy tájékozódási pont, amely azt mutatja, hogy ha bizonyos tulajdonságokkal rendelkező anyagokat hozunk létre, akkor a fizika törvényei elméletileg nem tiltják, hogy ilyen magasra építsünk. De ma még egy két kilométeres felhőkarcoló is szinte lehetetlen feladat.
Kövesd új Facebook oldalunkat és értesülj további érdekes cikkekről:
