マイルハイスカイスクレイパー：70年前に建てることができなかった理由と、今日建てる方法

要約

本記事では、メガストラクチャー、特にマイルハイスカイスクレイパーの建設の課題について探求します。建物の形状を決定する原理や、鉄筋コンクリートなどの現代材料がこれらの課題を克服するのに役立つ方法を調べます。また、建設における基礎、風の抵抗、エレベーター技術の重要性についても議論します。最後に、スカイスクレイパーが時間とともにどのように進化してきたかを見て、将来的にマイルハイタワーを建設する可能性についても考察します。

重力圧の課題

どのような建設プロジェクトにおいても、建物の各階は上にある階を支える必要があります。高く建てるにつれて、上層階から下層階への重力圧が増大します。この原理は長年にわたり、建物の形状を決定してきました。古代の建築家たちは、軽い上層階を支える広い基礎を持つピラミッドを好んでいました。しかし、都市のスカイラインには現実的ではありません。幸いにも、鉄筋コンクリートなどの強い材料がこの非現実的な形状を回避することができます。また、現代のコンクリートは、強度を高めるために鋼繊維が混ぜ込まれ、クラックを防止するために水を減らすポリマーが混ぜ込まれています。世界最高層のタワーであるドバイのブルジュ・ハリファのコンクリートは、1平方メートルあたり約8,000トンの圧力に耐えることができ、1,200頭のアフリカゾウの重さに相当します。

広い基礎の必要性を克服する

建物が自立していても、地面からの支持が必要です。基礎がなければ、このように重い建物は沈んだり、倒れたり、傾いたりします。そのため、約50メートルもの深さに192本のコンクリートと鋼の支柱、パイルが埋め込まれ、約50万トンのタワーが沈まないように支えられています。パイルと地面の間の摩擦力によって、この大きな構造物が立っているのです。

基礎の重要性

建物を押し下げる重力に加えて、スカイスクレイパーは側面から押し付ける風にも耐える必要があります。普通の日には、風は高層ビルに1平方メートルあたり最大で17ポンドの力を加えます。これはボウリングボールの突風と同じ重さです。中国のスマートな上海タワーのように、空気力学的に設計された構造物は、その力を最大で4分の1まで減らすことができます。ビルの内部または外部に風を受けるフレームを設置することで、残りの風力を吸収することができます。ソウルのロッテタワーのように。しかし、これらの対策をすべて講じた後でも、ハリケーン時には最上階で1メートル以上揺れる可能性があります。タワーの先端を揺らす風を防ぐために、多くのスカイスクレイパーは、チューンド・マス・ダンパーと呼ばれる数百トンのカウンターウェイトを使用しています。例えば、台北101では、87階の上に巨大な金属の球体を吊り下げています。風が建物を動かすと、この球体が作動し、建物の運動エネルギーを吸収します。球体の動きがタワーを追いかけるにつれて、球体と建物の間の油圧シリンダーがその運動エネルギーを熱に変換し、揺れる構造物を安定させます。

風の抵抗

これらの技術をすべて備えたメガストラクチャーは、立って安定しています。しかし、このような大きな建物の中を素早く移動することは、それ自体が課題です。ライトの時代には、最速のエレベーターでも時速22キロメートルしか移動しませんでした。幸いにも、現代のエレベーターははるかに速く、時速70キロメートル以上を移動し、将来のキャビンでは摩擦のない磁気レールを使用してさらに高速に移動する可能性があります。乗客と空のキャビンを必要な場所に運ぶために、トラフィックマネジメントアルゴリズムがライダーを目的地でグループ化します。