BYGGA
Håkan Sundquist
Professor Stål- och brobyggnad Institutionen för Byggvetenskap
Kungl Tekniska Högskolan
Bygga stort och högt
Naturens och människans gränser
för vad som är möjligt
Håkan Sundquist Bygga stort och högt 3
Var går våra gränser för att bygga stort och högt
Stora projekt om man mäter i kubikmeter
En viktig lag från fysiken
Höga byggnader
Disposition:
Att bara bygga ”stort”
Behöver inte vara en teknisk utmaning
Kräver stora resurser (människokraft och ekonomiska medel)
Historiskt så var det först de utvecklade
kulturerna kring några stora floder som hade erforderliga resurser för att bygga stort (de mest
grundläggande mänskliga kraven på mat och bostäder hade man klarat av)
Redan de gamla egyptierna
Håkan Sundquist Bygga stort och högt 5
Den ”störste” förhistoriska byggaren
När det gäller pyramider så var det naturligtvis inte bara att bygga ”stort”
Pyramiderna var höga och hur man kunde släpa upp allt material så högt har fortfarande inte fått sin slutliga förklaring
Precis som mycket inom naturhistorisk
forskning och utveckling fick man lära sig
hållfasthetsproblemen genom ”trial and error”
Håkan Sundquist Bygga stort och högt 7
Redan de gamla egyptierna hade
grundläggnings- och hållfasthetsproblem!
Farao Snefrus pyramid i Pachur ԟ
den ”böjda pyramiden”
60o 52o
43,5o
Den ”böjda pyramiden”
Man startade med en lutning av 60˚.
− (hade man fortsatt med denna lutning hade pyramiden blivit c:a 160 m hög)
Man minskade sedan lutningen till c:a 52˚
Sedan började rasen i grunden, men man fort- satte och avslutade med en liten lutning c:a 43˚
Den slutliga höjden blev 105 m.
Det kanske var p.g.a. detta debacle som Snefru blev så misslynt att han byggde ytterligare 9
Håkan Sundquist Bygga stort och högt 9
Cheops
Cheops var son till Snefru – lärde av sin far att 52˚ var lagom lutning på en pyramid
Pyramiden blev 146 m hög och höll
världsrekordhöjd till långt fram ända in i 1800- talet
Men Chepos byggde bara 2,6 miljoner kubikmeter pyramid - 1 milj m3
mindre än sin far
Det allra största byggnadsverket?
Kinesiska muren
Ett helt system av murar totalt 885 mil!?
Byggdes under en period av c:a 2000 år
Håkan Sundquist Bygga stort och högt 11
En lång stor bro, Tekniskt inte så svårt, men kräver förstås enorma resurser
Tianjin Grand Bridge 11,4 mil
Men det finns en liknande längre i Kina 16,5 mil (Danyang-Kunshan Grand Bridge) Drömmen för betongälskare!
Sveriges största byggnadsverk
Göta kanal
− 1810 – 1822 – 1832
− 8 miljoner m3 jord schaktades bort
En viktig naturlag skalans betydelse
Tyngden ökar med skalan upphöjd till 3, men
kraftupptagande förmåga ökar
med skalan upphöjd till 2
Galileo Galilei, (1564 – 1642) ’Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno
Redan Galileo förstod detta!
Håkan Sundquist Bygga stort och högt 15
Vad lär vi oss av detta??
Det är lättare att bygga en stor volym på platten än på höjden eftersom de vertikala krafterna av egentyngd då blir mindre!
Hur högt kan vi bygga?
Bygga högt
Babels torn
Håkan Sundquist Bygga stort och högt 17
Babels torn var väl kanske än så’n här
Stora Zigguraten i Ur, (restaurerad) i Irak
Fyrtonet på Faros
Håkan Sundquist Bygga stort och högt 19
Ett av de klassiska sju underverken Påstås ha varit 130 m högt
På medeltiden låg makten hos kyrkan som ville bygga högt
Katedralen i Strasbourg 1493, 142 m, höll världsrekord till 1880
Håkan Sundquist Bygga stort och högt 21
Uppsala domkyrka är ett exempel på ett av medeltidens högsta byggnader
Började byggas redan på 1200 –talet Invigdes 1435, tornet 119 m
Vad är ett ”höghus” eller t.o.m. en
”skyskrapa”
”Höjden” beror på omgivande
byggnader. Det som är ett ”höghus”
i en liten ort med låga hus är inte det i t.ex. New York
På samma sätt är storleken byggnaders volym i relation till miljön!
En ”super tall building”
> 300 m ≈ skyskrapa
Håkan Sundquist Bygga stort och högt 23
Definition av byggnaders höjd eller storlek
Höjden mätt till toppen på ”spiran” i toppen
Detta är de högsta byggnaderna just nu!
En mer rättvis definition kanske
Högsta använda våningen
Håkan Sundquist Bygga stort och högt 25
Vilka belastningar ska höga hus klara?
De vertikala lasterna från själva byggnaden och det som finns i den. I huvudsak byggnadens
egentyngd. Personer och inredning ger inte så relativt stora belastningar
Den i särklass viktigaste lasten är vinden
Jordbävningar är viktiga med hänsyn till grundläggningen, men egentligen inte till stommen
Vindtrycket ökar kraftigt med
höjden
Håkan Sundquist Bygga stort och högt 27
Hur högt kan man bygga?
Stål och jämntjockt!
Före detta World Trade Center i New York
Höjd 417 m
110 effektiva våningar
Observera att tornen var jämntjocka
Rivna 11:e sept. 2001
Håkan Sundquist Bygga stort och högt 29
Hur högt kan vi bygga?
En enkel modell!
Vi tänker oss att
byggnadens stomme stabiliseras av ett
“rör” d.v.s. fasadkon- struktioner (pelare och väggar)
Då har byggnadens form stor betydelse.
Modellen kan ge en översiktlig bild av
möjlig höjd beroende på:
•Material
•Byggnadens funktion
En enkel jämförelse
Det är alltså väsentligt lättare att bygga högt om man bygger
avsmalnande mot toppen
Vad är då kravet på en byggnad?
- Det ska ge mycket area som kan ge hyror och betala byggnaden - Den avsmalnande formen minskar
effektiviteten
Håkan Sundquist Bygga stort och högt 31
För- och nackdelar med att bygga högt
Fördelar:
− Mycket area att hyra ut om tomtkostnaderna är höga
− Skryt, visa makt och rikedom
Nackdelar:
− Mycket area går åt för vertikal kommunikation
• Feta pelare för att ta vertikala krafter i stommen
• Hissar (och dessutom tid för att transportera de som jobbar i huset)
• Vatten och ventilation m.m.
− Kostnaderna för stommen ökar ju högre man bygger
− Svårigheterna att bygga ökar
Kostnaderna per m
2ökar med
höjden
Håkan Sundquist Bygga stort, långt och högt 33
27
28
28
28
29
30
31
32
33
35
34
a) b)
Hur gör man med de vertikala
kommunikationerna?
Egentligen blir det flera hus staplade på varandra
Hissar i flera etapper
Särskilda våningar för installationer
− Vattenreservoarer för bl.a.
sprinklers
− Avloppssystem som delas upp etappvis
− …
Hur bygger vi i Sverige?
Ofta med prefabricerade system där stabilisering sker med ett eller två system (ofta trapp- och hisstornet).
Den övriga stommen ofta endast upplagda utan sega
Håkan Sundquist Bygga stort och högt 35
Seghet och robusthet
I Sverige bygger vi ofta med fritt upplagda system,
i stället för att svetsa ihop stommen
Kanske inte så klokt om man tar hänsyn till okända laster
Svetsning
Betong
Det högsta nu byggda betonghuset Trump International Hotel and Tower,
Chicago
423 m, 98 våningar, 2009
Håkan Sundquist Bygga stort och högt 37
Även om superhöga hus oftast byggs i stål går det åt enorma mängder betong till grundläggning
och källare!
Det nya ”World Trade center”
One World Trade Center
Total höjd 541 m
Högsta våning 401 m
105 våningar
Under byggnation sedan 2006
Surfar man hittar man massor med fantastiska idéer
Håkan Sundquist Bygga stort och högt 39
Just nu högst!
Burj Khalifa, Dubai
828 m inklusive spira
Högsta våning 584 m
163 våningar
Håkan Sundquist Bygga stort och högt 41
Kingdom
Tower i Jeddah
Höjd > 1000 m
Byggstart??
Färdig 2018?
160 våningar
50 hissar
…
