In 1956, architect Frank Lloyd Wright proposed a mile-high skyscraper. It was going to be the world’s tallest building, by a lot — five times as high as the Eiffel Tower. But many critics laughed at the architect, arguing that people would have to wait hours for an elevator, or worse, that the tower would collapse under its own weight. Most engineers agreed, and despite the publicity around the proposal, the titanic tower was never built.
Nel 1956, l'architetto Frank Lloyd Wright propose un grattacielo alto un miglio. Sarebbe stato l'edificio più alto al mondo, e di molto: alto cinque volte la Torre Eiffel. Ma molti critici derisero l'architetto, sostenendo che l'attesa per l'ascensore sarebbe durata ore, o peggio, che la torre sarebbe crollata sotto il proprio peso. La maggioranza degli ingegneri era d'accordo, e nonostante la pubblicità sul progetto, quella torre titanica non fu mai costruita.
But today, bigger and bigger buildings are going up around the world. Firms are even planning skyscrapers more than a kilometer tall, like the Jeddah Tower in Saudi Arabia, three times the size of the Eiffel Tower. Very soon, Wright’s mile-high miracle may be a reality.
Ma oggi si erigono in tutto il mondo edifici sempre più alti. Vengono persino progettati grattacieli alti più di un chilometro, come la Jeddah Tower in Arabia Saudita, alta tre volte la Torre Eiffel. Molto presto, il prodigio alto un miglio di Wright potrebbe diventare realtà. Allora, cosa ci impediva di costruire
So what exactly was stopping us from building these megastructures 70 years ago, and how do we build something a mile high today?
queste megastrutture 70 anni fa e come si può costruire una struttura alta un miglio, oggi?
In any construction project, each story of the structure needs to be able to support the stories on top of it. The higher we build, the higher the gravitational pressure from the upper stories on the lower ones. This principle has long dictated the shape of our buildings, leading ancient architects to favor pyramids with wide foundations that support lighter upper levels. But this solution doesn’t quite translate to a city skyline– a pyramid that tall would be roughly one-and-a-half miles wide, tough to squeeze into a city center.
In tutti i progetti di costruzione ogni piano della struttura deve poter sostenere i piani superiori. Con l'altezza, aumenta la pressione gravitazionale dei piani superiori su quelli sottostanti. Questo principio ha dettato a lungo la forma dei nostri edifici, inducendo gli architetti antichi a prediligere piramidi con un'ampia base capace di sostenere piani superiori più leggeri. Ma questa soluzione non è adatta al profilo di una città: una piramide così alta sarebbe larga circa due chilometri e mezzo, troppo grande per il centro di una città.
Fortunately, strong materials like concrete can avoid this impractical shape. And modern concrete blends are reinforced with steel-fibers for strength and water-reducing polymers to prevent cracking. The concrete in the world’s tallest tower, Dubai’s Burj Khalifa, can withstand about 8,000 tons of pressure per square meter– the weight of over 1,200 African elephants!
Per fortuna, materiali resistenti come il cemento permettono di evitare forme poco funzionali e le moderne miscele di cemento sono rinforzate con fibre di acciaio e polimeri idrofobi che prevengono le crepe. Il cemento del Burj Khalifa di Dubai, la torre più alta del mondo, può sopportare una pressione di circa 8.000 tonnellate per metro quadro, pari al peso di oltre 1.200 elefanti africani!
Of course, even if a building supports itself, it still needs support from the ground. Without a foundation, buildings this heavy would sink, fall, or lean over. To prevent the roughly half a million ton tower from sinking, 192 concrete and steel supports called piles were buried over 50 meters deep. The friction between the piles and the ground keeps this sizable structure standing.
Ovviamente, anche se un edificio si regge da solo, ha comunque bisogno di sostegno alla base. Senza fondamenta, un grattacielo così pesante finirebbe per sprofondare, cadere o pendere. Per impedire il crollo di questa torre da circa mezzo milione di tonnellate, furono conficcati 192 piloni di cemento e acciaio a oltre 50 metri di profondità. L'attrito tra i piloni e il suolo tiene in piedi la grossa struttura.
Besides defeating gravity, which pushes the building down, a skyscraper also needs to overcome the blowing wind, which pushes from the side. On average days, wind can exert up to 17 pounds of force per square meter on a high-rise building– as heavy as a gust of bowling balls. Designing structures to be aerodynamic, like China’s sleek Shanghai Tower, can reduce that force by up to a quarter. And wind-bearing frames inside or outside the building can absorb the remaining wind force, such as in Seoul’s Lotte Tower.
Oltre a contrastare la gravità, che spinge l'edificio verso il basso, un grattacielo deve anche resistere al vento che esercita una pressione laterale. In una giornata normale, il vento può esercitare sui grattacieli una pressione di oltre 7,5 chili per metro quadro, praticamente quanto una raffica di palle da bowling. Progettare strutture aerodinamiche, come la slanciata Shanghai Tower, in Cina, può ridurre quella forza anche di un quarto. L'uso di telai controventati all'interno o all'esterno dell'edificio può assorbire la restante forza del vento, come avviene per la Lotte Tower di Seul.
But even after all these measures, you could still find yourself swaying back and forth more than a meter on top floors during a hurricane. To prevent the wind from rocking tower tops, many skyscrapers employ a counterweight weighing hundreds of tons called a “tuned mass damper.” The Taipei 101, for instance, has suspended a giant metal orb above the 87th floor. When wind moves the building, this orb sways into action, absorbing the building’s kinetic energy. As its movements trail the tower’s, hydraulic cylinders between the ball and the building convert that kinetic energy into heat, and stabilize the swaying structure.
Tuttavia, nonostante tutti questi accorgimenti, durante un uragano i piani più alti possono subire un'oscillazione di più di un metro. Per evitare che il vento scuota i piani più elevati, molti grattacieli utilizzano un contrappeso da centinaia di tonnellate detto "smorzatore a massa risonante". Nel Taipei 101, ad esempio, è stata appesa un'enorme sfera metallica sopra l'87esimo piano. Quando il vento muove l'edificio, la sfera inizia a oscillare, assorbendo l'energia cinetica dell'edificio. Mentre i suoi movimenti seguono quelli della torre, cilindri idraulici posti tra la sfera e l'edificio convertono l'energia cinetica in calore, ammortizzando le oscillazioni della struttura.
With all these technologies in place, our mega-structures can stay standing and stable. But quickly traveling through buildings this large is a challenge in itself. In Wright’s age, the fastest elevators moved a mere 22 kilometers per hour. Thankfully, today’s elevators are much faster, traveling over 70 km per hour with future cabins potentially using frictionless magnetic rails for even higher speeds. And traffic management algorithms group riders by destination to get passengers and empty cabins where they need to be.
Con tutti questi ritrovati tecnologici, le megastrutture possono rimanere stabilmente in piedi. Spostarsi velocemente al loro interno, però, rimane di per sé una sfida. All'epoca di Wright, gli ascensori più veloci si muovevano ad appena 22 km orari. Per fortuna, quelli moderni sono molto più veloci e superano i 70 km orari e le cabine del futuro potrebbero usare anche rotaie magnetiche prive di attrito per essere ancora più veloci. Inoltre, gli algoritmi per la gestione del traffico raggruppano le persone per destinazione, per spostare passeggeri e cabine vuote in base alle necessità.
Skyscrapers have come a long way since Wright proposed his mile-high tower. What were once considered impossible ideas have become architectural opportunities. Today it may just be a matter of time until one building goes the extra mile.
I grattacieli hanno fatto molta strada dall'epoca del progetto di Wright. Idee che una volta sembravano impossibili oggi sono diventate delle opportunità architettoniche. Potrebbe ormai essere solo questione di tempo prima che un edificio raggiunga il famoso miglio.