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.
Em 1956, o arquiteto Frank Lloyd Wright propôs um arranha-céus com 1600 m de altura. Seria o edifício mais alto do mundo. Por uma enorme diferença — cinco vezes mais alto do que a Torre Eiffel. Mas muitos críticos riram-se do arquiteto, argumentando que as pessoas teriam de esperar horas por um elevador ou, pior ainda, a torre desmoronar-se-ia sob o seu próprio peso. Muitos engenheiros concordaram e. apesar da publicidade em volta desta proposta, a titânica torre nunca foi construída.
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.
Mas, hoje, elevam-se edifícios cada vez mais altos por todo o mundo. Há empresas que planeiam arranha-céus com mais de 1000 m de altura, como a Torre Jeddah, na Arábia Saudita, três vezes mais altas do que a Torre Eiffel. Dentro em breve, o milagre de Wright de 1600 m de altura pode vir a ser uma realidade.
So what exactly was stopping us from building these megastructures 70 years ago, and how do we build something a mile high today?
O que é que nos impedia, há 70 anos, de construir essas megaestruturas e como é que construímos hoje um edifício com 1600 m de altura?
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.
Em qualquer projeto de construção, cada piso da estrutura tem de poder suportar os pisos que tiver por cima. Quanto mais alta for a construção, maior será a pressão da gravidade dos pisos superiores sobre os inferiores. Este princípio sempre ditou a forma dos nossos edifícios, levando os antigos arquitetos a preferir pirâmides com bases amplas que suportavam níveis superiores mais leves. Mas esta solução não corresponde à silhueta duma cidade — uma pirâmide dessa altura teria uns 2400 m de lado, difícil de inserir no centro duma cidade.
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!
Felizmente, materiais fortes, como o betão podem evitar esta forma impraticável. O betão moderno é reforçado com fibras de aço para ser mais forte e com polímeros que reduzem a água que impedem as rachas. O betão na torre mais alta do mundo, a Burj Khalifa, no Dubai, aguenta cerca de 8000 toneladas de pressão por metro quadrado — o peso de mais de 1200 elefantes africanos!
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.
Claro que, mesmo que um edifício se aguente a si mesmo, também necessita de ser sustentado pelo terreno. Sem fundações, os edifícios com um peso destes afundar-se-iam, cairiam ou inclinar-se-iam. Para impedir o afundamento de uma torre com meio milhão de toneladas. enterraram-se a mais de 50 m de profundidade 192 suportes de betão e aço chamados estacas. A fricção entre as estacas e o terreno mantém esta estrutura enorme de pé.
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.
Para além de desafiar a gravidade, que puxa o edifício para baixo, um arranha-céus também precisa de aguentar a força do vento que o empurra dos lados. Em dias vulgares, o vento pode exercer 8 kg de força por metro quadrado num edifício alto — tão forte como uma bola de "bowling" em movimento. Conceber estruturas aerodinâmicas, como a elegante Torre Xangai, na China, pode reduzir essa força a um quarto. E estruturas contra o vento dentro ou fora do edifício podem absorver a restante força do vento, como a Torre Lotte, em Seoul.
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.
Mas, mesmo depois de todas estas medidas, ainda nos podemos sentir a oscilar de um lado para o outro em mais de um metro, nos pisos superiores, durante um furacão. Para impedir que o vento balance o topo duma torre, muitos arranha-céus utilizam um contrapeso de centenas de toneladas, chamado "amortecedor de massa". Por exemplo, o Taipé 101 tem suspenso uma gigantesca esfera de metal acima do 87.º piso. Quando o vento oscila o edifício, esta esfera entra em ação, absorvendo a energia cinética do edifício. À medida que o seu movimento segue o da torre, cilindros hidráulicos entre a esfera e o edifício transformam essa energia cinética em calor, e estabilizam a estrutura oscilante.
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.
Com todas estas tecnologias em ação, as nossas megaestruturas podem manter-se de pé e estáveis. Mas percorrer estes edifícios tão grandes rapidamente é um problema em si mesmo. Na época de Wright, os elevadores mais rápidos percorriam uns meros 22 km por hora. Felizmente, os elevadores atuais são muito mais rápidos, percorrendo 70 km por hora. As futuras cabinas que usarem carris magnéticos sem fricção, podem atingir uma velocidade ainda maior. Os algoritmos de gestão de tráfego agrupam os utilizadores por destino, para levar as cabinas vazias e os passageiros onde precisam de estar.
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.
Os arranha-céus percorreram um longo caminho desde que Wright propôs a sua torre de 1600 metros. O que antigamente era considerado uma ideia impossível, tornou-se uma oportunidade arquitetónica. Hoje, pode ser apenas uma questão de tempo