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-céu de um quilômetro e meio de altura. Seria o edifício mais alto do mundo, por muito, cinco vezes mais alto do que a Torre Eiffel. Mas muitos críticos riram do arquiteto, argumentando que as pessoas teriam que esperar horas por um elevador, ou pior, que a torre desmoronaria com seu próprio peso. A maioria dos engenheiros concordou e, apesar da publicidade em torno da proposta, a torre titânica 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, edifícios cada vez maiores estão sendo construídos ao redor do mundo. As empresas até planejam arranha-céus com mais de um quilômetro de altura, como a Torre de Gidá, na Arábia Saudita, três vezes maior do que a Torre Eiffel. Muito em breve, o milagre de Wright de um quilômetro e meio de altura pode 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?
Então, o que exatamente nos impedia de construir essas megaestruturas há 70 anos, e como podemos construir algo dessa altura hoje?
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 andar da estrutura deve suportar os andares acima dele. Quanto mais alto, maior a pressão gravitacional dos andares superiores sobre os inferiores. Esse princípio há muito tem ditado a forma de nossos edifícios, levando arquitetos antigos a favorecer pirâmides com fundações amplas que suportam níveis superiores mais leves. Mas essa solução não se traduz para a silhueta de uma cidade. Uma pirâmide dessa altura teria cerca de dois quilômetros e meio de largura, difícil de comprimir no centro da 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 concreto podem evitar essa forma impraticável. E as modernas misturas de concreto são reforçadas com fibras de aço para força e polímeros redutores de água para evitar rachaduras. O concreto na torre mais alta do mundo, Burj Khalifa, em Dubai, pode resistir a cerca de 8 mil toneladas de pressão por metro quadrado, o peso de mais de 1,2 mil 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.
É claro que, mesmo que um edifício se sustente, ele ainda precisa do apoio do solo. Sem uma fundação, edifícios desse peso afundariam, cairiam ou se inclinariam. Para evitar que a torre de cerca de meio milhão de toneladas afundasse, 192 suportes de concreto e aço, chamados de estacas, foram enterrados a mais de 50 metros de profundidade. A fricção entre as estacas e o solo mantém essa estrutura considerável ereta.
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.
Além de vencer a gravidade, que empurra o edifício para baixo, um arranha-céu também precisa superar o vento soprando, que empurra das laterais. Em dias comuns, o vento pode exercer até 8 kg de força por metro quadrado em edifícios altos, tão pesado quanto uma rajada de bolas de boliche. Projetar estruturas para serem aerodinâmicas, como a elegante Torre de Xangai, na China, pode reduzir essa força em até um quarto. E estruturas que suportam o vento dentro ou fora do edifício podem absorver a força restante do vento, como na Lotte World Tower, em 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.
Mas, mesmo depois de todas essas medidas, você ainda pode se ver balançando de um lado para o outro mais de um metro nos andares superiores durante um furacão. Para evitar que o vento balance o topo das torres, muitos arranha-céus empregam um contrapeso de centenas de toneladas chamado “amortecedor de massa sintonizada”. O Taipei 101, por exemplo, suspendeu uma esfera gigante de metal acima do 87º andar. Quando o vento move o edifício, essa esfera entra em ação, absorvendo a energia cinética do edifício. Conforme os movimentos dela seguem os da torre, os cilindros hidráulicos entre a esfera e o edifício convertem 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 essas tecnologias instaladas, nossas megaestruturas podem permanecer eretas e estáveis. Mas viajar rapidamente por edifícios desse tamanho é um desafio em si. Na época de Wright, os elevadores mais rápidos moviam-se a apenas 22 quilômetros por hora. Felizmente, os elevadores de hoje são muito mais rápidos, percorrendo mais de 70 km por hora, com as futuras cabines potencialmente usando trilhos magnéticos sem fricção para velocidades ainda mais altas. E algoritmos de gerenciamento de tráfego agrupam os passageiros por destino para conseguir passageiros e cabines vazias onde precisam 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 torre de um quilômetro e meio. O que antes eram consideradas ideias impossíveis tornaram-se oportunidades arquitetônicas. Hoje pode ser apenas uma questão de tempo