Часы Андроника Киррского (Башня ветров), построенные во II–I вв. до н. э. в Афинах, Греция
Когда я работала над проектом 40-этажной башни рядом с каналом Риджентс в Лондоне, я посетила один из таких объектов. Миниатюрный мир в аэродинамической трубе уже сам по себе настоящее чудо. В Милтон-Кинсе моделисты создали уменьшенную копию моего здания в масштабе 1 к 200. Кроме того, они создали уменьшенные копии всех остальных строений в этой местности, и весь макет расположился на поворотной платформе. Здания, окружающие мой проект, были очень важны для получения достоверных данных. Если бы моя башня располагалась посередине поля, то ветер воздействовал бы на нее напрямую и не встречал на пути никаких препятствий. Но в центре мегаполиса плотная застройка различными зданиями влияет на направление ветра и турбулентность, так что силы воздействуют на башню совершенно по-другому.
Я стояла за макетом своего здания и смотрела в «туннель» – длинную квадратную трубу с гладкими стенками – на огромный вентилятор по ту сторону. Вентилятор установили на ту скорость, с какой будет дуть ветер на здание в определенном направлении. Как только проверили кабели, подключенные к аппарату, и оперативники были готовы, вентилятор включили. Я вся сжалась, когда лопасти зажужжали, а на миниатюрный город передо мной обрушился вихрь холодного ветра и ударил мне прямо в лицо. Внутри модели моего здания были установлены тысячи сенсоров, которые определяли, какие силы сжатия и растяжения на них воздействуют, и эти данные передавались на компьютер. Платформу повернули на 15 градусов и весь процесс повторили снова. Таким образом система считала данные о ветрах с 24 разных направлений. За следующие несколько недель инженеры, работающие над проектом, структурировали эти данные и подготовили отчет. Я ввела полученные данные в компьютерную модель своего здания и протестировала его. Моя конструкция безоговорочно выдержала силы ветров, воздействующие на нее по всем направлениям.
Ветер может повредить строение в трех случаях. Во-первых, если над землей постройка слишком легкая, она может перевернуться, как дорожные конусы в грозу. Во-вторых, если почва слишком слабая, то из-за ветра здание может подвинуться и потонуть. Представьте яхту в ветреный день. Сила ветра толкает яхту по воде, и, если вы плывете под парусами, то это как раз то, что нужно. Но вы вряд ли захотите, чтобы из-за ветра подвинулось какое-нибудь здание или мост. Конечно, почва не настолько жидкая, как вода, так что во время грозы вряд ли вы увидите, как к вам плывет какой-нибудь дом (а если это все же произойдет, послушайте совет профессионала: бегите в другую сторону). Тем не менее почва продавливается и движется, и потому инженерам необходимо бросать якорь, то есть укладывать фундамент, чтобы здание осталось на своем месте.
В-третьих, ветер покачивает судно из стороны в сторону. Подобно деревьям, здания имеют свойство покачиваться в зависимости от силы ветра, и это нормально и безопасно. Но, в отличие от деревьев, по зданиям это не так заметно. Башни обычно проектируют таким образом, что максимальная амплитуда их отклонения достигает не более чем одной пятисотой от их высоты, так что 500-метровая башня может отклониться максимум на 1 метр. Если это произойдет слишком быстро, то людей укачает.
Чтобы конструкция не наклонялась, ее нужно сделать достаточно тяжелой. Раньше большинство зданий были относительно скромной высоты, и, так как их строили из камня и кирпича, они оказывались достаточно тяжелыми, чтобы сопротивляться силе ветра. Но чем здание выше, тем сильнее ветер. В двадцатом веке, когда мы начали возводить более высокие и легкие сооружения, то столкнулись с такой силой ветра, с которой уже нельзя не считаться.
Поэтому при строительстве современного небоскреба одного веса здания уже недостаточно для того, чтобы избежать крена. Вместо этого инженеры ищут способы укрепить постройку так, чтобы противостоять ветру. Если вы когда-нибудь наблюдали, как при сильном ветре гнется дерево и при этом выдерживает такую силу, то уже понимаете, по какому принципу инженерам удается проектировать высотные здания, которые выстоят даже в страшную бурю. Дерево устойчиво за счет крепкого, но гибкого ствола и хорошей корневой системы, а устойчивость здания зависит от его сердцевины, сделанной из стали или бетона.
Сердцевина здания, из чего бы она ни была изготовлена, должна стать прочным «стволом» всей постройки, а ее «корни» – достаточно глубоко уходить в землю