Niedawno kupiłem mieszkanie w 25-piętrowym budynku. Zastanawiam się, jaki jest praktyczny limit liczby kondygnacji w masowo produkowanych budynkach mieszkalnych zbudowanych z monolitycznego żelbetu?
Czy możemy oczekiwać, że liczba kondygnacji w typowych tego typu budynkach wzrośnie w nadchodzących latach, czy jest to rozsądny limit technologii? We wszystkich referencjach, które widziałem do tej pory, twierdzono, że ta technologia nie ma ograniczeń co do wysokości budynków. Wątpię jednak, ponieważ wszystkie znane mi wieżowce zostały zbudowane ze stali.
Jeśli monolityczny żelbet nie ma żadnych ograniczeń, dlaczego bardzo wysokie budynki nie zostały zbudowane przy użyciu tej technologii?
Odpowiedzi:
Każdy limit będzie trudny do oszacowania. Przy wyborze podstawowego rodzaju materiału należy rozważyć wiele czynników.
Krótka odpowiedź jest taka, że limit został już wybrany dla każdego budynku. Zostało to wykonane podczas projektowania przez architektów i inżynierów, którzy pracowali nad budynkiem. Niektóre z tych decyzji mogły zależeć od technologii dostępnych w czasie projektowania budynku.
Niektóre czynniki, które zostałyby wzięte pod uwagę:
Istnieje wiele czynników, które wpływają na projekt wieżowców. Z każdym powyższym przedmiotem wiąże się koszt. Wynik końcowy jest co najmniej częściowo kontrolowany przez szacunkową cenę.
Nowoczesne projekty wieżowców czasami zawierają betonowy rdzeń, który prowadzi całą drogę do szczytu. To pokazuje, że nie ma dużego ograniczenia wysokości dla konstrukcji betonowej, o ile jesteś w porządku ze zmniejszoną objętością użytkową.
źródło
To stwierdzenie jest mniej więcej prawdziwe.
Odpowiedź Hazzeya wykonała już dobrą robotę, podsumowując rzeczywiste ograniczenia wysokości budynku - tj. czynniki, które w każdej rzeczywistej aplikacji, kontrolują decyzję, ile kondygnacji zbudować budynek. Pozostaje jednak pytanie, jak wysoka może być struktura , zakładając, że byliśmy w stanie zignorować wszystkie pozostałe czynniki.
Jeśli przyjmiemy uproszczone (i bardzo naiwne) założenie, że jedynym ograniczeniem wysokości konstrukcji jest wytrzymałość samego betonu na ściskanie, a także, że jedynym obciążeniem przenoszonym przez beton jest obciążenie wynikające z ciężaru pionowa monolityczna betonowa kolumna powyżej (nie ma żadnych obciążeń czynnych lub przenoszenia obciążeń; budynek jest zasadniczo masywnym blokiem żelbetowym), obliczenia są dość proste.
Jest on tak wysoki (3,64 mi lub 5,85 km), że przyspieszenie ziemskie byłoby zauważalnie różne na szczycie konstrukcji; ciężar jednostkowy betonu u góry wynosiłby około 99,82% tego, co znajduje się na dole - to znaczy około 149,73 pcf.
Ponadto niewiarygodne naprężenie przykładane do betonu spowodowałoby znaczne naprężenia. Jedno równanie modułu sprężystości betonu o wysokiej wytrzymałości (z ACI) to:
Zgodnie z prawem Hooke'a maksymalne obciążenie na dole konstrukcji wynosi około 0,3%:
Aby znaleźć obciążenie na całej wysokości konstrukcji, po prostu integrujemy:
Oznacza to, że zmniejszona wysokość konstrukcji po uwzględnieniu odkształceń betonu wyniesie około 19170 stóp (3,63 mi lub 5,84 km).
Zgodnie z tym artykułem z Contruction Week Online, na 92 piętrach (423 m lub 1388 stóp) Trump International Hotel and Tower jest obecnie najwyższym na świecie betonowym budynkiem (z definicji) i jest 9 najwyższym budynkiem na świecie. Jest to około 7% możliwej wysokości (zgodnie z powyższą uproszczoną analizą). Chociaż uproszczona analiza ignoruje wszelkiego rodzaju względy praktyczne i nie zawiera żadnych czynników bezpieczeństwa, jest przynajmniej nieco pouczająca, co może być możliwe przy użyciu betonu zbrojonego o wysokiej wydajności.
źródło