Cik augsti var būt debesskrāpji?

Konstrukciju materiāli nav galvenais ēkas augstuma ierobežojošais faktors. Ļoti augstas ēkas bieži ir pārsteidzoši vieglas to izmēra dēļ; galu galā tās lielākoties ir tukša vieta. Tērauds ir pietiekami izturīgs, lai atbalstītu 9,98 km vai augstākas konstrukcijas, savukārt uzlaboti kompozītmateriāli var atbalstīt ēkas, kas sasniedz 99,8 km vai vairāk.

Trīs galvenie debesskrāpja augstuma ierobežojumi ir vējš, lifti un budžets.

Augstuma un maksimālā vēja ātruma tabula izskatās tuvu šādam mierīgai dienai mērenā apgabalā:

Augstums

Maksimālais vēja ātrums

2 1.24 km

35,4 km stundā

4 2.28 km

90,1 km stundā

6 4.52 km

145 km stundā

8 4.97 km

216 km stundā

10 6.21 km

288 km stundā

12 7.46 km

322 km stundā

Virs aptuveni 12,0 km augstuma vējš norimst. Jāatzīmē arī tas, ka, palielinoties augstumam, gaiss kļūst retāks, nedaudz samazinot intensīvā vēja slodzi. Everesta virsotnē, nedaudz mazāk nekā 8,85 km (~9 km augstumā), gaiss ir apmēram četras reizes plānāks nekā jūras līmenī.

Lai novērstu vēja spēku uz debesskrāpjiem, kuru augstums pārsniedz aptuveni 152 m, ir nepieciešamas īpašas dizaina iezīmes. Tie var ietvert lielus iekšējos pretsvarus, kas izgatavoti no metāla vai pat ūdens tvertnes, kas pārvietojas, lai pārdalītu svaru uz ēkas centru. Ēkas, kas sastāv no vairākiem kātiem, piemēram, Empire State Building Ņujorkā un Burj Khalifa Apvienotajos Arābu Emirātos, arī labi izkliedē vēju.

Betona nestspējas uzlabojumi nesen ir ļāvuši izmantot šo cieto vielu kā būvmateriālu ļoti augstām ēkām, piedāvājot vēju slāpējošus luksusa elementus, kas nav pieejami tikai ar tēraudu. Ryugyong viesnīca Ziemeļkorejā, lai gan tā nekad netika pabeigta, būtu piemērs betona izmantošanai kā šāda veida konstrukciju celtniecības materiāls. Problēmas ar vēju noteikti būs sarežģītas, bet ne neatrisināmas.

Lifta faktors ir vēl viens galvenais augstuma ierobežojums. Jo augstāka ir ēka, jo vairāk cilvēku tajā dzīvo un strādā, un jo vairāk vietas pirmajos stāvos ir jāizmanto liftiem. Šis izaicinājums ir risināts ar divām stratēģijām: izmantojot divstāvu liftus un izmantojot debess vestibilus kā starppunktus liftu ceļotājiem. Izmantojot debesu vestibilus un vietējos liftus nelielām ēkas daļām, ducis vai vairāk liftu varētu koplietot vienu šahtu, ievērojami uzlabojot efektivitāti. Ļoti augstām ēkām, kuru izmērs pārsniedz 1 981 m, var būt nepieciešams izmantot daudzlīmeņu liftus, piemēram, 5 stāvu liftus. Citādi visā pirmajā stāvā dominē lifti.

Pēdējais galvenais debesskrāpja izmēra ierobežojums, protams, ir budžets. Burj Khalifa, pašreizējā pasaulē augstākā ēka 828 m augstumā, izmaksāja aptuveni 4 miljardus ASV dolāru (USD). Pieņemot, ka izmaksas palielinās lineāri ar palielinātu augstumu (dāsns pieņēmums), 1 981 m augstas konstrukcijas būvniecība varētu izmaksāt 10 miljardus USD. Tas, visticamāk, ir aptuveni robežās, ko izstrādātāji būtu gatavi tērēt vienam projektam, lai gan laiks rādīs.