Vysoké a supervysoké budovy

Dominantné postavenie USA v stavbe vysokých budov a oceľových nosných konštrukcií patrí minulosti. V súčasnosti ho prevzala Ázia (najmä Čína a Spojené arabské emiráty). Čoraz častejšie používanie betónových nosných konštrukcií pri výstavbe vysokých budov, je dôsledkom vývoja moderných druhov betónov (vysokopevný, vysokohodnotný).

Najznámejšou vysokou budovou bola dlhé roky americká Empire State Building v New Yorku so 102 poschodiami, po dokončení nazývaná Empty (prázdna), čo bolo dôsledkom vysokých nákladov na prenájom. Najvyššou stavbou sveta sa Empire State Building stala v roku 1931, keď bola ukončená jej výstavba. Výškové prvenstvo mala v období rokov 1931 – 1972.

Zvláštne postavenie medzi vysokými budovami má aj budova Chrysler Building s výškou 319 m, dokončená v roku 1930 v New Yorku. Je prvou budovou na svete, ktorá presiahla výškovú hranicu 300 m a prevýšila dovtedy najvyššiu stavbu na svete – Eiffelovu vežu v Paríži. Vďaka technologickému pokroku vybudovali v roku 1988 v malajzijskom Kuala Lumpure dvojicu výškových budov Petronas Towers, ktoré sú vysoké 452 m a prekonali výšku dovtedy najvyššej budovy Sears Tower z Chicaga, nedávno premenovanej na Willis Tower, hoci budova Sears Tower (442 m, r. 1974) vyzerá opticky vyššia ako dvojičky Petronas Towers.

Najvyššou dokončenou budovou v súčasnosti je Taipei 101, v Tchaj–pej na Taiwane (tab. 1). Všetky tieto vysoké stavby prekoná v decembri 2009 budova Burj Dubai v Dubaji s výškou 818 m.

Na základe rozhodnutia Rady pre vysoké budovy a mestské prostredie (Council on Tall Buildings and Urban Habitat (CTBHU)) sa budovy vyššie ako 300 m označujú ako supervysoké. Chrysler Building tak získala toto označenie ako prvá na svete.

Rada pre vysoké budovy a mestské prostredie rozlišuje pri posudzovaní výšky štyri kategórie vysokých budov:

• 1. kategória (CTBUH kategória č. 4): budova vrátane antény,
• 2. tzv. klasická kategória (CTBUH kategória č. 1): budova vrátane architektonickej vežičky. Táto kategória sa uplatňuje pri určovaní poradia najvyšších budov a je použitá aj v tabuľkách v tomto príspevku,
• 3. kategória (CTBUH kategória č. 3): budova s najvyššie položenou strechou,
• 4. kategória (CTBUH kategória č. 2): budova s najvyššie umiestneným obývaným podlažím.

Výška budovy sa meria od úrovne chodníka pred hlavným vchodom po najvyššie umiestnený meraný bod príslušnej kategórie.

V tabuľkách je prehľad 15 v súčasnosti najvyšších dokončených budov rozdelených do troch skupín podľa materiálu nosnej konštrukcie:
a) s kompozitnou oceľobetónovou konštrukciou (KBO), ak ide o spriahnuté oceľobetónové nosné prvky konštrukcie alebo zmiešanou nosnou konštrukciou, ak je dolná časť konštrukcie z betónu a horná z ocele (BaO), alebo naopak (OaB) (tab. 1). (Budovy s oceľovými stĺpmi a betónovými nosníkmi stropného systému sú takisto zaradené do kategórie kompozitných oceľobetónových konštrukcií.)

Tab. 1: Päť budov s kompozitnou nosnou konštrukciou so spriahnutými oceľobetónovými nosnými prvkami (KBO) alebo zmiešanou konštrukciou s dolnou betónovou a hornou oceľovou časťou (BaO), resp. s dolnou oceľovou a hornou betónovou časťou (OaB) zoradených podľa výšky

ČĽR – Čínska ľudová republika, SAE – Spojené arabské emiráty
A – administratívna budova, H – hotel, O – obytná budova, P – predajne

b) s oceľovou konštrukciou s vertikálnymi, vodorovnými a podlahovými prvkami z ocele (tab. 2). (Budovy oceľovými stĺpmi a betónovými doskami stropného systému uloženými na oceľových nosníkoch sú zaradené tiež do kategórie oceľových konštrukcií),

Tab. 2: Päť budov s oceľovou nosnou konštrukciou zoradených podľa výšky

A – administratívna budova, H – hotel, O – obytná budova

c) s betónovou konštrukciou s vertikálnymi, vodorovnými a podlahovými prvkami z betónu (tab. 3).

Tab. 3: Päť budov s betónovou nosnou konštrukciou zoradených podľa výšky

ČĽR – Čínska ľudová republika, SAE – Spojené arabské emiráty
A – administratívna budova, H – hotel, O – obytná budova, P – predajne

Zo 102 najvyšších budov je 35 s oceľobetónovou kompozitnou alebo zmiešanou nosnou konštrukciou, pričom najvyššie sú na 1. až 5. mieste; 26 je s oceľovou nosnou konštrukciou, pričom najvyššia je na 6. mieste a 41 je s betónovou nosnou konštrukciou, pričom najvyššia je na 7. mieste celkového rebríčka [1].

Základným prvkom rámu budovy Tai-pej 101 sú oceľové superstĺpy siahajúce až po 90. podlažie. Stĺpy majú uzavretý prierez štvorcového a obdĺžnikového tvaru s maximálnymi rozmermi 2,4 × 3 m v spodných podlažiach. Až po 62. podlažie sú vyplnené betónom s pevnosťou 69 MPa. Hrúbky stien stĺpov sú od 50 mm do 80 mm. Šiestim zváračom pracujúcim súčasne, aby udržali v rovnováhe účinky zmrašťovania, trvalo vyhotovenie spoja stĺpa 14 hodín. Extrémne tuhý a pevný rám si vyžiadal použitie 107 000 ton ocele, vysokopevný betón tvoriaci výplň kľúčových oceľových stĺpov a zložitý hlboký základový systém.

Do roku 1965 sa používal prevažne betón s pevnosťou do 21 MPa. Postupne sa pevnosť betónu zvyšovala na 28 a 35 MPa, výnimočne 49 MPa. Sedemdesiate a osemdesiate roky sú pre betónové konštrukcie rokmi revolučných zmien. V roku 1981 sa použil na dve budovy v Chicagu betón s pevnosťou 76 MPa. Vzrástla potreba minimalizovať rozmery stĺpov v spodných podlažiach, a tým používania vysokopevného betónu (HSC – High Strength Concrete). Zvyšovanie pevnosti úzko súviselo s vývojom superplastifikátorov. Betón, pri ktorom sa okrem zvýšenia pevnosti aj zlepšia jeho vlastnosti, ako sú trvanlivosť, odolnosť proti korózii, húževnatosť, absorpcia energie a ďalšie, sa označuje ako vysokohodnotný betón (HPC – High Performance Concrete).

HPC je v podstate HSC s vylepšenou trvanlivosťou. Dôvodom toho, že betón čiastočne vytlačil oceľ v oblasti vertikálnych konštrukcií vysokých budov, sú jeho dobrá požiarna odolnosť, zvýšenie trvanlivosti a pokrok v technológii zhotovovania vysokých betónových konštrukcií. Pri dvojičkách Petronas Towers sa použil betón so zaručenou pevnosťou 80 MPa (pri kontrolných skúškach dosahoval 100 MPa) a bez medziskládky sa potrubím dlhým 500 m dopravoval až do výšky 380 m [2]. Pri výstavbe najvyššej betónovej budovy – Trump International Hotel & Tower, Chicago (tab. 3) prvýkrát použili samozhutniteľný betón s pevnosťou 110 MPa, ktorý sa pumpoval až do výšky 200 m. Bolo to možné vďaka čerpadlu Putzmeister s výkonom 680 konských síl, ktorým sa dopravoval tekutý betón v množstve 2 700 kg/min. Trump International Hotel & Tower je zároveň najvyššou obytnou budovou sveta.

Predpokladá sa, že v r. 2020 by najvyššia budova mohla dosiahnuť výšku až 1 km. Jedným z projektov takejto budovy je Nakheel Tower v Dubaji, v Spojených arabských emirátoch. Pri tejto budove sa predpokladá použitie betónu s pevnosťou vyššou ako 100 MPa a s modulom pružnosti E s hodnotou takmer 50 000 MPa.

Najväčšími staviteľmi supervysokých budov v súčasnosti sú Čína a krajiny Blízkeho východu. Vysokou koncentráciou vysokých budov vyniká najmä Dubaj (tab. 4).

Tab. 4: Supervysoké budovy (s výškou viac ako 300 m) v regiónoch

Hongkong má viac budov s výškou viac ako 100 m ako štyri mestá nasledujúce za ním spolu (tab. 5). Má tiež najväčší pomer počtu vysokých budov k počtu obyvateľov.

Výška nie je jediným parametrom, na základe ktorého sa hodnotia vysoké budovy. Rada pre vysoké budovy a mestské prostredie (CTBUH) tento rok už po ôsmy raz udelila prestížne ocenenie Celosvetovo najlepšia vysoká budova za rok 2009. Získal ju komplex vysokých budov Linked Hybrid postavený v čínskom Pekingu.

Tento komplex budov získal súčasne aj ďalšie ocenenie Najlepšia vysoká budova v Ázii a Austrálii za rok 2009. V roku 2008 pri 7. udeľovaní týchto prestížnych cien oba tieto tituly získala budova Shanghai World Financial Center v čínskom Šanghaji.

Tab. 5: Mestá s budovami vyššími ako 100 m (odhad pre r. 2010)

Prof. Ing. Ivan Baláž, PhD.
Foto: autor

Autor pôsobí na Katedre kovových a drevených konštrukcií Stavebnej fakulty STU v Bratislave.

Literatúra
1. BALÁŽ, I.: Konštrukčné systémy vysokých budov. Eurostav č. 2, 2005, s 18 – 21.
2. BALÁŽ, I.: Vysoké stavby. Stavebnícka ročenka 2003. JAGA, Bratislava 2002, s. 271 – 280.

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.