S mrakodrapy to v 50. letech minulého století vypadalo bledě. Ne tedy že by k překonání mety, kterou svými 381 metry výšky nastavil v roce 1931 dokončený Empire State Building, chyběla vůle. Ale kromě té vůle se to jevilo být nepraktické a zbytečné.
Proč? Konvenční přístup ke stavbě totiž předznamenával jasně daná omezení.
V krátkosti: Čím vyšší je zamýšlená budova, tím větší zatížení bude působit na základ. Vysoká budova musí rovněž odolávat síle větru, a tato síla – směrem dolů a do stran – tak proměňuje konstrukci mrakodrapu v jednu velkou hádanku bez řešení. K udržení super vysoké budovy je totiž zapotřebí spousta oceli a betonu, a všechen tento integrovaný materiál zmenšuje prostor uvnitř. Vyšší patra se tak mění na úzké labyrinty tmavých chodeb, které umenšují rozlohu užitné plochy.
Pokud ale nemáte dostatečnou podlahovou plochu, co můžete nabídnout k prodeji? Pak vlastně pozbývá smysl stavět vysoké budovy. Jen rekord ve výšce jejich existenci racionálně neopodstatňuje.
Dilema zbytečného růstu
Ostatně to, že mezi spotřebou materiálu a výškou mrakodrapu, existuje nerovnoměrný – respektive exponenciální vztah – popsal a doložil před více než šedesáti lety geniální bangladéšsko-americký architekt, Fazlur Rahman Khan.
Propočítal, že zdvojnásobení průměrné výšky budovy si říká o ztrojnásobení množství potřebných konstrukčních materiálů. Jako matematická úloha anebo pikantní hříčka do lekcí stavební techniky je to jistě podnětné. Už proto, že Khan až do svých jednadvaceti let nikdy neviděl budovu s více než třemi podlažími. V jeho rodné Dháce se tehdy do výšek, kvůli zemětřesením, sesuvům půdy, záplavám a nedostatečné stavební technice nestavělo.
Změna prostředí mu zjevně prospěla, protože po příchodu do Států – na Univerzitě v Illinois – dokáže složit závěrečné zkoušky ze dvou titulů v oborech architektury, a netrvá mu to ani tři léta. Má víc než mimořádné matematické nadání, a v oblasti stavebního inženýrství působí jako zjevení. Jistě mu pomohlo i to, že se k jeho učitelům počítaly takové kapacity, jako Hardy Cross. Tvůrce metody rozložení momentu pro statickou analýzu staticky neurčitých konstrukcí.
Společně si „notovali“ v tom, že plány budov je třeba vnitřně procítit – pochopit, čím budou procházet a jak na to budou reagovat – ještě než se poprvé na stavební parcele kopne do země. Khan to nazýval konstrukční empatií. „V duchu si představuji, jak je budova namáhána, zatěžována a kroucena,“ popisoval. A hájil svou víru v to, že by chytře vystavěné budovy měly umět taková napětí absorbovat.
„Pokud vás někdo strčí do hrudníku, jen samotná žebra vám nezabrání v pádu,“ říkal. „Ale sevře se vám břicho, lýtka se vzpřimují a paty se zaryjí do země. Všechny tyto části fungují ve vzájemné souhře. Totéž platí pro mrakodrapy.“
Znělo to názorně, pochopitelně. Ale ve vztahu k super-vysokým budovám pořád ještě dost vzdáleně a odtažitě. Jenže zrovna jednu takovou super-vysokou budovu v roce 1965 měl, tehdy teprve pětatřicetiletý Fazlur Khan, navrhnout.
Zdroj: Adobestock – aerial_views
Zakázka, jakou svět neviděl
Kluk, který si v Bangladéši hrál s blátem a kamením, teď měl v Chicagu připravit realizaci druhé nejvyšší budovy světa. Stopatrové John Hancock Center.
Své si k tomu řekli snad všichni. Dráždil nejen neamerický původ architekta, nebo to, že prý byl v ateliéru Skidmore, Owings & Merrill (SOM) protěžovaným inženýrem. Jak jinak by se po deseti letech praxe takový holobrádek mohl ujmout tak kapitální zakázky? Ve hře, respektive v ohrožení, nebyla jen dobrá reputace firmy, ale i projekt ohodnocený v nákladech na 100 milionů dolarů.
Zkázu tomu ambicióznímu projektu předvídala i Jeane Dixonová, astroložka, která předpověděla atentát na Kennedyho. Khan přitom, snad pro své mládí, vůbec nenaplňoval stereotypní představy o tom, jak vypadá vážený architekt. Byl chicagskou celebritou, hvězdou večírků, oblíbeným společníkem krásných žen. Z čehož pochopitelně plynuly další společenské kontroverze.
Asi nejvíc jeho konkurenty a kolegy z profese ale deptala technická podstata jím navrženého řešení. Tvrdil, že ekonomicky nejúspornější a přitom strukturálně nejstabilnější řešení super-vysoké budovy nabývá modelu, která není nepodobný bambusovému stvolu. Dutá konstrukce, kterou by staticky nepodporoval vnitřní betonový rošt, ale vertikální odolnost by jí propůjčila její fasáda.
Fungovalo to sice v praxi, jak šlo vidět u dvaačtyřicet podlaží vysoké apartmánové budovy Dewitt-Chestnut. Ale tomu, že by něco jen vzdáleně podobného mohlo dávat funkční smysl u stovky podlaží John Hancock Center, se zdráhali uvěřit.
Svým způsobem se zdráhal uvěřit i Khan, protože k bezpečnému dosažení stavební výšky 344 metrů – kam měla sahat obytná podlaží kolosu na 875 North Michigan Avenue – bylo skutečně zapotřebí „něco“ navíc.
Přenést zpevnění z nitra ven
To něco, podporující původní tubulární design, pak byly vnější zpevňující konstrukce, exoskelet sestavený do podoby ohromných X na fasádě. Jak to mělo fungovat?
Tubulární systém je konstrukcí, která udržuje budovu ve vzpřímené poloze, a stabilizuje ji vůči zatížení větrem. Vzpěry, ony úhlopříčné výztuhy ve fasádě, pak umožňují zvýšení odolnosti konstrukce, aniž by byl stabilizační výplní zahlcen vnitřní půdorys.
Háček byl v tom, že se tomu zdráhali uvěřit jeho šéfové – přeci jen, šlo o zakázku století – a strach z novoty měli rovněž investoři.
S nadřízenými ale Khan nesmlouval. Navrhl jim buď kompletní realizaci podle svého návrhu, anebo výpověď. Investory pak přesvědčil nadvakrát. Jednak tím, že zatížení a stabilitu jím navržené konstrukce nechal propočítat s pomocí počítačů – tehdy to byla hi-tech novinka – a podruhé tím, že ji před nimi na modelu v měřítku demonstroval v chicagském Muzeu vědy a techniky. Obojí potvrdilo, že návrh John Hancock Center stojí o pětadvacet procent nad příslušnými limity, a nebude mít s vychylováním se větrem problémy.
K oslavám ale bylo pořád ještě daleko.
Chicago totiž už od svého založení stojí na podmáčené bažinaté půdě, která mnoho opory pro odvážné stavby nenabízí. A pokud šlo o samotnou stavební parcelu, ta byla ještě méně stabilní. Původně totiž byla malým jezerem, jež bylo později vysušeno, a stala se z něj městská skládka.
Právě tady byl ukládán největší díl popela a suti po Velkém požáru města v roce 1871. Khan to kriticky zhodnotil tak, že podloží v těchto místech není ani tak želé, jako spíše polévka. A znovu přišel s řešením, které projekt zachránilo. Tak, jako se stavělo na písčinách a v bažinách, i tady budou zapotřebí základy „podložit“. Jen ne tedy dubovými kůly, ale zanořenými železobetonovými hranoly. Caissons, kesony.
Jeden takový měl hrany široké 2,4 metrů, a dohromady jich bylo sedmapadesát. To aby unesly zátěž 46 000 tun ocelové konstrukce. A aby skutečně v tom nejistém podloží fungovaly, bylo je potřeba dostat do hloubky šedesáti metrů.
Stavba se potápí
Na papíře to tak nevyzní, ale i tohle byl v 60. letech světový rekord. Pojila se s tím další zásadní kolize. Jak se totiž při zakládání této konstrukce v roce 1966 bohužel potvrdilo, jeden z kesonů se začal „potápět“. Přesněji řečeno, poklesl o dva centimetry. Vypadalo to, že nestabilní podloží města zkrátka projektu nepřeje.
Architekt ale nalezl – poměrně rychle – příčinu. Stálo za tím, že při zakládání těch kesonů dál probíhaly další stavební práce. Beton tak nemohl náležitě vyzrát a sesedal a posouval se do strany otřesy na povrchu. Chyba byla odstraněna a podklady byly propříště zakládány jednotlivě.
Dokončení stavby to pochopitelně oddálilo o šest měsíců proti termínům a víc prodražilo.
V roce 1969 byla nicméně slavně dokončena. Byť tedy o rok dříve, ve fázi hrubé stavby, byla druhá nejvyšší na světě po Empire State Building, stříbrnou pozici jí před nosem „vyfoukla“ Sears-Willis Tower. Dnes je John Hancock Center čtvrtým nejvyšším mrakodrapem v Chicagu a třináctým co do velikosti v USA.
V celosvětovém žebříčku už tolik nezáří, byť spadá do první stovky. Chicago jej ale považuje za ikonickou stavbu, a právem si je na ní hrdé. Už proto, že jí architekt Fazlur Rahman Khan demonstroval nové možnosti při stavbě mrakodrapů. V padesátých a z kraje šedesátých let totiž nedávaly takové stavby ekonomicky ani racionálně smysl. Byly nepraktické, zbytečné.
On ale ideu super-vysokých budov zachránil. Na základě jeho designu dnes mohou vznikat díla, sahající až do nebes.
Sdílet / hodnotit tento článek