2. BUDYNKI, BUDOWLE INŻYNIERSKIE. FUNKCJE UŻYTKOWE, WYTRZYMAŁOŚCIOWE I OCHRONNE
2.1. Najwyższe budynki świata
Stawiane są tam gdzie cena nieruchomości jest wysoka, ziemia jest droga i możliwa jest tylko rozbudowa ku górze. Poniżej pokazano kilka najwyższych i najsłynniejszych budynków zrealizowanych w ostatnich kilkunastu latach. Najwyższe dotychczas wzniesione budynki nosiły nazwy firm. Są to Sears Tower, Worid Trade Center, (uległ zniszczeniu po zamachu terrorystycznym na New York 11.IX.2001) Empire State Building, Petronas Towers. Wieże Petronasu. W stolicy Malezji Kauala Lumpur .wysokość 452 metry Twórca budynków(architekt Cezar Peli). Konstruktorem jest Charles Torlon. Podstawę wieży stanowiły dwa skrzyżowane kwadraty (motyw islamski). Konstrukcja budynku składała się z trzonu żelbetowego i z powłoki ze stali nierdzewnej Przy budowie pracowało 7000 osób. Wieże Petronasu połączone są 60 metrowym łącznikiem na wysokości 42 piętra (waga 750 ton). . (Budynek posadowiono na fundamentach o objętości 13 000 m3Fundamenty wylewano przez 3 doby). Na 82 piętrach pracuje 10 tysięcy ludzi. Każda z wież posiada 200 000 m2 powierzchni użytkowej.
Empire State Building w Manhatanie. Jeden z najwyższych budynków świata. 102 piętra, wysokość bez masztu 381 metrów, z masztem 448 metrów. Budynek o konstrukcji klasycznej ze stali. Zbudowany z tak dużym zapasem wytrzymałości, że istnieje opinia, że można by na nim nadbudować dalsze 100 pięter i konstrukcja nie uległaby żadnym uszkodzeniom. Budowę ukończono 1931 roku. Wychylenia iglicy dochodzą do 60 cm. W budynku pracuje 25 tysięcy ludzi
Po okresie wznoszenia drapaczy chmur nastał okres wznoszenia budynków o szkielecie lżejszym. Są to budynki prostokątne (pudełka) ze szkła i stali i betonu o wiele bardziej wiotkie, ale znacznie tańsze. Budynki te osiągają wysokości do 60 m. Epokę takich budynków zapoczątkował w 1977 r w Nowym Yorku City Core Center mający 59 pięter. Ponieważ budynki te cechują się małą sztywnością, w celu ograniczenia wychyleń są dociążane przeciwwagą ruchomą umieszczaną na dachu budynku
. Mondalay Bay (Las Vegas Wysokość 135 metrów, 42 piętra. Posiada 3750 pokoi. Koszt budynku wyniósł l miliard dolarów.
Obecnie jest budowane Centrum Finansowe w Szanghaju, zaprojektowane przez Wiliama Pedersona, którego wysokość ma osiągnąć 600 m.Są projektowane budynki o wysokości 750 metrów. Jednak brak pieniędzy nie pozwala na ich realizacje
Największe budowle mostowe świata
Most zapewnia bezpieczne przejście nad niedostępnym terenem Mosty wzbudzają najgorętsze uczucia. Są majstersztykiem sztuki inżynierskiej. Mosty o dużej rozpiętości pojedynczego przęsła mają konstrukcje łukową lub wiszącą. Jezdnia mostu łukowego jest oparta na łuku poprzez słupki. Łuk jest wzniesiony pod jezdnią. Opory łuku znajdują się na brzegach przeszkody, zwornik podpiera konstrukcje pomostu w środku rozpiętości przęsła. Jezdnia mostu wiszącego jest podtrzymywana przez stalowe wieszaki. Wieszaki są podwieszone do lin nośnych. Liny nośne zakotwione są w wieżach (pylonach). W przypadku, kiedy wieszaki do których podwieszony jest pomost są umocowane bezpośrednio do pylonów (są ukośne) to taki most nazywa się mostem wantowym (linowym). Jest stosowana metoda wykorzystywania konstrukcji wantowej do budowy mostów betonowych łukowych. Most łukowy budowany jest przy pomocy ruchomych deskowań ślizgowych. Ruchome formy ślizgowe są podwieszone poprzez ukośne wieszaki do tymczasowych pylonów. Podczas powstawania kolejnego fragmentu łuku, w formie układa się zbrojenie a następnie wlewa się beton. Po związaniu betonu prowadnice zostają rozluźnione i forma zostaje wysunięta o długość następnego fragmentu (np. 8 m.). Proces zaczyna się od początku. Każdy odcinek jest złączony z poprzednim. Robotnicy ustawiają formę ręcznie korzystając z wciągarki umieszczonej na przeciwległym brzegu. Ciężar form dochodzi do 30 t.
most Brooklińsh w Nowy Jorku Pierwszym mostem wiszącym o dużej rozpiętości (500 m.) wybudowany w 1883 r. Jezdnia mostu jest wysoką kratownicą ze stali. Pylony wykonane są z elementów murowych i stali.
most nad zatoką Ford w Szkocji (501 m.) Najsłynniejszym mostem wspornikowym Jest to most bardzo kosztowny, ciężki ale bardzo solidnie zbudowany w 1907 r.
most wspornikowy w Quibek uległ katastrofie. Chociaż odbudowano most wspornikowy o rozpiętości 549 m., zawalenie się mostu pierwszego zachwiało zaufanie do mostów wspornikowych
most Jerzego Waszyngtona na Manhatanie wybudowany w 1931 r. Pylony mostu wysokie bez elementów murowych. Jezdnia była dość cienka. Most był wrażliwy na wstrząsy i wiatr, jednakże nie zawiódł. most wiszący
Golden Gate w San Francisko. W 1937 roku wybudowano słynny most wiszący o rozpiętości 1230 m. Pomost był cienki ale szeroki. Pylony o wysokości 221 m Wytrzymał trzęsienia Ziemi. Jest starannie eksploatowany i wzmacniany.
most wiszący nad cieśniną Takoma w stanie Waszyngton posiadał cienki pomost i wąską jezdnie (2 pasy) Belkę pomostową wykonano z blachownie a nie z kratową. Kratownice przepuszczają wiatr. Skrzynkowy pomost zachowywał się jak skrzydło samolotu i unosił się nawet przy słabym wietrze. Miejscowi nazywali go „galopująca Gerta". Drgania mostu doprowadziły do jego zniszczenia. Wybudowany w 1940 roku trzeci co do rozpiętości
Akaszi Keiko Most wiszący o największej rozpiętości zbudowano w latach 1986-1998 w Japonii. Most łączy Cobe z wyspą Ałaj. Wybudowany jest nad cieśniną Akaszi Ma długość 4 km, a rozpiętość przęsła wynosi 1956 m. Wysokość pylonów wynosi 282 m. W Japonii są najtrudniejsze warunki klimatyczne. Wiatry do 200 km/godz. Opady roczne do 1500 mm. Most wybudowany jest nad uskokiem tektonicznym. Stąd konstruktorzy budować muszą bardzo solidnie. Most ten jest ciężki, ale wytrzymały i solidnie zbudowany. Kable lin są grube, pomost masywny. Belka podtrzymująca jezdnie jest kratownicą. Pomost waży około 100000 ton Most kosztował oficjalnie 4,5 miliarda dolarów, a wtajemniczeni twierdzą, że koszt przekroczył 9 miliardów dolarów USA. Na moście pobierana jest opłata 27 dolarów. Aby uniknąć dużych przemieszczeń od wiatru zainstalowano rezonansowe tłumniki bezwładnościowe, do tej pory instalowane jedynie na drapaczach chmur. Jako ciekawostkę można podać, że podczas trzęsienia Ziemi w Cobe 17 marca 1995 roku (zginęło 6 tyś. Ludzi), most był w stanie zakładania lin nośnych. Pylony i liny nie uległy zniszczeniu.
Mosty niskie są budowane jako belkowe o małej rozpiętości pojedynczych przęseł. Często takie mosty mają bardzo dużą całkowitą długość. Na przykład u wybrzeży Wirgini nad zatoką Czizebeg wybudowano most belkowy o długości 29 km. Most ten pomost z belek z betonu sprężonego. Koszt wybudowania 200 milionów dolarów.
Podstawowe funkcje wytrzymałościowe i użytkowe budowli
Budownictwo zajmuje się technologu wznoszenia obiektów budowlanych z uwzględnieniem czynników materiałowych, wytrzymałościowych, fizykalnych, normalizacyjnych, prawnych i zagadnień typizacji. Użytkowanie zrealizowanego obiektu budowlanego związane jest z jego konserwacją, pracami modernizacyjnymi, a w niektórych przypadkach także naprawami i wykonywaniem wzmocnień istniejącej konstrukcji obiektu. Budowa stanowi przedmiot powstały w wyniku działalności budowlanej, stanowiący skończoną całość użytkowi, wyodrębniony w przestrzeni i policzony z gruntem w sposób trwały. Do budowli zalicza się budowle inżynierskie i budynki. Budowlą inżynierska, nadziemna lub podziemna, służy produkcji przemysłowej, potrzebom komunikacji, transportu, łączności energetyki, gospodarki komunalnej, rolnictwa, budownictwa wodnego. Budynek ogranicza zamkniętą przestrzeń wydzieloną dla jej użytkowania dla określonych celów. Spełnienie tego, w powiązaniu ze względami estetycznymi, jest podstawowym zadaniem projektowania architektoniczno-budowlanego. Funkcja budynku na ogół określa jednocześnie poziom wymagań stawianych budynkowi w zakresie konstrukcji i osłaniania wnętrza od niepożądanych efektów zewnętrznych Spełnienie wymagań konstrukcyjnych budynku jako całości polega na zapewnieniu bezpiecznego przeniesienia wszelkiego rodzaju obciążeń i oddziaływań zewnętrznych. Spełnienie funkcji osłonowej polega na osłonięciu zamkniętej wewnętrznej budynku przestrzeni w sposób umożliwiający uzyskanie żądanych parametrów komfortu wewnętrznego, temperatury i wilgotności, spełnienie wymagań bezpieczeństwa przeciwpożarowego.
Rodzaje i wielkość obciążeń
Obciążenia są to siły zewnętrzne działające na poszczególne elementy lub ustroje budynku, np. dach, ścianę, strop, fundament, powodujące powstawanie w nich naprężeń i odkształceń. Rozróżnia się następujące rodzaje obciążeń:
e/ obciążenia stałe, b/ obciążenia zmienne /długotrwałe, krótkotrwałe, wyjątkowe/.Obciążenia stałe- obciążenia o stałym działaniu i niezmiennej wartości w czasie wznoszenia i użytkowania budowli, będące wynikiem własności fizycznych ustrojów budowlanych lub stałego oddziaływania środowisk. Obciążenia stałe to:- ciężar własny budowli,- oddziaływania niezmienne środowisk zewnętrznych stykających się stale z budowlą. Trwałość budynku jako całości i jego poszczególnych elementów jest ściśle związana z jakością wykonania i jakością użytkowanych materiałów. W miarę upływu czasu każdy budynek traci swe pierwotną wartość użytkowi na skutek starzenia się użytych materiałów oraz zużywania się fizycznego jego poszczególnych elementów wskutek eksploatacji. O trwałości budynku decyduje trwałość jego poszczególnych elementów składowych. W budynkach występują elementy, których trwałość przewyższa przewidywaną trwałość całego budynku. W normalnym okresie eksploatacji nie wymagaj one żadnych napraw. Występuje także elementy o mniejszej trwałości niż trwałość całego budynku, wymagające stopniowych napraw lub częściowej, a nawet całkowitej wymiany.