Какой предел высоты для здания, построенного на Земле, с точки зрения прочности материалов?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
24
6 ответов
Поделиться

Точный ответ требует довольно сложных расчётов, но очень грубо прикинуть можно.

Прочность бетона на сжатие сильно зависит от его марки. Наилучшие, насколько могу судить по выдаче гугла, выдерживают давление до 100-200 МПа, пусть будет 200.

Давление - это сила давления делённая на площадь основания. А сила давления - это масса здания помноженная на ускорение свободного падения (для грубой оценки будем считать его равным 10 Н/кг).

Массу можно оценить как произведение средней плотности на объём. При делении объёма здания на площадь его основания мы грубо получим высоту здания. Если выразить её через другие величины то получим, что высота пропорциональна прочности, и обратно пропорциональна средней плотности и ускорению свободного падения.

Самое сложное - это оценить без расчётов среднюю плотность, потому что очевидно выгоднее строить максимально полые конструкции, оставляя ровно столько материала, сколько необходимо, чтобы здание не разрушилось. Поскольку мы проводим грубую оценку, я предположу, что заполнить материалом надо, скажем, только 10% здания, тогда при плотности бетона около 2000 кг/куб. м, средняя плотность здания составит около 200 кг/куб. м.

Теперь у нас всё есть, чтобы оценить максимальную высоту:

высота = 200 МПа / 200 кг/куб. м / 10 Н/кг

Если произвести несложные вычисления, получим величину около 100 км. Для сравнения, самое высокое здание Бурдж-Халифа имеет высоту меньше 1 км.

Мы, однако, учли только прочность на сжатие. Возможно, более серьёзной проблемой будет искривление под действием ветра - так называемый парусный эффект.

110

Я думаю, что основную проблему составит не конструкция здания и её самонесущая способность, а скорее доставка материала на такую высоту и конечно проблема разряжённости атмосферы (низкие давление и температура).

Т.е. бетон к примеру не сможет схватиться на таких высотах из-за того, что вода будет кристаллизоваться а газы расширять и у вас из привычного нам тяжёлого бетона будет получаться материал похожий на пеноблоки.

+23
Ответить

Проще считать не несущую способность конструкции, а ту же способность грунта под фундаментом. Самый надежный это скалистый грунт, но и у него есть пределы прочности. 100км на мой взгляд слишком преувеличены, хотя я могу и ошибаться

0
Ответить

По вашим расчетам здание может быть только в форме батона колбасы ? А если рассчитать пирамидальную форму?? Эх, все пересчитывать придется(

Казбек Утеев, а вы то есть не рассматривали вариант, что готовые блоки могут "схватываться" необязательно на высоте, их можно подготовить на земле ? Ага

+2
Ответить
Ещё 3 комментария

Basile Golenev, а вы можете себе представить размеры основания для здания пирамидальной формы, высотой в 100км?

+1
Ответить

У Бурж-Халифы каркас из стальных балок. Если бы был бетонным, здание бы давно уже просело

0
Ответить

вообще несущая способность бетона это далеко не главный показатель, одним из важнейших "пунктов" здесь будет постоянно увеличивающийся с высотой момент от ветровой нагрузки; прочность конструкций и их доставку всегда можно решить, а вот прочность грунтов и фундаментов под такое здание достаточно сложно, и это далеко не все ограничения. 

0
Ответить
Прокомментировать

Вообще при строительстве небоскребов прочность на сжатие - самая маленькая из проблем. У высоких зданий достаточно своих специфических неприятностей - к примеру то, что небоскреб работает как стержень - с одной стороны солнце, с другой тень - и стержень начинает изгибаться из-за неравномерного расширения материалов. Плюс к этому ветровая нагрузка, причем разная на разных высотах, динамические нагрузки от работы технических систем - и прочность на сжатие сильно теряет свое значение в ряду конструктивных проблем.

96

И где ответ на вопрос?

+10
Ответить

вы перечислили проблемы, но не ответили на вопрос

+3
Ответить
Прокомментировать

Ответ Кириллу Воронцову. Я - проектировщик строительных конструкций. Стаж 55 лет. На Ваш вопрос ответить однозначно не могу. Предельная максимальная высота зданий зависит не только от материала сооружения, но и от многих других параметров и условий. Естественно, что деревянное здание будет иметь наименьшую высоту, затем - здание из кирпича, монолитного железобетона и, наконец, здание каркасное. Каркас проектируется из металлических конструкций. Параметры, от которых зависит предельная высота - это размеры здания в плане, их "начинка" внутренними, несущими стенами. Условия, от которых в очень большой степени зависит прочность и надёжность здания при определении его максимальной высоты - грунты под фундаментом здания, ветровые условия, сейсмичность района. Так же различны и значения "полезной нагрузки" : жильцы и мебель - для жилого дома, станки, к примеру, для здания производственного. Работа инженера - строителя тем и интересна, что требует в каждом отдельном случае индивидуального решения. Если получите от кого-то конкретный ответ, поделитесь им. Под конец хочу сказать: если у Вас возник такой вопрос, и Вы ещё не определились с выбором профессии, то поступайте в Строительный институт. Не пожалеете. Наталья.

44
Прокомментировать
Читать ещё 3 ответа
Ответить