Höghustyper i världen

Detaljprojekteringen av Karlatornets stabiliserande system är i full gång och vi tänkte passa på att gå igenom några av de konstruktionstyper som använts i höghus genom åren. Men för att förstå vad som är speciellt med höghus ur ett konstruktionsperspektiv tar vi först ett steg tillbaka och tittar på vad som styr konstruktionen i ett höghus.

Laster som verkar på ett höghus

Alla byggnader måste konstrueras för att kunna motstå både vertikala och horisontella laster. Vertikala laster kan vara egentyngd, personlaster eller snölaster medan horisontella laster ofta är vind- eller jordbävningslaster. I de flesta ”vanliga” hus är de vertikala lasterna mest kritiska, medan det i höghus, trots de stora vertikala lasterna, ofta är vindlasterna som är svårast för konstruktörerna att lösa.

Det beror på att momentet från vindlasten ökar kvadratiskt med höjden, medan de vertikala lasterna bara ökar ungefär linjärt. Det gör att ju högre byggnaden blir, desto större andel av konstruktionen behöver användas för vindlasten. Effekten illustreras i diagrammet från Tall Building Structures, Analysis and Design (Stafford Smith & Coull, 1991).

Några vanliga konstruktionstyper

Vi går vidare och tittar på några vanliga konstruktionstyper för höghus.

Från vänster: Stabiliserande kärna, stabiliserande kärna med utriggare, ramverk i fasad, fackverk i fasad, stabiliserande kärna med strävpelare.

I måttligt höga hus räcker det ofta med en stabiliserande kärna i betong. Kärnan placeras lämpligtvis kring trapphus och hissar i mitten av huset. Ju större kärnan är, desto stabilare blir den. Ett exempel på den här byggnadstypen är Gothia Towers i Göteborg, även om tornen också har rumsavskiljande betongväggar som ytterligare bidrar till stabiliteten. Är man nyfiken kan man passa på att kika lite på konstruktionen när man är på besök i tornen. Kärnan är ganska osymmetrisk, kan
ni se åt vilket håll den är styvare respektive svagare?

När huset blir högre än ungefär hundra meter börjar det bli svårt att lösa stabiliteten med endast en betongkärna. Ett alternativ är då att lägga till så kallade ”utriggare”. De är styva balkar på ett eller flera våningsplan som fördelar ut en del av momentet till pelare i fasaden så att kärnan inte behöver klara all last själv. Karlatornet tillhör denna byggnadstyp.

I ännu högre hus behöver man gå ett steg till och skala upp ”kärnan” så att det stabiliserande systemet hamnar i fasad (större kärna - stabilare byggnad, kommer ni ihåg?). Ett problem med denna byggnadstyp är att man vill ha fönster i fasaden, vilka
försvagar konstruktionen. Antingen kan man välja att använda ett ramsystem där fönstren blir ganska små, som i de gamla World Trade Center-tornen i New York, eller så förstärker man fasaden med diagonaler så att den fungerar som ett fackverk (John Hancock Building).

“John Hancock Center June 6 08 sunlight“
By Golbez (Own work) CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) or GFDL

De allra högsta husen idag är byggda med ett system där man förstärker kärnan med strävpelare, alltså ”vingar” som sticker ut från kärnan och stödjer upp den åt olika håll. Burj Khalifa i Dubai är byggd på detta sätt. Strävpelare är ett konstruktionselement som tidigare använts för att stödja väggar i till exempel kyrkor av sten och murverk. Det kan vara intressant att tänka på nästa gång man går förbi den typen av kyrka att Burj Khalifa bygger på precis samma princip, fast i större skala.

Håll utkik efter nästa artikel i vår serie om Karlatornet. Skulle hela Sveriges befolkning lägga varsitt mjölkpaket i en hög skulle den högen väga lika mycket som denna massiva betongvolym som används till… ja vadå? Det får ni läsa om snart!