Architekti slavných budov zůstávají v paměti. Inženýři za nimi, lidé, kteří přeměnili jejich návrhy ve skutečnost, však často zůstávají opomenuti. Přitom si zaslouží minimálně tolik uznání jako tvůrci známých staveb. Jednoho takového inženýra vám dnes chceme představit: Fazlur Rahman Khan.
Mrakodrapy: Ne bez Fazlura Rahmana Khana
Pravděpodobně jste už někdy všichni byli ve velkoměstě. Možná v jednom dokonce sami žijete. Pak to jistě znáte: moderní skleněné fasády, které nemají směrem vzhůru konce. Jako by se giganti z oceli a skla nekonečně vzpínali k nebi.
Mrakodrapy už dávno patří k městskému obrazu, jsou zcela samozřejmé. Umožnil je muž, o kterém jste možná ještě nikdy neslyšeli: Fazlur Rahman Khan. Jako jeden z nejdůležitějších stavebních inženýrů 20. století zrevolucionizoval výstavbu výškových budov a učinil slavné stavby jako Burdž Chalífa vůbec možnými.
Fazlur Rahman Khan: Když výškové budovy narazily na své hranice
V 50. a 60. letech bylo budování výškových budov víc než jen vytváření obytného prostoru. Zvláště vysoká stavba znamenala především prestiž: pro její tvůrce i pro dané město. Každá metropole, která si na sobě zakládala, chtěla mít ve svém vlastnictví alespoň jednu mimořádně vysokou budovu.
Tehdejší stavební metody na to však nestačily. Materiálové náklady byly příliš vysoké, vlastní hmotnost se zdála být příliš velká. K tomu přibývaly zatížení větrem nebo zemětřesením, která nebyla jen obtížně vyrovnatelná, ale vyžadovala vysoce komplexní výpočty. Připomeňme si: statický software, který by něco takového počítal, tehdy ještě neexistoval. Obvyklá ocelová rámová konstrukce se postupně stávala neefektivní.
Ve výstavbě výškových budov tedy existovaly problémy, a nebyly vůbec malé. Především zatížení větrem ukázalo výškovým budovám jejich hranice. Čím vyšší budova, tím větší síly větru působí horizontálně a z boku na konstrukci. Jednou z výškových budov, u nichž se problémem staly zejména boční větry, bylo například Citigroup Center v New Yorku. Pokud se o tom chcete dočíst více, najdete článek zde: Citigroup Center: Panika, utajování a hurikán .
Fazlur Rahman Khan: Inovace mrakodrapů
Fazlur Rahman Khan se narodil na území dnešního Bangladéše a studoval stavební inženýrství na Indian Institute of Engineering Science and Technology v Shibpuru. Poté získal svůj bakalářský titul ve stavebním inženýrství na Bangladesh University of Engineering and Technology.
Díky podpoře dvou stipendií mohl Fazlur Rahman Khan v roce 1952 odcestovat do Spojených států. Tam studoval na University of Illinois a během tří let získal dva magisterské tituly – jeden v konstrukční statice a jeden v teoretické a aplikované mechanice. Následoval doktorát v konstrukční statice. Docela působivé, že?
Malý fun fact na okraj: svůj první mrakodrap viděl Fazlur Rahman Khan až ve 21 letech. Ve svém rodném městě totiž nebyla žádná budova vyšší než tři podlaží. Vstupovat v USA do budov střední výšky – z dnešního pohledu – muselo pro něj být vzrušující: nejen něco zcela nového, ale také obrovský zdroj inspirace.
Fazlur Rahman Khan a systém Tube
Po získání svých titulů začal Fazlur Rahman Khan pracovat v architektonické kanceláři Skidmore, Owings & Merrill (SOM) v Chicagu. O jedenáct let později se tam dokonce stal partnerem. Zatímco architekti jeho kanceláře, například Bruce Graham, navrhovali budovy, on přemýšlel o tom, jak by bylo možné vyřešit problém moderní výstavby výškových budov.
Hlavním problémem byl materiál a jeho vlastní hmotnost. Stavět do výšky bylo naprosto neefektivní a drahé. Abychom vám to názorně přiblížili, podívejme se stručně na to, jak se do té doby stavělo, pokud šlo o co nejvyšší budovy.
Klasika: ocelový rám („skeletová konstrukce“)
Klasikou do té doby byla ocelová rámová konstrukce, nazývaná také skeletová konstrukce. Název už mnoho napovídá: jednalo se o skelet pro pozdější budovu, hustou síť ocelových sloupů a nosníků.
Zatížení působící na stavbu jsou uvnitř přenášena právě tímto skeletem. Fasáda je přitom pouze obálka, která se následně připojuje. Problém: od určité výšky se vítr stává velkým rizikem. Vytváří totiž kmitání, ohyb a způsobuje, že celá budova působí jako obrovská páka.
Jediným řešením bylo zabudovat silnější ocelové nosníky, více sloupů a hustší rastr ocelové sítě. Zde se však objevoval hlavní problém výškových budov té doby: byly příliš těžké a příliš drahé. Vyšší materiálové náklady, nepraktické vnitřní prostory kvůli příliš mnoha sloupům, a tím i nepružné, špatně využitelné půdorysy.
Stručně řečeno: systém pro velké výšky prostě nebyl dostatečně efektivní a rychle narážel na své hranice. Fazlur Rahman Khan si položil zásadní otázku: Proč se nosná konstrukce nachází uvnitř, když by přece byla mnohem užitečnější zvenčí? Pojďme se na to podívat blíže!
Inovace Fazlura Rahmana Khana: systém Tube
Fazlur Rahman Khan navrhl zcela nový koncept: budova se sama stává nosnou konstrukcí. Dobře, úplně nové to nebylo, protože inspiraci pro to získal přímo z přírody své vlasti. Jedním z nejčastějších rostlinných druhů je tam bambus. A ten roste v dutých trubicích, které jsou do sebe zasunuty.
Celá nosná konstrukce je zde sama obálka! A tento princip Fazlur Rahman Khan přenesl na výškové budovy. Jeho přístup vycházel z hustě rozmístěných svislých sloupů, které byly propojeny vodorovnými nosníky. Tím vznikla tuhá vnější skořápka, která přenáší většinu zatížení a odvádí je dolů.
Díky této inovaci Fazlura Rahmana Khana potřebovaly výškové budovy uvnitř výrazně méně nosných prvků. Tím vznikly velké volné plochy, které známe například jako typické open space kanceláře ve centrech měst.
Nosný systém Fazlura Rahmana Khana se už nesoustředil dovnitř, ale ven. To přineslo značnou stabilitu, protože budovy byly výrazně odolnější vůči kmitání a ohybu. A netrvalo dlouho, než mohl svou teorii uvést do praxe.
Fazlur Rahman Khan: Jeho nejslavnější budovy
Jeho první budovou s trubkovou konstrukcí byl Chestnut De-Witt Apartment Building. Kromě toho spolupracoval na návrhu John Hancock Center s 100 podlažími. Jeho dobrá pověst v odborných kruzích mu brzy přinesla přezdívky „Einstein stavebního inženýrství“ a „největší stavební inženýr 20. století“.
Jeho mistrovským dílem však byl Sears Tower v Chicagu se 110 podlažími. Později byl přejmenován na Willis Tower a v letech 1973 až 1998 byl nejvyšší budovou světa. Bez inovativního trubicového systému Fazlura Rahmana Khana by tyto stavby vůbec nebylo možné realizovat.
Díky systému Tube mohly budovy dosahovat obrovských výšek, aniž by ztratily na konstrukční stabilitě. K tomu se přidala i efektivní stavební metoda, která se projevila zejména nižšími stavebními náklady a menší spotřebou materiálu. Tím Fazlur Rahman Khan stanovil nová měřítka ve výstavbě výškových budov po celém světě.
Fazlur Rahman Khan: Pionýr CAD
Nejen v oblasti stavebních systémů byl Fazlur Rahman Khan skutečným průkopníkem, který vždy hledal způsoby, jak budovy navrhovat efektivněji. V 70. letech přišly na trh první skutečně použitelná statická analýza pro počítače: zrod statického softwaru.
SOM, architektonická kancelář, v níž byl Fazlur Rahman Khan partnerem, se stala jednou z prvních, která se tím konkrétně zabývala. Byli to Graham a Khan, kteří své partnery přesvědčili, aby si pořídili mainframe počítač. Novým technologiím se stavebnictví již tehdy spíše stavělo skepticky. Jejich partneři však souhlasili a Khan začal programovat systém pro výpočet rovnic pro návrh nosných konstrukcí. Tím vykonal skutečnou průkopnickou práci pro celé odvětví.
Závěr: Odkaz Fazlura Rahmana Khana
Fazlur Rahman Khan zemřel ve věku 52 let na následky infarktu. Jeho inovativní způsob výstavby výškových budov však dodnes výrazně ovlivňuje to, jak stavíme. Mrakodrapy jako Burdž Chalífa nebo One World Trade Center vycházejí z jeho práce.
Bez Tube systému Fazlura Rahmana Khana by takové stavby v této podobě byly stěží možné. Přestože ve odborných kruzích požívá velké uznání – a platí to dodnes – jeho jméno je veřejnosti téměř neznámé. Inženýři ostatně pracují spíše v pozadí.
Jisté je: Fazlur Rahman Khan trvale změnil naše stavebnictví. Daroval nám stavební systém, který teprve umožnil moderní panoramata měst, jak je vidíme na nesčetných fotografiích. Možná na to příště pomyslíte, až se ve velkoměstě podíváte vzhůru a budete obdivovat, jak se čistá modrá obloha odráží ve fasádě mrakodrapu. Právě tato fasáda nese celou budovu.
