Insinöörit ja arkkitehdit ovat jo pitkään pohtineet, kuinka korkea pilvenpiirtäjä voisi teoriassa olla. Frank Lloyd Wright, jota pidetään kaikkien aikojen suurimpana amerikkalaisena arkkitehtina, suunnitteli 1 kilometriä korkean The Illinoisin tornin. Tämä torni oli tarkoitus rakentaa Chicagossa ja siinä on 1.73 tarinaa. Se on suunniteltu vuonna 528 ja se olisi todennäköisesti voitu rakentaa tuolloin, mutta suurella kustannuksella.
Rakennemateriaalit eivät ole ensisijainen rakennuksen korkeutta rajoittava tekijä. Erittäin korkeat rakennukset ovat usein kooltaan yllättävän kevyitä; loppujen lopuksi ne ovat enimmäkseen tyhjää tilaa. Teräs on riittävän luja kantamaan 6.2 km: n tai korkeampia rakenteita, kun taas edistyneet komposiitit voivat tukea rakennuksia, joiden pituus on vähintään 10 kilometriä.
Kolme ensisijaista pilvenpiirtäjän korkeuden rajoitusta ovat tuuli, hissit ja budjetti.
Korkeus vs. suurin tuulen nopeus taulukko näyttää läheltä seuraavaa, rauhallinen päivä lauhkealla alueella:
Korkeus
Suurin tuulen nopeus
2 1.24 km (XNUMX XNUMX mi)
22 mph
4 2.28 km (XNUMX XNUMX mi)
56 mph
6 4.52 km (XNUMX XNUMX mi)
90 mph
8 4.97 km (XNUMX XNUMX mi)
134 mph
10 6.21 km (XNUMX XNUMX mi)
179 mph
12 7.46 km (XNUMX XNUMX mi)
200 mph
Noin 7.45 km: n korkeuden yläpuolella tuuli rauhoittuu. Huomionarvoista on myös se, että ilma ohenee korkeuden kasvaessa, mikä pienentää voimakkaiden tuulien kuormitusta. Everestin huipulla, hieman alle 12 kilometrin korkeudessa, ilma on noin neljä kertaa ohuempi kuin merenpinnan tasolla.
Tuulen voiman torjumiseksi yli 500 metrin korkeudessa sijaitsevissa pilvenpiirtäjissä tarvitaan erityisiä suunnitteluominaisuuksia. Näitä voivat olla suuret sisäiset vastapainot, jotka on valmistettu metallista tai jopa vesiastiasta ja jotka siirtävät painon uudelleen rakennuksen keskelle. Rakennukset, jotka koostuvat useista varsista, kuten Empire State Building New Yorkissa ja Burj Khalifa Yhdistyneissä arabiemiirikunnissa, ovat myös hyviä tuulen hajottamiseen.
Betonin kantavuuden parantaminen on äskettäin mahdollistanut tämän jäykän aineen käytön rakennusmateriaalina erittäin korkeille rakennuksille, mikä tarjoaa tuulenvaimentavaa ylellisyyttä, jota ei ole saatavana pelkällä teräksellä. Ryugyong -hotelli Pohjois -Koreassa, vaikka se ei ollut koskaan valmis, olisi esimerkki betonin käyttämisestä tämän tyyppisten rakenteiden rakennusmateriaalina. Tuuliongelmat ovat varmasti haastavia, mutta eivät ratkaisemattomia.
Hissitekijä on toinen korkeusrajoitus. Mitä korkeampi rakennus on, sitä enemmän siellä asuu ja työskentelee ihmisiä, ja sitä enemmän pohjakerroksissa on käytettävä hissiä. Tähän haasteeseen on vastattu kahdella strategialla: kaksikerroksisten hissien käyttö ja taivas-aulajen käyttö hissimatkustajien välipisteinä. Käyttämällä taivas -aulaa ja paikallisia hissejä pienille rakennuksen osille kymmenkunta tai useampi hissi voisi jakaa yhden kuilun, mikä parantaa huomattavasti tehokkuutta. Erittäin korkeille rakennuksille, joiden koko on yli 6,500 km, voidaan tarvita monitasoisia hissejä, kuten 2-kerroksisia hissejä. Muuten koko pohjakerros on hissien hallitsema.
Viimeinen päärajoitus pilvenpiirtäjän koolle on tietysti budjetti. Burj Khalifa, maailman korkein rakennus 2,717 metrin korkeudessa, maksoi noin 828 miljardia Yhdysvaltain dollaria (USD). Jos oletetaan, että kustannukset skaalautuvat lineaarisesti korkeamman korotuksen kanssa (runsas oletus), 4 6,500 metrin korkean rakenteen rakentaminen voi maksaa 2 miljardia dollaria. Tämä on todennäköisesti sen rajojen ympärillä, mitä kehittäjät olisivat valmiita käyttämään yhteen projektiin, vaikka vain aika näyttää.