Выдержит ли небоскрёб попадание баллистической ракеты?

Вопрос сложный и неприятный, но инженерно разборный. Современный небоскрёб  это не просто высокая «коробка», а многоуровневая система с избыточной несущей схемой, рассчитанная на локальные повреждения без немедленного перехода к прогрессирующему обрушению.

Реальные случаи показывают: даже тяжёлое локальное поражение не обязательно приводит к глобальной катастрофе, если сохранены альтернативные пути передачи нагрузок и не разрушено центральное ядро.

Как работает устойчивость небоскрёба

Прежде чем говорить о сценариях повреждения, важно понять базовый принцип: небоскрёб  это не просто набор этажей, поставленных друг на друга. Это многоуровневая инженерная система, где каждая колонна, перекрытие и ядро работают совместно, перераспределяя нагрузки и обеспечивая запас прочности. Устойчивость высотного здания определяется не только прочностью материалов, но и логикой конструкции  тем, как она реагирует на потерю отдельных элементов и способна ли локализовать повреждение, не допуская цепной реакции.

Избыточность конструкции

Большинство высотных зданий имеют:

• жёсткое железобетонное ядро (лифты, лестницы, коммуникации);

• систему колонн или стен по периметру;

• аутриггеры (жёсткие связи ядро–периметр);

• перекрытия-диафрагмы, распределяющие нагрузки.

Если один элемент теряется, нагрузки перераспределяются. Это ключ к предотвращению «эффекта домино».

Защита от прогрессирующего обрушения

Современное проектирование предусматривает сценарий внезапной потери колонны.
Если перекрытия и узлы способны удержать конструкцию после такого события, обрушение локализуется.

Материал

Железобетонные небоскрёбы обладают:

• высокой массой;

• устойчивостью к локальному разрушению;

• арматурной связностью, удерживающей элементы даже после трещинообразования.

Что происходит при попадании ракеты

1. Локальное разрушение несущих элементов.

2. Ударная волна и вторичные повреждения фасада.

3. Пожар - главный фактор риска.

4. Нарушение инженерных систем.

Во многих сценариях именно пожар и потеря инженерии создают наибольшую угрозу.

Баллистические ракеты: типы, мощность и характер последствий

Баллистическая ракета  это средство доставки боевой части по траектории, близкой к баллистической (с активным разгонным участком и последующим полётом по инерции). Они различаются по дальности: тактические и оперативно-тактические (десятки–сотни километров), средней дальности и межконтинентальные. Для анализа воздействия на здания принципиально важны не столько дальность, сколько тип боевой части и энергия удара.

Боевые части могут быть:

• осколочно-фугасными (наиболее распространённые в региональных конфликтах);

• проникающими (рассчитанными на разрушение укреплённых объектов);

• кассетными;

• специальными (включая ядерные - отдельный, качественно иной масштаб последствий).

При неядерном оснащении масса боевой части обычно варьируется от сотен килограммов до более тонны. К разрушительному эффекту добавляется кинетическая энергия высокоскоростного входа, а также ударная волна взрыва. В условиях городской застройки последствия включают:

• локальное разрушение несущих элементов;

• масштабные повреждения фасада и внутренних перегородок;

• вторичные поражающие факторы (осколки, обрушение конструкций);

• пожары;

• отказ инженерных систем.

Для высотного здания ключевым становится вопрос: останется ли повреждение локальным или приведёт к прогрессирующему разрушению. В случае ядерной боевой части масштаб воздействия выходит далеко за рамки одного здания и определяется уже не только конструктивной устойчивостью, а радиусом ударной волны, тепловым излучением и общегородскими последствиями.

Возможные последствия для самых высоких небоскрёбов мира

Когда речь заходит о сверхвысотных зданиях, масштаб меняет всё. Здесь работают иные нагрузки, иная динамика, иные риски. Вопрос уже не только в прочности отдельных элементов, а в том, как поведёт себя многосотметровая конструкция при экстремальном локальном воздействии  сохранит ли она целостность, ограничится ли повреждение одной зоной или повлечёт цепочку вторичных последствий.

Burj Khalifa (828 м)

Burj Khalifa  самое высокое здание в мире, достигающее 828 метров. Его конструкция основана на системе «buttressed core»  мощном железобетонном ядре с трёхлучевой схемой опирания, обеспечивающей исключительную жёсткость и устойчивость к ветровым и динамическим нагрузкам. Именно эта структурная логика делает башню одним из наиболее инженерно устойчивых сверхвысотных объектов планеты.

Сценарий:

• попадание в верхние этажи  локальное разрушение фасада и перекрытий;

• поражение нижней зоны  значительно опаснее из-за концентрации вертикальных нагрузок;

• глобальное обрушение без повторных ударов крайне маловероятно.

Shanghai Tower (632 м)

Shanghai Tower  второй по высоте небоскрёб мира (632 м), отличающийся сложной композитной конструкцией. В основе  мощное железобетонное ядро, связанное с внешним каркасом через аутригерные этажи, а двойной фасад снижает ветровые нагрузки и повышает энергоэффективность. Благодаря такой многоуровневой системе здание сочетает гибкость и жёсткость, обеспечивая устойчивость при экстремальных динамических воздействиях.

Сценарий:

• серьёзные повреждения фасада;

• возможные динамические последствия из-за высоты;

• при сохранности ядра  локализация разрушений.

Ping An Finance Center (599 м, Шэньчжэнь)

Один из самых высоких небоскрёбов мира, выполненный по композитной схеме: мощное железобетонное ядро в сочетании со стальным каркасом и системой аутригеров.

Сценарий:

• при попадании в верхнюю часть  вероятно локальное разрушение перекрытий и фасада без потери общей устойчивости;

• поражение аутригерных этажей может временно снизить жёсткость, но не обязательно приведёт к прогрессирующему обрушению;

• наиболее критична нижняя треть здания, где сосредоточены максимальные вертикальные нагрузки.

Empire State Building (443 м)

Empire State Building  легендарный небоскрёб высотой 381 м (443 м со шпилем), построенный в 1931 году. Его конструкция  массивный стальной каркас с плотной сеткой колонн и ригелей, характерной для ранней эпохи высотного строительства. Благодаря высокой структурной избыточности и прочности стали здание обладает значительным запасом несущей способности. Несмотря на возраст, каркасная схема с равномерным распределением элементов делает его устойчивым к локальным повреждениям, хотя современные стандарты безопасности и противоаварийного проектирования сегодня значительно строже.

Сценарий для Empire State Building:

• локальные разрушения стального каркаса и перекрытий в зоне удара;

• значительные повреждения фасада и внутренних перегородок;

• возможные пожары с риском потери огнезащиты металлоконструкций;

• при сохранении основной каркасной сетки и связей  высокая вероятность локализации повреждений без прогрессирующего обрушения.

Некоторые башни Москва-Сити

Деловой кластер Москва-Сити включает одни из самых высоких зданий Европы:

• Башня Федерация

• ОКО

• Neva Towers

• Меркурий Сити Тауэр

Конструктивные особенности кластера

1. Большинство башен  монолитный железобетон с мощным центральным ядром.

2. Используются аутриггерные этажи.

3. Повышенные ветровые расчёты (высота 300–370 м).

4. Развитая противопожарная инфраструктура.

Возможный сценарий поражения

• При попадании в верхнюю часть  локальное разрушение фасада и части перекрытий.

• При поражении ядра  серьёзные функциональные ограничения (лифты, эвакуация).

• Наиболее чувствительна нижняя треть здания, где сосредоточены максимальные нагрузки.

Особенность плотной застройки

Москва-Сити  компактный кластер.
Возможные риски:

• вторичные повреждения соседних башен;

• ограничение эвакуации;

• сложность работы служб.

Однако с точки зрения конструктивной схемы башни рассчитаны на значительные ветровые и эксплуатационные нагрузки, что повышает их общую структурную устойчивость.

Реальные подтверждённые случаи попаданий в высотные здания

Высотные здания уже сталкивались с экстремальными внешними воздействиями в реальной истории  от случайных авиационных столкновений до преднамеренных атак и ракетных ударов. Эти события стали не только трагическими эпизодами, но и важными инженерными прецедентами, позволившими проанализировать поведение конструкций при локальных разрушениях, пожарах и отказе систем. Практический опыт таких случаев даёт более объективное понимание пределов устойчивости небоскрёбов, чем любые теоретические сценарии.

28 июля 1945 года  авиаудар по Эмпайр-стейт-билдинг

В условиях плотного тумана бомбардировщик B-25 Mitchell ВВС США врезался в северную часть Эмпайр-стейт-билдинг на уровне 78–80 этажей. Удар пробил фасад и вызвал пожар, в результате которого погибли 14 человек. Несмотря на серьёзные локальные повреждения, несущий стальной каркас сохранил устойчивость, и здание частично вернулось к эксплуатации уже через несколько дней. Этот случай до сих пор рассматривается как пример высокой структурной избыточности каркасной схемы.

11 сентября 2001 года  разрушение Всемирного торгового центра

Пассажирские самолёты поразили башни Всемирного торгового центра (WTC 1 и WTC 2) в Нью-Йорке. Первичные повреждения разрушили часть колонн и перекрытий, однако критическую роль сыграли продолжительные пожары, ослабившие стальные конструкции. В течение нескольких часов обе башни полностью обрушились. Позднее также разрушилось здание WTC 7. Официальные расследования подчеркнули, что решающим фактором стала комбинация механического повреждения и температурного воздействия.

Современные ракетные удары по многоэтажным зданиям

В ходе вооружённых конфликтов последних лет фиксировались попадания ракет в жилые и административные высотные здания на Ближнем Востоке и в Восточной Европе. В большинстве подтверждённых случаев разрушения носили локальный характер  повреждение фасадов, обрушение отдельных перекрытий и возникновение масштабных пожаров, при этом полное обрушение происходило значительно реже.

Общие подтверждённые последствия подобных ударов:

• локальное разрушение несущих и ограждающих элементов;

• интенсивные пожары как главный фактор эскалации повреждений;

• отказ инженерных систем и лифтового оборудования;

• сложность эвакуации и работы экстренных служб.

Эти случаи показывают, что исход определяется не только мощностью удара, но и конструктивной схемой здания, поведением материалов при нагреве и способностью конструкции локализовать повреждение, не допуская прогрессирующего обрушения.

Сравнение с землетрясением

Землетрясение и ракетный удар  это два принципиально разных типа экстремального воздействия на высотное здание. Если в первом случае конструкция испытывает продолжительные динамические колебания по всей высоте, то во втором  сталкивается с резким локальным импульсом и риском последующих пожаров. Сопоставление этих сценариев позволяет понять, какие инженерные решения повышают общую живучесть небоскрёба вне зависимости от природы угрозы.

Землетрясение:

• действует на всё здание;

• циклическое воздействие;

• требует пластичности и энергодиссипации.

Ракетный удар:

• локальный импульс;

• риск прогрессирующего обрушения;

• критичен пожар.

Сейсмические решения (жёсткие ядра, пластичные узлы, демпферы) косвенно повышают устойчивость и к экстремальным локальным воздействиям.

Как повысить устойчивость

Конструктивно

• проектирование альтернативных путей нагрузки;

• усиление критических зон;

• применение высокопрочных бетонов;

• дополнительная связность арматуры.

Инженерно

• резервирование электроснабжения;

• защищённые шахты коммуникаций;

• автоматические системы пожаротушения.

Организационно

• мониторинг деформаций;

• готовность к быстрому усилению;

• сценарии аварийного реагирования.

Итог

Современный небоскрёб  это система с высокой степенью избыточности.
Единичное тяжёлое попадание не означает неизбежного глобального обрушения.

Однако:

• последствия могут быть тяжёлыми функционально;

• восстановление  длительным;

• пожар остаётся главным усилителем разрушений;

• нижние этажи наиболее критичны.

Инженерия XXI века значительно повысила живучесть высотных зданий, включая башни Москвы-Сити и мировые сверхвысотные объекты.

Но главный вывод остаётся неизменным: прочность конструкции  это расчёт, а безопасность города  это ответственность.