1956 schlug der Architekt Frank Lloyd Wright
einen 1,6 km hohen Wolkenkratzer vor.
Er sollte das bei Weitem höchste Gebäude der Welt werden:
fünfmal so hoch wie der Eiffelturm.
Doch viele Kritiker lachten den Architekten aus:
Man würde Stunden auf den Aufzug warten müssen;
schlimmstenfalls würde der Turm unter seinem eigenen Gewicht kollabieren.
So dachten die meisten Ingenieure,
darum wurde der Riesenturm trotz des Medienrummels nie gebaut.
Heute jedoch werden weltweit immer höhere Gebäude errichtet.
Firmen planen sogar über 1 km hohe Wolkenkratzer,
etwa den Jeddah Tower in Saudi-Arabien,
der dreimal so hoch wie der Eiffelturm ist.
Wrights 1,6 km hohes Wunderwerk könnte schon bald Realität werden.
Aber was hielt uns eigentlich vor 70 Jahren von diesen Megabauten ab
und wie schaffen wir es heute, 1,6 km hohe Gebäude zu errichten?
Bei einem Bauprojekt muss jedes Stockwerk alle darüberliegenden tragen können.
Je höher wir bauen,
desto höher wird der Schweredruck der oberen auf die unteren Stockwerke.
Dieses Prinzip bestimmte lange die Form der Gebäude.
Deshalb bauten Architekten in der Antike Pyramiden,
deren breite Fundamente die leichteren oberen Ebenen stützten.
Aber das lässt sich schlecht auf eine moderne Stadt übertragen.
Eine Pyramide dieser Höhe wäre etwa 2,4 km breit
und ließe sich kaum in ein Stadtzentrum quetschen.
Zum Glück lässt sich diese unpraktische Form
durch belastbare Materialien wie Beton vermeiden.
Moderne Betonmischungen verstärkt man mit Stahlfasern für Belastbarkeit
und Wasser reduzierenden Polymeren zur Vermeidung von Rissen.
Der Beton im welthöchsten Turm, dem Burj Khalifa in Dubai,
kann einem Druck von 8.000 Tonnen pro Quadratmeter standhalten --
dem Gewicht von über 1.200 afrikanischen Elefanten.
Auch wenn sich ein Gebäude selbst stützt,
braucht es doch ein stabiles Fundament.
Solch schwere Gebäude würden sonst einsinken,
zusammenstürzen oder sich neigen.
Um den etwa 500.000 Tonnen schweren Turm am Einsinken zu hindern,
vergrub man 192 Stahlbetonstützen in über 50 Metern Tiefe.
Die Reibung zwischen Stützen und Boden hält die enorme Struktur aufrecht.
Neben der Schwerkraft, die das Gebäude nach unten zieht,
muss ein Wolkenkratzer auch dem Wind widerstehen,
der von der Seite drückt,
An einem durchschnittlichen Tag
muss ein Hochhaus einem Winddruck von bis zu 8 kg pro Quadratmeter trotzen.
Das entspricht einer Ladung von Bowlingkugeln.
Aerodynamische Strukturen wie der schnittige Shanghai Tower in China
können den Druck um bis zu 1/4 verringern.
Den restlichen Winddruck absorbieren windströmungsleitende Rahmen
an Innen- oder Außenseiten des Gebäudes, etwa beim Lotte World Tower in Seoul.
Doch selbst mit diesen Maßnahmen könnte man noch spüren,
wie die oberen Stockwerke bei einem Orkan über einen Meter hin- und herschwingen.
Um diese Schwingung zu verhindern,
nutzt man in vielen Hochhäusern sogenannte Schwingungsdämpfer,
Gegengewichte von mehreren hundert Tonnen.
Im Taipei 101 etwa hängt eine riesige Metallkugel über dem 87. Stock.
Bewegt der Wind das Gebäude,
beginnt die Kugel zu schwingen
und absorbiert die kinetische Energie des Gebäudes.
Während ihre Schwingung der des Turms folgt,
wandeln hydraulische Zylinder zwischen Kugel und Gebäude
die kinetische Energie in Wärme um
und stabilisieren das schwingende Bauwerk.
Ausgerüstet mit all diesen Technologien, stehen unsere Megabauten stabil.
Aber schnelle Fortbewegung in so hohen Gebäuden
ist eine Herausforderung an sich.
Zu Wrights Zeit schaffte der schnellste Aufzug nur 22 km/h.
Zum Glück erreichen heutige Aufzüge über 70 km/h.
In Zukunft könnten Aufzüge reibungslose Magnetschienen nutzen
und so noch schneller werden.
Algorithmen zum Verkehrsmanagement könnten Fahrgäste nach Ziel gruppieren,
um sie und leere Fahrstühle an ihren Wunschort zu bringen.
Seit Wrights Vorschlag haben sich Wolkenkratzer stark weiterentwickelt.
Was damals als unmöglich abgetan wurde,
ist heute eine architektonische Chance.
Inzwischen ist es nur eine Frage der Zeit,
bis ein Bauwerk noch einen draufsetzt.