In 1956
stelde architect Frank Lloyd Wright een wolkenkrabber voor
van 1.500 meter hoog.
Het zou het hoogste gebouw ter wereld worden,
met afstand --
vijf keer zo hoog als de Eiffeltoren.
Maar critici lachten de architect uit.
Ze stelden dat mensen uren op een lift zouden moeten wachten,
of nog erger, dat de toren onder zijn eigen gewicht zou bezwijken.
Ingenieurs stemden daarmee in
en ondanks de publiciteit rondom het voorstel,
werd de gigantische toren niet gebouwd.
Vandaag de dag
worden er wereldwijd steeds hogere gebouwen neergezet.
Ondernemingen plannen zelfs wolkenkrabbers van meer dan een kilometer hoog,
zoals de Jeddah Tower in Saoedi-Arabië,
drie keer zo hoog als de Eiffeltoren.
Heel binnenkort
zou Wright's wonder van 1.500 meter werkelijkheid kunnen worden.
Maar wat weerhield ons ervan
70 jaar geleden dit soort megastructuren te bouwen
en hoe bouwen we vandaag de dag iets dat 1.500 meter hoog is?
In elk bouwproject
moet iedere verdieping van het gebouw de verdiepingen erboven kunnen dragen.
Hoe hoger we bouwen,
hoe groter de druk van de zwaartekracht van de hogere op de lagere verdiepingen.
Dit principe heeft lang de vorm van onze gebouwen bepaald
en daarom prefereerden de oude architecten piramides met brede funderingen
die lichtere hogere verdiepingen dragen.
Maar deze oplossing vertaalt zich niet zomaar naar een stedelijke skyline --
zo'n hoge piramide zou ongeveer drie kilometer breed zijn,
niet iets wat je even in een stadscentrum past.
Met sterke materialen zoals beton kan men deze onpraktische vorm vermijden.
En moderne betonmixen zijn gewapend met staalvezel voor de stevigheid
en bevatten vochtverminderende polymeren om barsten te voorkomen.
Het beton in de hoogste toren ter wereld, de Burj Khalifa in Dubai,
kan rond de 8.000 ton druk per vierkante meter weerstaan --
het gewicht van meer dan 1.200 Afrikaanse olifanten!
Zelfs als een gebouw zichzelf kan ondersteunen,
heeft het alsnog ondersteuning van de grond nodig.
Zonder fundering
zouden zulke zware gebouwen verzakken, omvallen of scheef gaan staan.
Om te voorkomen dat de toren van een half miljoen ton zou wegzakken,
zijn 192 heipalen van beton en staal 50 meter diep begraven.
De wrijving tussen de heipalen en de grond
houdt dit grote gebouw overeind.
Afgezien van de zwaartekracht,
die een gebouw naar beneden drukt,
moet een wolkenkrabber ook de wind weerstaan,
die het van de zijkant duwt.
Op een gemiddelde dag
oefent de wind tot acht kilo druk per vierkante meter op een gebouw uit --
net zo zwaar als een stoot bowlingballen.
Door aerodynamisch gebouwen te ontwerpen,
zoals de strakke Shanghai Tower in China,
kan die druk met een kwart worden verminderd.
En winddragende interne of externe raamwerken
kunnen de resterende windkracht absorberen,
zoals in de Lotte Tower in Seoul.
Maar zelfs met al die maatregelen
kunnen de hogere verdiepingen tijdens een orkaan
toch zomaar meer dan een meter heen en weer slingeren.
Om te voorkomen dat de torenspits in de wind schommelt,
gebruiken veel wolkenkrabbers een contragewicht van honderden kilo's,
een zogenaamde 'gestemde massademper'.
De Taipei 101 bijvoorbeeld,
heeft een enorme metalen bol opgehangen boven de 87ste verdieping.
Als de wind het gebouw beweegt,
begint deze bol te slingeren
en wordt de kinetische energie van het gebouw geabsorbeerd.
Terwijl z'n beweging die van de toren volgt,
zetten hydraulische cilinders tussen de bol en het gebouw
de kinetische energie in warmte om
en wordt het schommelende gebouw gestabiliseerd.
Door middel van al deze technieken,
kunnen onze megastructuren stabiel overeind blijven.
Maar vlot vervoer in zo'n groot gebouw is een uitdaging op zich.
In de tijd van Wright
gingen de snelste liften slechts 22 kilometer per uur.
Gelukkig gaan moderne liften veel sneller, meer dan 70 kilometer per uur,
en in de toekomst gebruiken cabines wellicht wrijvingsloze magnetische rails
voor nog hogere snelheden.
En verkeersmanagementalgoritmes kunnen mensen groeperen op bestemming,
om zo passagiers en lege cabines op de gewenste plek te krijgen.
Wolkenkrabbers zijn ver gekomen
sinds Wright's idee voor een toren van 1.500 meter hoog.
Wat ooit beschouwd werd als een onmogelijk idee,
is een architectonische kans geworden.
Wellicht is het nu slechts een kwestie van tijd
voor het het eerste gebouw de 1.500 meter zal bereiken.