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.
In 1956, architect Frank Lloyd Wright proposed a mile-high skyscraper. It was going to be the world’s tallest building, by a lot — five times as high as the Eiffel Tower.
Doch viele Kritiker lachten den Architekten aus: Man würde Stunden auf den Aufzug warten müssen; schlimmstenfalls würde der Turm unter seinem eigenen Gewicht kollabieren.
But many critics laughed at the architect, arguing that people would have to wait hours for an elevator, or worse, that the tower would collapse under its own weight.
So dachten die meisten Ingenieure, darum wurde der Riesenturm trotz des Medienrummels nie gebaut. Heute jedoch werden weltweit immer höhere Gebäude errichtet.
Most engineers agreed, and despite the publicity around the proposal, the titanic tower was never built.
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.
But today, bigger and bigger buildings are going up around the world. Firms are even planning skyscrapers more than a kilometer tall, like the Jeddah Tower in Saudi Arabia, three times the size of the Eiffel Tower. Very soon,
Aber was hielt uns eigentlich vor 70 Jahren von diesen Megabauten ab
Wright’s mile-high miracle may be a reality.
und wie schaffen wir es heute, 1,6 km hohe Gebäude zu errichten?
So what exactly was stopping us from building these megastructures 70 years ago,
Bei einem Bauprojekt muss jedes Stockwerk alle darüberliegenden tragen können.
and how do we build something a mile high today?
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.
In any construction project, each story of the structure needs to be able to support the stories on top of it. The higher we build, the higher the gravitational pressure from the upper stories on the lower ones. This principle has long dictated the shape of our buildings, leading ancient architects to favor pyramids with wide foundations that support lighter upper levels. But this solution doesn’t quite translate to a city skyline– a pyramid that tall would be roughly one-and-a-half miles wide, tough to squeeze into a city center.
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.
Fortunately, strong materials like concrete can avoid this impractical shape. And modern concrete blends are reinforced with steel-fibers for strength and water-reducing polymers to prevent cracking. The concrete in the world’s tallest tower, Dubai’s Burj Khalifa, can withstand about 8,000 tons of pressure per square meter– the weight of over 1,200 African elephants!
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.
Of course, even if a building supports itself, it still needs support from the ground. Without a foundation, buildings this heavy would sink, fall, or lean over. To prevent the roughly half a million ton tower from sinking, 192 concrete and steel supports called piles were buried over 50 meters deep. The friction between the piles and the ground keeps this sizable structure standing.
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.
Besides defeating gravity, which pushes the building down, a skyscraper also needs to overcome the blowing wind, which pushes from the side. On average days, wind can exert up to 17 pounds of force per square meter on a high-rise building– as heavy as a gust of bowling balls. Designing structures to be aerodynamic, like China’s sleek Shanghai Tower, can reduce that force by up to a quarter. And wind-bearing frames inside or outside the building can absorb the remaining wind force,
Doch selbst mit diesen Maßnahmen könnte man noch spüren,
such as in Seoul’s Lotte Tower.
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.
But even after all these measures, you could still find yourself swaying back and forth more than a meter on top floors during a hurricane. To prevent the wind from rocking tower tops, many skyscrapers employ a counterweight weighing hundreds of tons called a “tuned mass damper.” The Taipei 101, for instance, has suspended a giant metal orb above the 87th floor. When wind moves the building, this orb sways into action, absorbing the building’s kinetic energy. As its movements trail the tower’s, hydraulic cylinders between the ball and the building convert that kinetic energy into heat, and stabilize the swaying structure.
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.
With all these technologies in place, our mega-structures can stay standing and stable. But quickly traveling through buildings this large is a challenge in itself. In Wright’s age, the fastest elevators moved a mere 22 kilometers per hour. Thankfully, today’s elevators are much faster, traveling over 70 km per hour with future cabins potentially using frictionless magnetic rails for even higher speeds. And traffic management algorithms group riders by destination to get passengers and empty cabins where they need to be.
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.
Skyscrapers have come a long way since Wright proposed his mile-high tower. What were once considered impossible ideas have become architectural opportunities. Today it may just be a matter of time until one building goes the extra mile.