Die ägyptischen Pyramiden waren die Wolkenkratzer ihrer Zeit - und stehen seit 5.000 Jahren. Werden moderne Wolkenkratzer eine solche Leistung wiederholen können? Die ersten Risse traten im April auf. Bis zum 29. Juni 1995 hatte sich ein großes Netzwerk von Rissen über die Decke des fünften Stocks eines der geschäftigsten Kaufhäuser in Seoul ausgebreitet. Einige Stunden später kamen laute Pony vom Dach. Die Risse wuchsen.
Eine Notratssitzung wurde einberufen, aber der Vorsitzende weigerte sich rundweg, zu evakuieren, und verwies auf entgangenen Gewinn. Dann verließ er das Gebäude.
Um fünf Uhr abends begann die Decke des fünften Stocks zu bröckeln. Der Einkauf wurde wie gewohnt fortgesetzt, bis fast eine Stunde später der Alarm ertönte. Aber es war zu spät. Zuerst stürzte das Dach ein, und dann wurden die Hauptstützpfeiler des Gebäudes hochgezogen, wodurch der gesamte südliche Flügel des Gebäudes in den Keller einstürzte. 1.500 Menschen waren gefangen - einschließlich der Stieftochter des Vorsitzenden - und 502 kamen nie heraus.
Der Zusammenbruch des Samsung-Kaufhauses ist ein Beispiel dafür, wie fragil moderne Strukturen sein können. Selbst mit den neuesten Materialien, Geräten und einem fortgeschrittenen Verständnis der Physik hielt dieses Gebäude nicht fünf Jahre, geschweige denn 5000.
In der Zwischenzeit versammelten die ägyptischen Pyramiden viele Jahrtausende lang Zuschauer. Erdbeben, Erosion, Vandalismus - die Pyramiden haben sogar den Zusammenbruch der Zivilisation und die Umwandlung der Sahara von einer üppigen Weide in die heutige riesige Wüste überlebt.
Die 2540 v. Chr. Erbaute Große Pyramide von Gizeh ist in Material, Design und Technik vor und nach Gebäuden unübertroffen. Antike griechische Touristen gingen Tausende von Kilometern, um die Blöcke zu betrachten, die bis zu dem Punkt poliert waren, an dem sie als leuchtend beschrieben wurden. Die Namen der Reisenden sind bis heute in die Wände der Pyramide eingraviert.
Cleopatra lebte heute näher am höchsten Gebäude der Welt - dem Burj Khalifa - als an diesem monumentalen Grab. Als die letzten Mammuts ausstarben, war sie bereits 1000 Jahre alt.
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Die Pyramide von Gizeh war der Wolkenkratzer seiner Zeit und übertraf jedes Gebäude der Welt, bis schließlich vor etwa 700 Jahren die Kathedrale von Lincoln gebaut wurde. "Die alten Ägypter haben - ich muss es nur ungern sagen - eine Startrampe für die Toten geschaffen, um zur Sonne und zu den Sternen zu reisen", sagt Donald Redford, der die Pyramiden seit vierzig Jahren studiert.
Schneller Vorlauf bis 2016, wo wir den Himmel bereits mit Wolkenkratzern, Glockentürmen und 20-stöckigen Robotern bedeckt haben und planen, ein anderthalb Kilometer hohes Gebäude zu bauen. Obwohl noch nicht bekannt ist, ob es überhaupt gebaut werden kann. Wir treten in die Ära der Wolkenkratzer ein, da immer mehr Menschen von Dörfern in überfüllte Städte reisen.
Diese Gebäude müssen enormen Kräften standhalten, um aufrecht zu bleiben, einschließlich ständiger Blitzeinschläge und Winde mit einer Geschwindigkeit von 150 km / h - ganz zu schweigen von der ständigen Wirkung der Schwerkraft. In einigen Gebieten können dieser Liste starke Erdbeben hinzugefügt werden. Was ist das Geheimnis der Pyramiden? Können moderne Wolkenkratzer sie überleben?
In der Tat ist das beeindruckende Alter der Pyramiden kein Zufall. Die alten Ägypter glaubten, dass das Leben nach dem Tod ewig sein würde, und unternahmen große Anstrengungen, um auch ihre Gräber gut zu erhalten. Das Design der Pyramiden änderte sich über Tausende von Jahren, als ihre Erbauer mit Materialien und Architektur experimentierten, um ihren Ambitionen zu entsprechen.
"Sie sagten immer, es sei ein Gebäude 'für die Ewigkeit', 'für immer und ewig' - diese Sätze waren ständig in ihrem Wortschatz enthalten", sagt Redford, derzeit an der Penn State University. Sie waren von ihren Fähigkeiten so überzeugt, dass „Millionen und Abermillionen von Jahren“in den Namen vieler Pyramiden enthalten waren.
Trotz all ihrer Versuche und Übertreibungen wussten die Ägypter nicht genau, was sie taten, und dies war eher ihr Vorteil als ein Nachteil. Um die Lücken im Verständnis der Gesetze der Physik zu schließen, wurden die ersten Pyramiden unter Berücksichtigung aller möglichen Befestigungen gebaut. Sie wussten von den Säulen, wussten aber nicht, dass sie das Dach tragen konnten. Daher wurden für alle Fälle zusätzliche Wände hinzugefügt.
Eine andere Erklärung ist seine enorme Größe. Nehmen wir die Große Pyramide, die eher ein künstlicher Berg als ein Gebäude aus fast sechs Millionen Tonnen festem Gestein ist. Fünftausend Jahre sind Unsinn, wenn man bedenkt, dass der Kalkstein, aus dem die Pyramidenblöcke bestehen, seit etwa 50 Millionen Jahren im Boden liegt.
Im Vergleich dazu sind moderne Wolkenkratzer effizient, leicht und intelligent. Für den Bau des Burj, der sechsmal so hoch wie die Große Pyramide ist, wurden nur 110.000 Tonnen Beton und 39.000 Tonnen Stahl benötigt. „Sie haben Gebäude entworfen, die für immer Bestand haben - heute keine Priorität mehr. Wir entwerfen praktische Gebäude zum Leben “, sagt Roma Agrawal, ein Bauingenieur, der am Shard-Gebäude in London arbeitet.
Wie die ersten Pyramiden ist die früheste Generation von Wolkenkratzern möglicherweise die zuverlässigste. Als 1945 ein B-52-Flugzeug gegen das Empire State Building stürzte, wurde das Gebäude einige Tage später wiedereröffnet. „Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde alles von Hand berechnet, daher fügten die Ingenieure für alle Fälle zusätzlichen Stahl hinzu“, sagt Agrawal. Obwohl das Empire State Building halb so groß wie der Burj ist, wiegt es zwei Drittel mehr.
Neben allen üblichen Risiken trägt ein Gebäude in den Wolken sein eigenes Gewicht. Um bis 7000 n. Chr. Zu überleben - das heißt, solange die Pyramiden lebten - müssen Wolkenkratzer Tausende von Jahren gegen Regen, Wind und Gewitter kämpfen.
„Der Wind ist ein besonderes Problem für hohe Gebäude“, sagt Bill Baker, Burjs Konstrukteur. Wenn der Wind an einem stromlinienförmigen Objekt wie einem Baum oder einem Laternenpfahl vorbeiströmt, wirbelt er zu einer organisierten Böe, die das Objekt zuerst nach links, dann nach rechts und dann wieder nach links umgibt, und das Objekt schwankt aufgrund der Änderung der Windrichtung. Bei starkem Wind kann Burj bis zu anderthalb Meter in jede Richtung schwingen.
Das Problem ist, je höher, desto schneller der Wind. Um zu verhindern, dass die Wolkenkratzer herunterfallen - und die Menschen oben, um die Seekrankheit loszuwerden - entwerfen Ingenieure unregelmäßig geformte Gebäude, die den Wind behindern und seine Organisation zerstören. Aus architektonischer Sicht mag das Gebäude etwas zu schick erscheinen, aber die markanten gezackten Profile von Burj und Shard dienen eher der Sicherheit als der Schönheit.
Selbst ein Hurrikan wird sie nicht erschüttern. „Wenn es sich um ein normales Gebäude handelt, muss es einem Hurrikan standhalten können, der alle 700 Jahre auftritt“, sagt Baker. Wichtige Gebäude wie der Burj Khalifa werden in der Lage sein, Ereignisse zu bewältigen, die alle paar Jahrtausende auftreten.
Und es gibt auch Blitze. In den Vereinigten Arabischen Emiraten, wo sich Burj befindet, gibt es etwa 10 Gewitter pro Jahr. Ein einziger Blitzschlag von Milliarden Volt kann so stark sein wie ein Kernreaktor. „Ich war während eines Gewitters in Dubai und Burj ist wie ein Blitzableiter für die ganze Stadt - ein Blitz trifft ihn jede Minute“, sagt Baker.
Zum Glück gibt es eine Lösung. Während des Baus wird die Stahlhülle des Gebäudes - jede Stahlstange, jeder Fensterrahmen - bis zur Basis zusammengebunden. Und es funktioniert wie ein riesiger Faradayscher Käfig, ein Schutzgehäuse ähnlich dem Drahtgeflecht von Mikrowellenherden, das den Inhalt schützt, indem es ihn vor Elektrizität schützt. „Ich habe nach einem besonders starken Gewitter mit Arbeitsteams gesprochen und sie haben keine Schäden gesehen“, sagt Baker.
Wolkenkratzer halten auch bei Erdbeben sehr gut. Je schneller er feige ist, desto besser. Es geht nur um Resonanz. Wenn der Boden mit einer Frequenz bebt, die der Geschwindigkeit des Schwungs des Gebäudes entspricht, schwingt er immer schneller, bis er möglicherweise zusammenbricht. "Schmale Gebäude brauchen länger, um hin und her zu schaukeln - 11 Sekunden für Burj -, damit sie sich bewegen, aber nicht einstürzen", sagt Baker.
Aber es ist nicht ganz zuverlässig: So wie wir Büroklammern brechen, sie wiederholt biegen und lösen, platzt der Stahl, wenn er zu oft gestört wird.
Viel gefährlicher ist Wasser.
In den 1930er Jahren bestanden 96 der 100 höchsten Gebäude der Welt aus Stahl. Heutzutage bestehen die meisten städtischen Gebäude aus Stahlbeton (Stahlbeton), der die Zugfestigkeit (Widerstandsfähigkeit gegen Dehnung) von Metall und die Druckfestigkeit (Widerstandsfähigkeit gegen Quetschung) von Stein kombiniert.
Wenn Stahlbeton an einem trockenen Ort gelagert wird, ist er ein erstaunliches Material, das für immer halten kann. In Gebieten mit hohem Sedimentgehalt reagieren schwache Säuren im Wasser langsam mit dem Kalkstein im Zement und führen ihn aus - Stahlrost und Löcher treten im Gebäude auf.
"Dass sich die Pyramiden in einer trockenen Umgebung befinden, ist unglaublich wichtig", sagt Michelle Barsum, Materialwissenschaftlerin an der Drexel University in Philadelphia. Selbst in der sonnengetrockneten Sahara fielen die ersten Pyramiden unter die Verwüstung des Wassers.
Viele Jahre lang glaubte man, dass die Ägypter es schließlich herausfanden und lernten, engere Blöcke zu schneiden, aber wie genau blieb ein Rätsel. Anfang der 2000er Jahre kam schließlich jemand auf die Idee, die Gesteine unter einem hochauflösenden Mikroskop zu untersuchen. Es war Michel Barsum, und er bemerkte, dass diese Gesteine kein natürlicher Kalkstein waren, sondern aus einer frühen Form von Zement geformt wurden.
Als Keramikexperte - Barsum hat nie Pyramiden studiert - konnte er der verlockenden Aussicht nicht widerstehen, es sicher herauszufinden. Tief in den alten Blöcken fand er beredte Hinweise: mikroskopisch kleine Algen, Kieselalgen, deren harte Schale teilweise durch alkalischen Zement erodiert wurde. „Etwa 90% der Pyramide besteht aus geschnitztem Stein, der Rest ist gegossen“, sagt Barsum.
Die Ägypter stellten ihre Steine aus vier Hauptbestandteilen her: Kalkstein, Kalk, Wasser und Schlamm. Sie reagieren miteinander und bilden einen chemischen Klebstoff. Am wichtigsten ist, dass der Klebstoff mit zunehmendem Alter in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt und den Zement wieder in Stein umwandelt. "Es riecht und sieht aus wie natürlicher Kalkstein", sagt Barsum.
Wenn jedoch die Hauptbetonhülle des Wolkenkratzers relativ stark ist, ist das Schicksal der darin enthaltenen Fenster weniger transparent. Glas wiegt wie Granit und hat die Steifheit von Aluminium; Es werden 10 Tonnen Druck benötigt, um einen Kubikzentimeter zu zerdrücken. Sogar das Meer wird 50 Jahre lang gemahlen, um Glas am Strand in farbige glatte Kieselsteine zu verwandeln. Und doch ist das Glas nicht perfekt. Es kann spontan knacken. Niemand weiß warum.
Selbst mit einer doppelten Glasschicht halten die meisten Fenster nicht lange, wenn sie nicht gewartet werden. "Glas ist von der Umwelt nicht besonders betroffen, aber aufgrund der Windschwingungen, Gewitter und anderer Einflüsse bricht es schließlich", sagt Konstantinos Tsavdaridis, Materialwissenschaftler an der Universität von Leeds.
Wird das Glas schließlich in den Boden des Rahmens abfließen? Diese Idee basiert auf der Tatsache, dass mittelalterliche Fenster am Boden normalerweise dicker waren und dass Glas tatsächlich eine extrem viskose Flüssigkeit ist: Über Jahrhunderte kann Glas in den Boden des Rahmens abfließen.
1998 wurde diese populäre Idee von einer Gruppe von Physikern energisch widerlegt, die berechneten, dass es "viel länger als das Alter des Universums" dauern würde, bis eine merkliche Veränderung des Glases bei Raumtemperatur eintritt. Die ungleichmäßige Dicke des alten Glases war völlig zufällig - selbst Glas vor ein paar hundert Jahren herzustellen war nicht so einfach.
Können moderne Wolkenkratzer die Zeit vor ihnen fürchten lassen?
Bill Baker glaubt es ist. „Baumaterialien sind heutzutage ziemlich gut. Außer in den Momenten, in denen sie versagen und unterstützt werden."
Agrawal stimmt zu. "Wenn du dich um sie kümmerst, warum nicht."
Laut Konstantinos halten Betonkonstruktionen länger, da ihn der Rost, der sich in Stahlbeton bildet, tötet. Aber Redford bezweifelt, dass unsere Gebäude lange genug halten werden. Denn das sind funktionale Strukturen, die einfach ihren Job machen. Es wird einfacher sein, sie zu werfen. Die meisten Wolkenkratzer werden abgerissen, bevor sie fallen. Immerhin war die Große Pyramide vor 4.500 Jahren nicht das einzige erstaunliche Gebäude.
Noch ungewöhnlicher soll das sogenannte Labyrinth gewesen sein. „Als der griechische Historiker Herodot ihn sah, schnappte er nach Luft. Er konnte die Größe und das Gewicht der größten Blöcke, die in das Gebäude gingen, nicht beschreiben “, sagt Redford. Sie werden ein solches Gebäude heute nicht finden. Das Labyrinth wurde geplündert und aus seinen Ziegeln wurden andere Gebäude gebaut. Wenn Sie durch die Straßen des alten Kairo gehen und die Fundamente alter Gebäude studieren, finden Sie manchmal Hieroglypheninschriften von diesem Gebäude.
Wenn wir beispielsweise in New York Wolkenkratzer nicht abreißen und sie nicht fallen, werden bei der derzeitigen Baurate von 7000 10.000 Gebäude über 160 Meter hoch sein. Vielleicht haben wir etwas, auf das wir stolz sein können. Warum sind wir schlimmer als die alten Ägypter?
ILYA KHEL
