Das Burj Khalifa reicht 828 Meter und 163 Etagen hoch in den Himmel über Dubai. Kein Mensch will da das Treppenhaus nehmen — ohne Aufzug kein Hochhaus.
Doch während Architekten und Ingenieure mit ihren Wolkenkratzern in Asien und Arabien immer höher hinaus wollen, laufen sie Gefahr, sich an einem technischen Detail aufzuhängen: den Seilen der Fahrstühle. Derzeit ziehen große Stahlseile die Kabinen, deren Gewicht exponentiell steigt, je länger der Aufzug wird. Bei 300 Metern wiegt der Stahl noch knapp 18 Tonnen, bei 800 Metern schon 109 Tonnen.
Das berechnete zumindest der finnische Aufzugherstellers Kone. Der hat jetzt eine neue Technologie präsentiert: Aufzugkabel aus Carbonfasern. Eingebettet in das Kunstharz Epoxid und mit einer dicken Beschichtung ummantelt, sollen diese Kabel aus Kohlenstoff wesentlich leichter und gleichzeitig stabiler sein als Stahlseile. Nach Angaben der Firma Kone würde eine 500 Meter hohe Aufzuganlage so bis zu 45 Prozent leichter und 15 Prozent energieeffizienter. Und sie mache es möglich, noch höher zu bauen.
Schneller rauf und im Sinkflug runter
Schon jetzt fahren Aufzüge nicht das ganze Burj Khalifa hinauf. Dort gibt es auf der 43. und 76. Etage Sky-Lobbys, also Zwischendecks, auf denen die Leute umsteigen und sich in den Rest des Gebäudes verteilen.
Zwar wird es auch im Kingdom Tower in Saudi-Arabien, der über 1.000 Meter hoch werden soll, noch Zwischenstationen geben. Aber die Passagiere werden dank Carbonfaser-Seile schneller ans Ziel kommen. Denn Kabinen, die an leichteren Seilen hängen, können schneller hochfahren, erklärt Peter Weismantle, seines Zeichens Director of Supdetall Buiding Technology für das Büro Adrian Smith + Gordon Gill mit Hauptsitz in Chicago. Weismantle baut derzeit mit am saudischen Kingdom Tower, dessen Aufzüge 630 Meter überbrücken sollen.
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Für so ein Projekt brauche man allerdings Eigentümer mit entsprechendem Vermögen und Ego, sagt Weismantle. Was in Deutschland in Hochhäuser investiert wird, sind für ihn Peanuts. Das höchste Gebäude ist der Commerzbank Tower in Frankfurt am Main, mit 259 Metern – das beschert ihm gerade mal Platz 177 auf der Skyscraper-Weltrangliste.
"Wie in ganz Europa haben wir hier alte, gewachsene Städte", erklärt der Architekturprofessor Johann Eisele von der Uni Darmstadt. "Es ist also meist nur an den Rändern der Stadt überhaupt genug Platz, um Hochhäuser zu bauen, und da ergibt es wenig Sinn." In Planstädten wie New York oder den neueren chinesischen Metropolen, schafft man für die Wolkenkratzer einfach Platz.
Hinzu kommt, dass zunächst die Bauaufsicht ein neues Material genehmigen müsste, bevor es hierzulande einsetzbar wäre. Vorausgesetzt, man wollte im internationalen Wettlauf nach oben überhaupt mitmachen: "Die Zulassung für Hochhäuser ist wohl das komplizierteste, was es im deutschen Bauwesen gibt", sagt Eisele.
Und das heißt: Bis der Stahl durch etwas anderes ersetzt werden könnte, dürften wegen der strengen Brandschutzauflagen zwischen fünf und 20 Jahre vergehen. So wirklich rentieren sich die teuren Kohlenstoff-Kabel derzeit ohnehin nur für extrem hohe Wolkenkratzer.
Schon die alten Ägypter nutzten Seilzüge, um Waren und Baumaterial zu befördern. Damit bauten sie auch die Cheops-Pyramide, die mit ihren 147 Metern von 2750 v. Chr. bis 1311 n. Chr. das höchste Gebäude der Welt war. Doch vor allem im Mittelalter traute man den Aufzügen nicht, sie galten als zu unsicher für Personen. Große Höhen waren außerdem Kirchtürmen vorbehalten. Auch heute noch darf beispielsweise kein Gebäude in Köln den Dom überragen.
Das Sicherheitsproblem löste 1853 Elisha Graves Otis. Der Mechanikmeister baute an die Führungsschiene eines Lastaufzugs eine Feder, die den Aufzug auffing, wenn das Seil riss. Er präsentierte seine Erfindung mit einem Stunt: Er ließ das Seil durchschneiden, während er auf dem Aufzug stand. Sein freier Fall wurde durch seine Fangvorrichtung sicher beendet.
Anfangs wurden die Seile per Dampfmaschine über eine Trommel auf- und abgerollt. Die Seile konnten so aber nur eine begrenzte Länge haben. Irgendwann passte nichts mehr auf die Trommel. Da halfen Treibscheiben: An ihnen wird das Zugseil nicht aufgerollt, sondern nur angelegt. Wenn die Treibscheiben sich drehen, entsteht Reibung, das Seil bewegt sich. Noch heute werden die meisten Personenaufzüge so befördert, nur mit Elektrizität statt Dampfmotor.
In Flugzeugen und Autos werden Carbonfasern schon lange verbaut. "Wir wussten schon vor 20 Jahren davon", sagt Weismantle. "Es war immer eine Preisfrage." Außerdem musste das Material lange Zeit angepasst und getestet werden, um Hitze, Vibrationen und Dehnung auszuhalten.
Der amerikanische Architekt sieht hier großes Potenzial: "Wenn es stimmt, was die Leute von Kone sagen, und die neuen Kabel doppelt so lange halten wie Stahlkabel, lässt sich daraus ein großer ökonomischer Vorteil ziehen. Zurzeit werden alle zwei, drei Jahre alle Kabel ausgetauscht und die Fahrstühle eine Weile außer Betrieb genommen. Das ist mit großen Kosten verbunden."
Einen weiterer Nutzen von Hightech-Aufzügen gibt es in der Welt der Science Fiction. 1979 erschien Arthur C. Clarkes Roman Fahrstuhl zu den Sternen, in dem die Menschheit im 22. Jahrhundert einen Aufzug baut, der Personen und Material zu Satelliten im Weltraum befördert. Im Buch fährt er auf einer mikroskopisch kleinen Faser aus Diamantkristallen, also komprimiertem Kohlenstoff. Ist also das Carbonfaserkabel der erste Schritt zum Weltraum-Aufzug?
Der Bauingenieur Jens Schneider dämpft diese Hoffnung: "Wenn ich immer stärker an einem Werkstoff ziehe, kommt er, egal wie gut er ist, an seine physikalischen Grenzen: die atomaren Bindungskräfte zwischen Atomen." Auch die neuen leichten Kabel können also nicht unendlich lang werden, ohne zu reißen. Hochhausbauer Weismantle findet den Gedanken in jedem Falle faszinierend. "Wir werden das wohl nicht mehr erleben", sagt er. "Aber wenn die Physik so weit ist und die Wirtschaft mitspielt — warum nicht?"
Geschwindigkeit der Schwerkraft, 9,81 m/s?
Da ist aber ganz viel falsch. Es ist eine Beschleunigung und heißt deswegen auch Erdbeschleunigung. Deshalb ist die Einheit auch m/s^2. Es gilt Kraft = Masse * Beschleunigung. Deshalb ist die Geschwindigkeit mit der es bergab geht auch nicht beschränkt, sondern kann theoretisch immer schneller werden. Bitte so schnell wie möglich korrigieren. Ist sehr peinlich!
Ich find`s nicht peinlich. Ich habe von Physik keine Ahnung, ich hätte es nicht gemerkt und behalten auch nicht, insofern hätte ich auch nichts Falsches weitererzählt. ;)
Warum kann man Aufzüge nicht mit Linearmotoren antreiben? Wäre der Energiebedarf zu hoch?
Der Autor schreibt "Neue Kabel aus Carbonfasern versprechen leichtere, stabilere Aufzuganlagen und damit noch höhere Wolkenkratzer."
Es gibt keinen Grund an den Berechnungen zu zweifeln. Zu schreiben, dass die neue Aufzugstechnologie höhere Gebäude ermöglicht ist jedoch Unsinn.
Sie ermöglicht es einem Aufzug längere Strecken ohne Zwischenstopp zu überwinden. Lesen Sie den feinen Unterschied?
Die Firma KONE hat in ihrer Presseerklärung auch keine derartigen Behauptungen aufgestellt. Dort steht "[...] opens up a world of possibilities in high-rise building design [...]" - also neue Möglichkeiten im Design, nicht in der prinzipiellen Möglichkeit in eine bestimmt Höhe zu bauen.
Ich weiß nicht, ob es "nicht geht", denn technisch dürfte das kein Problem sein.(siehe Transrapid...)
Die Frage ist vermutlich eher - wie immer - Kosten, Kosten, ... zugespitzt formuliert: ein paar Führungsschienen, ein Motor auf dem Dach, und eine Seilwinde kosten ganz sicher weniger.
für die vorgreifende Beantwortung meiner Frage :D
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