Architekten berühmter Gebäude bleiben in Erinnerung. Die Ingenieure dahinter, Menschen, die ihre Entwürfe in Realität umwandelten, bleiben dagegen oft außen vor. Dabei verdienen sie mindestens so viel Anerkennung wie die kreativen Schöpfer bekannter Bauwerke. Einen solchen Ingenieur wollen wir euch heute vorstellen: Fazlur Rahman Khan.
Wolkenkratzer: Nicht ohne Fazlur Rahman Khan
Vermutlich war jeder von euch schon einmal in einer Großstadt. Vielleicht lebt ihr sogar selbst in einer. Dann kennt ihr es sicher: moderne Glasfassaden, die nach oben hin kein Ende finden. Als würden die Giganten aus Stahl und Glas unendlich in den Himmel wachsen.
Wolkenkratzer gehören längst zum Stadtbild, sie sind völlig selbstverständlich. Möglich gemacht hat sie ein Mann, von dem ihr vielleicht noch nie etwas gehört habt: Fazlur Rahman Khan. Als einer der wichtigsten Bauingenieure des 20. Jahrhunderts revolutionierte er den Hochhausbau und machte berühmte Gebäude wie den Burj Khalifa erst möglich.
Fazlur Rahman Khan: Als Hochhäuser an ihre Grenzen stießen
In den 50er und 60er-Jahren war der Bau von Hochhäusern mehr als nur das Schaffen von Wohnraum. Ein besonders hohes Bauwerk bedeutete vor allem Prestige: für die Erschaffer und die jeweilige Stadt. Jede Metropole, die etwas auf sich hielt, wollte mindestens ein besonders hohes Gebäude sein Eigen nennen.
Die damaligen Baumethoden reichten dafür allerdings nicht aus. Zu hoch waren die Materialkosten, zu groß schien das Eigengewicht. Dazu kamen noch Belastungen durch Wind oder Erdbeben, die nicht nur schwer auszugleichen waren, sondern hochkomplexe Berechnungen mit sich brachten. Wir erinnern uns: Statiksoftware, die so etwas berechnete, gab es damals noch nicht. Die übliche Stahlrahmenbauweise wurde zunehmend ineffizient.
Es gab also im Hochhausbau Probleme, und die waren alles andere als klein. Insbesondere zeigte die Windlast Hochhäusern Grenzen auf. Je höher ein Gebäude, desto stärker die Windkräfte, die horizontal und seitlich auf die Struktur einwirken. Ein Hochhaus, bei dem vor allem Seitenwinde ein Problem wurden, war beispielsweise das Citigroup Center in New York. Wenn ihr mehr darüber lesen wollt, findet ihr den Beitrag hier: Citigroup Center: Panik, Vertuschung und ein Hurrikan .
Fazlur Rahman Khan: Innovation Wolkenkratzer
Fazlur Rahman Khan wurde im heutigen Bangladesch geboren und studierte Bauingenieurwesen am Indian Institute of Engineering Science and Technology in Shibpur. Anschließend erwarb er seinen Bachelor-Abschluss in Bauingenieurwesen an der Bangladesh University of Engineering and Technology.
Dank der Unterstützung zweier Stipendien konnte Fazlur Rahman Khan 1952 in die Vereinigten Staaten reisen. Dort studierte er an der University of Illinois und erarbeitete sich innerhalb von drei Jahren zwei Master-Abschlüsse – einen in Baustatik und einen in theoretischer und angewandter Mechanik. Dem schloss sich ein Doktortitel in Baustatik an. Ganz schön beeindruckend, nicht wahr?
Kleiner Funfact am Rande: Seinen ersten Wolkenkratzer sah Fazlur Rahman Khan erst mit 21 Jahren. Denn in seiner Heimatstadt war kein Gebäude höher als drei Stockwerke. In den USA Gebäude von – aus heutiger Sicht – mittlerer Höhe zu betreten, muss aufregend für ihn gewesen sein: nicht nur etwas völlig Neues, sondern auch eine riesige Quelle der Inspiration.
Fazlur Rahman Khan und das Tube-System
Nach seinen Abschlüssen begann Fazlur Rahman Khan seine Tätigkeit beim Architekturbüro Skidmore, Owings & Merrill (SOM) in Chicago. Elf Jahre später wurde er dort sogar Partner. Während die Architekten seines Büros, wie beispielsweise Bruce Graham, Gebäude entwarfen, grübelte er darüber, wie man das Problem des modernen Hochhausbaus lösen könnte.
Hauptproblem waren das Material und sein Eigengewicht. Hoch zu bauen, war absolut ineffizient und teuer. Um euch das anschaulich zu verdeutlichen, schauen wir uns doch kurz an, wie bis zu diesem Zeitpunkt gebaut wurde, wenn es um möglichst hohe Gebäude ging.
Der Klassiker: Stahlrahmen („Skelettbau“)
Der Klassiker bis dahin war der Stahlrahmenbau, auch Skelettbau genannt. Der Name verrät schon einiges: Hierbei handelte es sich um ein Skelett für das spätere Gebäude, ein dichtes Netz aus Stahlstützen und Trägern.
Lasten, die auf das Bauwerk wirken, werden im Inneren durch eben dieses Skelett aufgenommen. Die Fassade ist dabei lediglich eine Hülle, die im Anschluss angehängt wird. Das Problem: Ab einer gewissen Höhe wird Wind ein großes Risiko. Denn dieser erzeugt Schwingungen, Biegung und lässt das gesamte Gebäude wie einen riesigen Hebel wirken.
Die einzige Lösung war es, dickere Stahlträger, mehr Stützen und engere Raster des Stahlnetzes zu verbauen. Hier ergab sich aber das Hauptproblem von Hochhäusern dieser Zeit: Sie wurden zu schwer und zu teuer. Mehr Materialkosten, unpraktische Innenräume durch zu viele Stützen und dadurch unflexible, schlecht nutzbare Grundrisse.
Kurz gesagt: Das System war für große Höhen einfach nicht effizient genug und stieß schnell an seine Grenzen. Fazlur Rahman Khan stellte sich eine entscheidende Frage: Warum befindet sich die tragende Struktur innen, wo sie außen doch viel nützlicher wäre? Gehen wir dem Ganzen nach!
Innovation durch Fazlur Rahman Khan: Tube-System
Fazlur Rahman Khan entwarf ein ganz neues Konzept: Das Gebäude wird selbst zur tragenden Struktur. Gut, neu war das Ganze nicht, denn seine Inspiration dafür gewann er direkt aus der Natur seiner Heimat. Eine der häufigsten Pflanzenarten dort ist Bambus. Und der wächst in hohlen Röhren, die ineinander geschoben sind.
Die gesamte Tragstruktur ist hier die Hülle selbst! Und dieses Prinzip übertrug Fazlur Rahman Khan auf Hochhäuser. Sein Ansatz basierte auf eng stehenden vertikalen Stützen, die durch horizontale Träger miteinander verbunden waren. Dadurch ergab sich eine steife Außenhaut, die den Großteil der Last aufnimmt und nach unten ableitet.
Durch diese Innovation von Fazlur Rahman Khan benötigten Hochhäuser deutlich weniger tragende Elemente im Inneren. Dadurch entstanden die großen freien Flächen, die wir beispielsweise als typische Großraumbüros der Innenstädte kennen.
Das Tragsystem von Fazlur Rahman Khan konzentrierte sich nicht mehr nach innen, sondern nach außen. Das brachte eine Menge Stabilität mit sich, denn die Gebäude wurden deutlich widerstandsfähiger gegen Schwingungen und Biegung. Und es dauerte nicht lange, bis er seine Theorie in die Praxis umsetzen konnte.
Fazlur Rahman Khan: Seine berühmtesten Gebäude
Sein erstes Gebäude mit Röhrenkonstruktion war das Chestnut De-Witt Apartmentgebäude. Außerdem arbeitete er an den Entwürfen für das John Hancock Center mit 100 Stockwerken mit. Sein guter Ruf in der Fachwelt brachte ihm bald die Spitznamen „Einstein des Bauingenieurwesens“ und „größter Bauingenieur des 20. Jahrhunderts“ ein.
Sein Meisterstück allerdings war der Sears Tower in Chicago mit 110 Stockwerken. Später wurde dieser in Willis Tower umbenannt und war von 1973 bis 1998 das höchste Gebäude der Welt. Ohne das innovative Röhrensystem von Fazlur Rahman Khan hätten diese Bauwerke gar nicht realisiert werden können.
Durch das Tube-System konnten Gebäude enorme Höhen erreichen, ohne an struktureller Stabilität einzubüßen. Dazu kam noch die effiziente Bauweise, welche sich vor allem in niedrigeren Baukosten und weniger Materialeinsatz zeigte. Damit setzte Fazlur Rahman Khan neue Maßstäbe im Hochhausbau weltweit.
Fazlur Rahman Khan: CAD-Pionier
Nicht nur in Sachen Bausysteme war Fazlur Rahman Khan ein echter Pionier, der stets nach Wegen suchte, Gebäude effizienter zu gestalten. In den 1970er Jahren kamen die ersten ernstzunehmenden Strukturanalysen für Computer auf den Markt: die Geburt von Statiksoftware.
SOM, das Architekturbüro, bei dem Fazlur Rahman Khan Partner war, wurde zu einem der ersten, die sich damit konkret auseinandersetzten. Es waren Graham und Khan, die ihre Partner überzeugten, einen Großrechner anzuschaffen. Neuen Technologien gegenüber war man im Bauwesen schon damals eher skeptisch. Doch ihre Partner stimmten zu und Khan begann damit, das System zur Berechnung von Gleichungen für die Tragwerksplanung zu programmieren. Damit leistete er echte Pionierarbeit für die gesamte Branche.
Fazit: Das Vermächtnis von Fazlur Rahman Khan
Fazlur Rahman Khan starb mit 52 Jahren an den Folgen eines Herzinfarkts. Doch seine innovative Bauweise für Hochhäuser hat bis heute großen Einfluss darauf, wie wir bauen. Wolkenkratzer wie der Burj Khalifa oder das One World Trade Center basieren auf seiner Arbeit.
Ohne das Tube-System von Fazlur Rahman Khan wären solche Bauwerke in dieser Form kaum möglich gewesen. Obwohl er in der Fachwelt große Anerkennung genoss – und das bis heute – ist sein Name der Öffentlichkeit kaum bekannt. Ingenieure arbeiten nun einmal eher im Hintergrund.
Fest steht: Fazlur Rahman Khan veränderte unsere Baubranche nachhaltig. Er schenkte uns ein Bausystem, das moderne Skylines, wie sie auf unzähligen Fotos zu sehen sind, erst möglich machte. Vielleicht denkt ihr das nächste Mal daran, wenn ihr in einer Großstadt nach oben schaut und bewundert, wie sich der klare blaue Himmel in der Fassade eines Wolkenkratzers spiegelt. Genau diese Fassade ist es, die das gesamte Gebäude trägt.
