Stahlseile spielen eine fundamentale Rolle im Bau von Wolkenkratzern. Die Fragen um die Tragfähigkeit und maximal mögliche Länge eines Stahlseils sind weitreichend. Insbesondere beschäftigt sich die Technik mit den Herausforderungen die durch die immense Höhe moderner Türme entstehen. Wer hätte gedacht, dass man bei den extremen Höhen von Gebäuden wie dem Burj Khalifa in Dubai nicht nur die Statik berücksichtigen muss, allerdings ebenfalls die physikalischen Eigenschaften der verwendeten Materialien?
Ein Stahlseil mit einem Querschnitt von lediglich 1 mm² hat eine Tragkraft von circa 350 Newton. Dies entspricht ungefähr 35 Kilogramm. Wenn man die Dichte des Stahls von etwa 7⸴85 kg/dm³ in Betracht zieht kann man formulieren ebenso wie lang ein solches Seil maximal sein darf. Anhand der gültigen physikalischen Formel m = ρ V, hierbei V = l 1 mm² und der oben genannten Tragkraft, ergibt sich eine theoretische maximale Länge von 4⸴5 Kilometern. Eine beeindruckende Zahl wenn man bedenkt: Dass in der Praxis idealere Materialien verwendet werden können die sogar Längen von bis zu 10 Kilometern zulassen.
Die Herausforderung ist jedoch komplexer. In der Realität spielen nicht nur die mechanischen Eigenschaften der Seile eine Rolle. Diese müssen in einem Fahrstuhlsystem auch die Dynamik von Gewicht und Geschwindigkeit berücksichtigen. Ein typisches Fahrstuhlsystem nutzt ein Gegengewicht. Im Falle einer maximalen Beladung mit 2000 Kilogramm muss deshalb auch das Eigengewicht des Seils zwischen der Umlenkrolle und der Gondel berücksichtigt werden. Tatsächlich desto länger das Seil ist, desto schwieriger ist die Berechnung, weil sich die Längung und der natürliche Verschleiß bemerkbar machen.
Doch nicht nur die physikalischen Rechnungen sind entscheidend. Speziell in den täglichen Anforderungen der modernen Architektur wird die Zahnmaticität des Stahls immer relevanter. Bei einem Aufzug würde man Schätzungen anstellen die mehrere Sicherheitsfaktoren berücksichtigen müssen. Die Sicherheitsanforderungen besagen: Dass man das Gewicht mindestens um das Vierfache überrechnen sollte.
Letztlich führt dies dazu: Dass die Ingenieure heutzutage innovative Materialien und Techniken ausarbeiten. Man denke nur an die Entwicklungen in der Fiber-Technologie oder verbesserte Legierungen die möglicherweise in Zukunft die Grenzen der physikalischen Erzählungen weiter hinaus schieben. So könnte der Traum eines sogenannten Weltraumfahrstuhls ´ der bis zu den Sternen reicht ` vielleicht doch eines Tages Realität werden. Vielleicht, fragt man sich auch was der nächste große Sprung in der Materie wird? Bessere Stahlsorten, neue Einsatztechnologien oder doch ganz andere Materialien?
In Summe zeigt sich: Die technisch höchst anspruchsvollen Herausforderungen in der modernen Architektur verlangen kreative Lösungen der Ingenieure. Stark, dünn und lange – die Suche geht weiter.
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