Die größten Herausforderungen beim Bau von Mega-Wolkenkratzern sind die hohe Windlast, Temperatur- und Höhenunterschiede sowie Kondensation.

In der Nähe des Erdbodens wird der Wind noch von Bäumen und anderen Gebäuden gebremst, aber ab einer bestimmten Höhe verschwinden diese Hindernisse. Das Hochhaus muss dann der vollen, ungebremsten Energie des Windes standhalten.

Auch Wärme und Licht sind wichtige Faktoren. Durch ihre enorme interne Wärmelast müssen sehr große Gebäude konstant klimatisiert werden, auch in den kälteren Monaten des Jahres. Der Klimaanlagenbetrieb ist somit der höchste Posten auf der Stromrechnung eines Wolkenkratzers. Mega-Wolkenkratzer stellen dabei eine besondere Herausforderung dar: Neben der hohen intern anfallenden Wärmemenge fällt die solare Strahlung ungebrochen auf den Großteil der Außenflächen, da diese Bauten über benachbarte Gebäude in der Regel weit hinaus ragen. Die meisten Megahochhäuser stehen zudem in Wüstenregionen im Nahen Osten, Afrika oder Südostasien.

Erschwerend kommt hinzu, dass die Fassaden von Mega-Wolkenkratzern heutzutage fast ausschließlich aus Glas bestehen. Es wird Wert auf hohe und breite Scheiben gelegt, die ein Maximum an Aussicht erlauben.

Die Herausforderung besteht darin, das Glas so robust zu konstruieren, dass es den hohen Windkräften standhält. Auch die enorme Menge an Licht, die ins Gebäude fällt, muss kompensiert werden, um den Komfort und das Wohlergehen der Gebäudenutzer sicherzustellen.

 

Herausforderungen beim Bau von Megawolkenkratzern

Die Umgebung


Die Umgebung eines Gebäudes, und besonders im Fall des Burj Khalifas oder des Jeddah Towers das örtliche Wüstenklima, sind wichtige Faktoren. Objekte in der Umgebung von Megahochhäusern, also etwa andere Gebäude oder Hügel, absorbieren einen großen Teil der Tageshitze und geben diese Wärme im Laufe der Nacht wieder an die Umgebung ab. Wärmedämmglas mit einem niedrigen Emissionsgrad („Low-E”) reflektiert diese langwellige Strahlung und minimiert die Wärmeübertragung. Daher empfiehlt sich der Einsatz von Low-E-Glas wie Guardian SunGuard Neutral 60.

Die Klimabedingungen dieser heißen, feuchten Wüstenregionen mit Tagestemperaturen von bis zu 50°C stellen das Glas vor echte Herausforderungen in den Bereichen Spannung und Durchbiegung, aber auch in Bezug auf mögliche Probleme mit Kondensation.

Die meisten Menschen wissen nichts von der Beliebtheit von Low-E-Glas im Nahen Osten und warum es verwendet werden sollte. Meistens wird angenommen, dass Low-E-Glas nur in den kälteren Klimazonen angewendet wird. Dabei wird jedoch oft das Konzept der Isolation und Reflexion von indirekter Wärme in der Nacht und am Tag außer Acht gelassen.

Kondensation


Bei Megahochhäusern besteht stets das Risiko von Kondensation auf der Außenseite der Glasfassade. Das ist den großen Temperaturunterschieden zwischen der, besonders im Sommer, heißen und feuchten Außenluft und der klimatisierten Luft im Inneren des Gebäudes geschuldet.

Durch die Verwendung von Wärmedämmglas für die inneren Scheiben kann teilweise verhindert werden, dass die Kälte aus dem Inneren des Gebäudes zur Außenseite gelangt.

Durch thermische Vorspannung (Einscheibensicherheitsglas - ESG oder teilvorgespanntes Glas - TVG) wird das Glas bis zu fünfmal widerstandsfähiger, um den extremen Windlasten und Temperaturunterschieden standzuhalten.

Höhenunterschiede


Der Höhenunterschiede zwischen der Spitze und dem Erdgeschoss eines Megawolkenkratzers und die damit einhergehenden Temperaturunterschiede können aufgrund der Druckdifferenz zu unterschiedlicher Durchbiegung der Isoliergläser führen.

Beim Bau des Burj Khalifa kam sogar noch die Temperaturdifferenz zwischen Herstellung und Einbau der Isoliergläser hinzu. Sie wurden im Januar bei 26°C produziert und dann im August in Dubai eingebaut, bei einer Temperatur von 48°C. Durch genaue Berechnung der Spannung und Biegung der Isoliergläser konnten unsere Technikexperten bei Guardian Glass die erforderlichen Glasdicken ermitteln, um den Bedingungen auf verschiedenen Einbauhöhen gerecht zu werden.

Wind


Aufgrund der Höhe von Megawolkenkratzern können sich enorme Windkräfte entwickeln. Obwohl die dynamische Form des Gebäudes entworfen wurde, um Strukturbelastungen durch Windwirbelablösungen zu vermeiden, ist die Glasdicke ebenfalls ein sehr wichtiger Faktor. Beim Burj Khalifa wurde die Fassade so konstruiert, dass sie Windlasten mit Geschwindigkeiten bis zu 250 km/h aushält. Das Verglasungssystem des Jeddah Towers hingegen ist dafür ausgerichtet, Schwankungen von bis zu 2,5 Metern Radius standzuhalten, ohne dass es zu Glasbruch oder Luftdurchlass kommt. Die Glasdicke hängt von der Einbauhöhe am Gebäude ab. Die thermische Vorspannung (ESG oder TVG) ist ebenfalls unerlässlich, denn sie macht Glas bis zu fünfmal widerstandsfähiger, um den extremen Windlasten und Temperaturunterschieden standzuhalten.

 

About the Expert -  Jasmin Hodzic


Jasmin Hodzic occupies currently the role of Commercial Project Director for Guardian Glass in Africa and Middle East. In this role, Jasmin is responsible for leading the teams of Architectural Sales Managers and Technical Advisory Experts working closely with all stakeholders in commercial façade business.