Schauen Sie sich die Erdbebenstoßdämpfer des neuesten Wolkenkratzers in LA an

Eric Adams

Obwohl die Innenstadt von Los Angeles (#DTLA) inmitten des Spektakels um Hollywood, den Sunset Boulevard und Beverly Hills oft vergessen wird, befindet sie sich mitten in einer gewaltigen Wiedergeburt. Ein großer – wirklich großer – Teil davon ist das Wilshire Grand Center, ein glitzernder, 73 Stockwerke hoher und 1.100 Fuß hoher Wolkenkratzer am westlichen Rand der Innenstadt, der kurz vor der Fertigstellung steht. Das die Skyline verändernde Gebäude wird bei seiner Eröffnung im nächsten Jahr ein High-Tech-Wunder sein, mit 16 schnellen Doppeldeckeraufzügen, riesigen Wänden mit dynamischer LED-Beleuchtung für die Blade-Runner-Atmosphäre und einem Wasserrückgewinnungssystem zur Bewässerung der Landschaftsgestaltung. Mit seiner Turmspitze wird es das höchste Gebäude westlich von Chicago1 sein.

Aber der milliardenschwere Hotel-, Büro- und Einzelhandelsturm, der von Korean Air finanziert wird, wird auch einer der fortschrittlichsten der Welt sein, wenn es um Erdbebensicherheit geht – etwas, worüber sich alle Gebäude in der Region Sorgen machen müssen. Es verwendet massive Verstrebungen, ozeanische Betonmengen und jede Menge intelligente Technik, um Erdbeben standzuhalten, selbst solchen, die stärker waren als das verheerende Northridge-Erdbeben von 1994. Aber neben der seismischen Widerstandsfähigkeit muss es auch den Windkräften standhalten, die andere Gebäude übertreffen Wegen der ungewöhnlichen Form nicht tun. „Es ist ein großes Gebäude, und da es sich um ein Hotel handelt, bei dem alle Zimmer nach außen zeigen, ist es sehr schlank“, sagt Chris Martin, CEO der Designfirma AC Martin Partners, die seit einem Jahrhundert die Architekturlandschaft von LA mitgestaltet. „Wenn Sie also ein schlankes, superhohes Gebäude in einer seismischen Umgebung nehmen und den Wind berücksichtigen, wird es eine sehr dynamische Struktur mit viel Bewegung von oben und unten sein.“

Um sicherzustellen, dass der Turm solche Kräfte – einschließlich Biegen und Neigen mit dem Wind – sicher aufnehmen kann, verwendeten Ingenieure Computersimulationen, um ein digitales Modell der Struktur zu belasten. Wilshire muss Erdbeben bis zu einer Stärke von etwa 7,4 standhalten, die durch die 46 Meilen entfernte San-Andreas-Verwerfung verursacht werden könnten – obwohl eine nur eine Viertelmeile von der Stätte entfernte Verwerfungslinie, die Upper Elysian Park Thrust, eine Stärke verursachen könnte 6,4 Beben. Die Lösung: ein massiver, rechteckiger zentraler Kern mit bis zu 1,20 m dicken Wänden, die auf der einen Seite 32 Fuß und auf der anderen 128 Fuß messen. Der Kern stabilisiert das Gebäude sowohl gegen Erdbeben als auch gegen Windkräfte und dient als Anker für an den Außenwänden befestigte Strukturelemente. Es erreicht fünf Ebenen unter der Erde und dann 850 Fuß in die Luft. Das Fundament musste besonders robust sein, um das Gebäude bei einem Beben zu stabilisieren, und es war der größte kontinuierliche Betonguss in der Geschichte: Anfang 2014 wurden 2.100 LKW-Ladungen Beton mit einem Gewicht von 82 Millionen Pfund abgeladen, um das 17,5 Fuß dicke Betonfundament zu schaffen.

Lauren Goode

Julian Chokkattu

Will Knight

Der Kern wird durch drei Ringe aus mehrstöckigen knickfesten Streben ergänzt, die in seinen dicken Wänden einrasten. Diese stoßdämpferartigen Strukturen sind an den Böden der Etagen 27, 53–59 und 702 befestigt und erstrecken sich diagonal über drei oder mehr Stockwerke bis zu den Stahlsäulen am Außenrand. „Sie verbiegen sich dynamisch und absorbieren Energie, die normalerweise zerstörerisch wäre“, sagt Martin. Laut Ingenieur Leonard Joseph, einem Direktor bei Thornton Tomasetti, einem der beiden Ingenieurbüros, die am Bau des Gebäudes mitgearbeitet haben, würden herkömmliche Stahlausleger bei einem schweren Beben in LA enorme Kräfte erzeugen, die groß genug wären, um die Säulen und Kernwände an den Befestigungspunkten zu beschädigen Erdbebenwiderstandsstrategie. (Der andere war Brandow & Johnston, Inc.)

Deshalb verwendeten Ingenieure Zahnspangen, die nachgeben, sich dehnen und zusammendrücken wie Toffee. Jedes hat eine lange Stahlstange, die an jedem Ende mit der Struktur verbunden ist. Die Stange erhält eine spezielle Gleitbeschichtung, bevor sie in ein mit Beton gefülltes Stahlrohr eingeschlossen wird, sodass sie unter Druck gerade bleibt. Aber es kann sich immer noch dehnen und „einschnüren“ – oder enger werden –, wenn Eisenmoleküle im Stahl ihre Position ändern. Bei einer Verformung über seine Elastizitätsgrenze hinaus wird das Metall heiß und wandelt die kinetische Bewegungsenergie in Wärmeenergie um. „Diesen Effekt spürt man, wenn man eine Büroklammer immer wieder auf- und abbiegt“, sagt Joseph. „Das Gleiche passiert, wenn die lange innere Stahlstange einer knickfesten Zahnspange zyklisch gedehnt und gestaucht wird.“ Das absorbiert Energie und dämpft die Bewegung der Struktur.

Obwohl diese Streben schon früher verwendet wurden, entstand durch die Gruppierung von vier riesigen Streben in einer Gruppe das System mit der höchsten Kapazität der Welt, mit einer Streckgrenze von 8,8 Millionen Pfund pro Ausleger. (Das ist stark genug, um 110 voll beladene Lastwagen aufzuhängen.) Genau wie es beim Einbau von Stoßdämpfern in ein Auto erforderlich ist, mussten die obersten Streben zum Einbau zusammengedrückt werden, was eine Kraftbelastung von jeweils 1 Million Pfund erforderte. Die dramatischen Strukturen – mit ihren riesigen Riegeln und ihrer stromlinienförmigen Form – werden als Teil der Innenarchitektur freigelegt.

Die gesamte Technik wird ein Gebäude unterstützen, das so gestaltet ist, dass man es von oben erleben kann. Mit Aufzügen gelangen die Gäste in nur 50 Sekunden in die 70. Etage, wo das InterContinental Downtown Los Angeles seine Lobby behalten wird – die Gäste können tatsächlich mit dem Aufzug hinunter zu ihren Zimmern fahren. Über der Lobby befindet sich ein 100 Fuß hohes, segelförmiges Penthouse aus Glas und Stahl mit dramatischer Außenbeleuchtung bei Nacht. Diese Funktion – die dem Half Dome im Yosemite-Nationalpark nachempfunden ist – macht den Wilshire zum ersten Wolkenkratzer der Stadt ohne Flachdach: In Gebäuden in Los Angeles war es schon lange erforderlich, Hubschrauberlandeplätze für Notevakuierungen unterzubringen, bei erfolgreichen Rettungen auf Dächern ist dies jedoch der Fall selten3, daher beantragte das Unternehmen erfolgreich die Aufhebung der Anforderung – vorausgesetzt, es wurde eine zusätzliche, spezielle Fluchttreppe installiert.

Auf dem Dach wird es außerdem einen Platz unter freiem Himmel geben, damit die Gäste die Aussicht und das Klima von Los Angeles genießen können. „Ich möchte, dass alle Angelenos das mit Stolz betrachten und wissen, dass es für sie gebaut wurde, und ich möchte, dass sie auf das Deck im 73. Stock gehen und die freie Luft und die Aussicht bis nach Catalina Island genießen“, sagte Martin. 178 Fuß über ihnen schwebt der kürzlich fertiggestellte perforierte weiße Turm des Gebäudes, der durch programmierbare Farbbeleuchtung beleuchtet wird.4

Im Falle eines Erdbebens müssen die Menschen in den oberen Stockwerken mitfahren. „Jeder wird sowohl körperlich als auch emotional erschüttert sein“, sagt Joseph. „Je höher man sich in einem Gebäude – egal in welchem Gebäude – befindet, desto größer wird der Erschütterungseffekt sein.“ Die berechnete Spitzenbeschleunigung an der Spitze des Turms beträgt etwa 4 g, was einem Space-Shuttle-Start entspricht. „Aber es ist eine Hin- und Herbewegung, also fliegt niemand in die Umlaufbahn.“ Auf dem Gipfel des Wilshire wird sich die gesamte Energie einer wütenden Verwerfung wie Schwanken und Wackeln anfühlen.

1UPDATE 14:45 Uhr Eastern 13.9.16: Diese Geschichte wurde aktualisiert, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass das Wilshire Grand das höchste Gebäude westlich von Chicago und dem Mississippi River sein wird, nicht Denver.2Die obersten Klammern erstrecken sich über den 70. bis 72. Stock Stock, nicht der 73. Stock.3 Seit der Verabschiedung der Verordnung, die Hubschrauberlandeplätze vorschreibt, im Jahr 1974 wurde eine erfolgreiche Dachrettung durchgeführt.4 Der Turm ist 294 Fuß hoch und ragt 178 Fuß, nicht 160 Fuß, über die Höhe des Segels hinaus.