Måske var det koen, som skubbede til lanternen, måske en af mændene, som spillede kort. Ingen ved, præcis hvad der skete, da et ildhelvede i 1871 brød løs i laden hos O’Learys og hastigt bredte sig blandt Chicagos knastørre træbygninger.
“Stykker af brændende tagplader, planker, tagpap og alt muligt andet kom susende gennem luften som sne. Alt var røg og gnister, og vinden samlede det hele tiden op igen og dannede store hvirvler af glødende kul. Alle byens tage og gader stod i flammer,” skrev et øjenvidne.
300 menneskeliv gik tabt, og 18.000 huse blev jævnet med jorden. Men af asken opstod nye typer af bygninger – den ene højere end den anden.
En tredjedel af Chicagos indbyggere, svarende til 90.000 mennesker, blev hjemløse under “Great Chicago Fire”.
De moderne himmelstræbende skyskrabere, med det svimlende 828 meter høje Burj Khalifa i Dubai som den ypperste repræsentant, har alle rødder i 1800-tallets Chicago – og i fire mænds utrættelige arbejde.
Fuglebur gav idé til stålskelet
Da “Great Chicago Fire” døde ud den 9. oktober 1871, vedtog bystyret i Chicago en hastelov: Nye bygninger skulle konstrueres af brandsikre materialer som mursten, marmor og kalksten – dyre råvarer, som de færreste private havde råd til.
De tomme grunde i Chicagos centrum blev derfor overtaget af banker og store firmaer. Et af dem var forsikringsselskabet New York Home Insurance Company, som søgte et nyt hovedkvarter.
Selskabet udfordrede de lokale arkitekter til at byde ind med design, hvor hver etage af bygningen blev badet i naturligt lys.
Udfordringen passede perfekt ind i William Le Baron Jenneys vision. I stedet for at lade sten bære bygningerne ville den 39-årige arkitekt udnytte nogle af tidens nyeste teknologier og bl.a. rejse et skelet af metal.
Fire mænd skabte skyskraberen
1. Jenney droppede bærende mure
Den amerikanske bygningsingeniør William Le Baron Jenney (1832-1907) fik idéen til at bygge omkring et indre, bærende metalskelet. Konstruktionen erstattede tykkere og tungere stenmure og gjorde det muligt at bygge højere.
2. Otis sikrede elevatoren
Uden elevatorer, ingen skyskrabere. Takket være en sikkerhedsmekanisme opfundet af den amerikanske mekaniker Elisha Graves Otis (1811-1861) blev elevatoren egnet til persontransport, så bygningerne kunne få flere etager.
3. Bessemer gjorde stål billigt
Den britiske ingeniør Henry Bessemer (1813-1898) udviklede en hurtig og billig metode til fremstilling af stål. Metoden satte gang i stålindustrien, som var en forudsætning for, at stadig højere skyskrabere kunne skyde op.
4. Khan lettede konstruktionen
Bygningsingeniør Fazlur Rahman Khan (1929-1982) katapulterede udviklingen af skyskrabere op i helt nye højder, da han opfandt en indre rørkonstruktion, som sparede på byggematerialerne og udnyttede kvadratmeterne endnu bedre.
Ifølge en populær overlevering blev Jenney inspireret af et fuglebur hjemme i dagligstuen, som holdt formen, til trods for at hans kone havde placeret en stor, tung bog oven på det.
Uanset inspirationskilden indså Jenney, at en lignende konstruktion af stål ville være så let, stærk og fleksibel, at han kunne bygge helt op til 10. etage.
Samtidig ville bygningen blive stærk nok til, at store vinduer kunne tilføjes på alle sider og imødekomme forsikringsselskabets ønske om dagslys.
Jenney vandt udbuddet, og verdens første skyskraber, Home Insurance Building, stod færdig i 1885.
I 1891 fik verdens første skyskraber, Home Insurance Building i Chicago, tilføjet to etager, så den totale højde blev 54,9 meter.
I New York skævede man misundeligt til den sensationelt høje og lette bygning. Fra 1840 til 1870 var indbyggertallet tredoblet, og en måde at løse pladsproblemerne på var at bygge højere.
I 1889 godkendte New Yorks byggemyndigheder Jenneys metalramme, og kort efter blev den 11 etager høje Tower Building indviet.
En regulær kappestrid mellem især Chicago og New York tog fart. Ved århundredeskiftet stod de første bygninger med 25-30 etager færdige. Og derfra gik det kun én vej: op.
Stål sprøjtede ud af kæmpeovne
Selve grundlaget for skyskrabernes succes blev skabt med opfindelsen af stål. Når råjern blev tilført de rette mængder kulstof, opstod en såkaldt legering, som var uhørt stærk og fleksibel.
Stålproduktionen var før industrialiseringen omstændelig, tidskrævende og manuel. Derfor var de første togskinner og jernbanebroer bygget i støbejern. Men jernet indeholdt for meget kulstof, slog revner og forårsagede ulykker.
For lettere at få styr på kulstofmængderne i jernet søgte den britiske ingeniør og opfinder Henry Bessemer i 1855 patent på en ny metode til fremstilling af stål.
Bessemerprocessen foregik i en kæmpestor ovn kaldet en konverter, hvor råjernet fik tilført en kraftig luftstrøm. Under høj varme reagerede ilten i luften med råjernets indhold af silicium, mangan og kulstof, så fem-ti meter høje stikflammer af kulilte brølede ud af ovnens top.
Når jernet var helt renset for urenheder, blev de rette mængder af bl.a. kulstof igen tilsat, alt efter hvor stærkt stålet skulle være.
3 idéer sendte husene i vejret
1. Høj varme masseproducerede stål
Stålproduktionen tog fart i 1855, hvor den såkaldte konverter blev opfundet. Voldsom varme rensede først råjernet for urenheder, hvorefter det fik tilsat kulstof, så stål opstod. De stærkeste ståltyper indeholder 0,99 pct. kulstof.
2. Elevatorer sendte folk i vejret
Elevatorer var livsfarlige og kun egnet til transport af varer. Men da en sikkerhedsmekanisme blev opfundet, hvor en metalstang greb ind i takker på hver side af elevatoren, hvis kablet sprang, blev persontransport mulig.
3. Stålskelet fordelte vægten
Høje bygninger var tunge, da de krævede et stort fundament og stadig tykkere mure. Med et indre, lettere stålskelet blev belastningen fordelt ud på de mange bjælker og stolper, så bygninger kunne blive over ti etager høje.
Med bessemerprocessen kunne 15 tons stål produceres på en time – tidligere tog det 14 dage – og jernbaneskinner, stålplader, bjælker og andre byggematerialer sprøjtede ud af fabrikkerne.
I 1860 var den globale produktion af stål 50.000 tons, i 1870 var den tidoblet til 500.000 tons – og i 1899 nåede tallet op på 28 millioner tons.
Ingen gider gå på trapper
Ud over stål udnyttede William Le Baron Jenney også en anden ny opfindelse og installerede en elevator drevet af trykluft i Home Insurance Building.
I midten af 1850’erne havde ejendomme maksimalt syv etager, da antallet af trapper, folk skulle slæbe sig op ad, satte en naturlig grænse for, hvor høje bygningerne kunne blive.
Vareelevatorer var velkendte, men uegnede til persontransport, for hvis kablet sprang, ville passagererne brase direkte i døden. Det ændrede sig, da mekanikeren Elisha Graves Otis fra Vermont i 1853 opfandt en automatisk nødbremse.
Elisha Graves Otis teki hissistä turvallisen keksimällään automaattisella hätäjarrulla. Hän esitteli turvamekanismin New Yorkin maailmannäyttelyssä 1853.
Otis’ elevator var monteret i en metalramme med indvendige takker som på et tandhjul. På toppen af elevatoren sad en metalstang, som blev udløst og satte sig i hak i rammen, hvis kablet sprang.
Elisha Graves Otis grundlagde Otis Elevator Company, som bl.a. leverede elevatorer til Eiffeltårnet og Empire State Building. Navnet står også på de 57 elevatorer, som i dag drøner lydløst op og ned i Burj Khalifas 19 elevatorskakte med 36 km i timen.
Ung mand vendte vrangen ud
I 1960’erne var skyskrabere med William Le Baron Jenneys indre metalskelet skudt op over det meste af kloden, men fordi stålskelettets indre rør og bjælker optog en stor del af pladsen, var kvadratmeterne dyre, og det kunne ikke betale sig at bygge højere end 300 meter. Det skulle en ung mand fra Bangladesh dog ændre på.
Historiens højeste bygninger
De første høje bygninger var af sten, og siden kom stål og beton til. I dag bygger ingeniørerne mod nye rekorder takket være blandingsmaterialer, som har særlig styrke og holdbarhed.
Oldtid: Pyramider var bjerge
Gizapyramiden målte 147 m, da den stod færdig, og var i årtusinder verdens højeste bygning. Med brede fundamenter og tykke vægge i sten tronede pyramiderne mod skyerne som menneskeskabte bjerge.
Middelalder: Kirker skyder op
Fra middelalderen og frem til 1800-tallet stræbte katedralerne stadig højere mod himlen. Støttepiller uden på bygningerne fordelte vægten, så bl.a. domkirken i Köln kunne udstyres med store vinduer og knejse 157 meter i vejret.
1800-tallet: stålalderen
Med jern- og stålindustrien ramte ingeniørerne nye rekorder. Da Eiffeltårnet i Paris stod færdigt i 1889, var det den første bygning på 300 meter og indvarslede en ny tid med stadig højere bygningsværker.
1900-tallet: skyskrabernes æra
Stålskeletter fik etageejendomme til at række mod skyerne. I 1930 overtog Chrysler Building i New York med sine 319 meter højderekorden fra Eiffeltårnet, og herfra gik det kun opad. 1900-tallet blev skyskrabernes århundrede.
I dag: på vej mod kilometeren
Nu stræber bygherrerne efter “megahøje bygninger” på mindst 600 meter. Rene stålkonstruktioner er på vej ud til fordel for byggeri med kompositmaterialer, fx kul- og glasfiber, hvor flere typer af materialer smelter sammen.
Da den ingeniøruddannede Fazlur Rahman Khan ankom til Chicago som 21-årig for at studere bygningskonstruktion, havde han aldrig set en skyskraber, men på rekordtid gennemførte Khan sin uddannelse og blev kendt for sin store opfindsomhed.
Khan vendte vrangen ud på Jenneys stålkonstruktion og opfandt “rørstrukturen”, hvor det massive, indre stålskelet blev erstattet af en udvendig struktur, som bar bygningen, kombineret med tværgående stålbjælker, der fordelte vægten.
John Hancock Center i Chicago var den første skyskraber bygget efter den nye metode. Da bygningen stod færdig i 1969, var højden 344 meter fordelt på 100 etager.
Fazlur Rahman Khan fortsatte sit arbejde og udviklede flere variationer af det rørformede design. Den kendteste er “bundet rørstruktur”, som han anvendte i det 447 meter høje Willis Tower, også kendt som Sears Tower, fra 1973.
Willis Tower er inspireret af bundtede bambusrør og opbygget af ni stolper, som fordeler belastningen imellem sig. Bygningen var verdens højeste i 25 år.
Inspireret af et bundt bambusrør byggede Khan flere separate delstrukturer sammen for på den måde at fordele vind- og vægtbelastningen på flere elementer. Willis Tower består fx af ni firkantede stolper i forskellig længde, som deler de forskellige kræfter, i fagsproget kaldet lasterne, imellem sig.
Rekordholder har katedralstøtte
Verdens højeste bygning, Burj Khalifa, bygger på Khans idéer og består af flere rørformede dele, som er forbundet. Men bygningen repræsenterer også en ny udvikling. Fortidens opfindelser kan nemlig ikke overføres direkte til nye, højere bygninger, da udfordringerne vokser for hver etage, der lægges til.
Derfor har ingeniørerne bag Burj Khalifa udviklet en sekskantet kernestruktur, som bygningens særlige Y-form støtter op om. Princippet er lidt det samme som i middelalderkatedralerne, hvor strukturer på ydersiden er med til at støtte indre hvælvinger og vinduer.
Støttepiller på ydersiden af katedralerne støtter op om murene og er med til at fordele vægten af hvælvingerne.
Forholdene i Dubai udgjorde også en helt speciel udfordring under konstruktionen af Burj Khalifa – særligt i højderne. Det tog 40 minutter og et voldsomt tryk på 206 kg pr. kvadratcentimeter at pumpe beton op i 600 meters højde, og pga. ørkenvarmen måtte ingeniørerne blande is i betonen for at forhindre kemiske reaktioner, som ville gøre den skrøbelig.
Vinden er den store udfordring
Ud over varme er vinden en stor udfordring for Burj Khalifa. Allerede de første skyskrabere viste, at det er vigtigt at tage højde for vind, når man bygger højt.
Hvis vinden rammer store, lige flader, får den fart på og styrter både opad og nedad langs bygningen. Rundt om bygningernes skarpe hjørner danner den kraftige hvirvler som små tornadoer.
I byer med andre høje bygninger, smalle gader og en kvadratisk byplan forstærkes vinden og danner vindtunneller i gaderne med voldsomme vindhastigheder, som kan kaste mennesker omkuld. Det er bl.a. set i London og New York.
Selvom en bygning kan svaje ganske meget, uden at der er fare for sammenstyrtning, bliver folk inde i bygningen dårlige af at opholde sig på gyngende gulv. Derfor arbejder ingeniørerne på at begrænse skyskrabernes bevægelser.
Burj Khalifa er et miks af gamle og nye idéer
Verdens højeste bygning er solidt plantet i historiske byggetraditioner, men er også båret af nye opfindelser og avanceret vinddesign.
1. Design forvirrer vinden
Dubai rammes ofte af sandstorme med vindstyrker på op til 100 km/t. Burj Khalifa består derfor af 27 tårne i forskellige niveauer med afrundede hjørner, som bryder vinden, så den ikke kan samle sig og få bygningen til at svaje.
2. Rør styrker bygningen
I 1963 skabte ingeniøren Fazlur Rahman Khan en bygningskonstruktion inspireret af bundtede bambusrør. Princippet med at konstruere en bygning af forskellige rørformede segmenter styrker bygningens bæreevne og vindmodstand
3. Y-form støtter kernen
Inspireret af middelalderkatedralernes støttepiller, som holdt hvælvinger og vinduer på plads, har Burj Khalifa et grundplan formet som et Y. De nederste niveauer støtter ind mod den sekskantede kerne og stabiliserer bygningen.
4. Betonpæle holder bygningen
Fundamentet er formet som en kæmpemæssig snesko af beton, der ligger oven på sandet og er fæstnet med 192 betonpiller. Gnidningsmodstanden mellem de 50 meter lange betonpiller og det dybe sand holder bygningen urokkeligt på plads.
Grundlæggende handler det om at bryde og forvirre vinden. Burj Khalifas asymmetriske form med forskudte bygningsdele, afrundede hjørner og forskellige højder på de forskellige elementer er med til hele tiden at bryde vindens baner og dermed svække den.
Designet gør, at bygningens maksimale svaj på 1,5 meter ved spidsen af spiret føles langsomt og ikke resulterer i søsyge.
Kapløb er flyttet til Mellemøsten
Burj Khalifa har holdt højderekorden siden 2010, men Saudi-Arabien er allerede ved at bygge den næste rekordholder, Kingdom Tower, som skal nå tæt ved den magiske grænse på 1000 meter.
Dubai har også planer om at bygge en endnu højere skyskraber end Burj Khalifa og konstruere det 1400 meter høje Dubai Creek Tower.
1800-tallets kapløb mellem Chicago og New York er i dag flyttet til Den Arabiske Halvø, og ifølge nogle forskere er det i princippet muligt at bygge lige så højt som Mount Everest, så længe fundamentet er stærkt nok.
Hvad der begyndte med en rygende brandtomt i Chicago, kan derfor ende med at knejse ni kilometer mod himlen.
VIDEO: Se Burj Khalifa blive bygget meter for meter
Billeder fra de seks år, det tog at bygge verdens højeste bygning, er blevet sat sammen til en timelapsevideo.