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Einblick

Geotechnische Herausforderungen der innerstädtischen Nachverdichtung

von heiner fromm Bereichs­lei­ter geotechnik
Immer mehr Menschen zieht es vom Land in die Stadt. 2015 lebten bereits drei von vier Deutschen in Städten – und die Tendenz steigt. Weil innerstädtische Flächen immer knapper werden, bauen Architekten und Städteplaner weiter in die Höhe. Die wirtschaftliche Gründung dieser Sonderbauten verlangt eine besondere geotechnische Expertise.

828 Meter ragt der Burj Khalifa in den Himmel über Dubai. Mit über 160 Stockwerken ist er der derzeit höchste Wolken­krat­zer der Welt. Doch schon bald soll der Gigant durch noch höhere Pres­ti­ge­ob­jekte in den Schatten gestellt werden. Der Jeddah Tower im benach­bar­ten Saudi-Arabien soll bis 2019 fertig­ge­stellt sein und die 1.000-Meter-Marke brechen. China und die Vereinigten Arabischen Emirate planen ähnlich hohe Bauwerke. 

Hierzulande ist man von Gebäuden dieser Höhe noch weit entfernt. Das höchste deutsche Hochhaus, der Commerzbank Tower in Frankfurt, misst gerade einmal 260 Meter – im inter­na­tio­na­len Vergleich ein Zwerg unter den Wolken­krat­zern. Dennoch definiert die Landes­bau­ord­nung Hessen bereits Hochhäuser mit mehr als 22 m Höhe als Sonder­bau­ten. 

Diese Sonder­bau­ten stellen Bauherren, Projekt­ent­wick­ler und Investoren vor viele rechtliche, finanzielle, umwelt­be­zo­gene und fachliche Fragen. Die im Untergrund verborgenen geotech­ni­schen Aspekte bei der Herstellung eines Bauwerks werden dabei oft unter­schätzt. Doch erst ein sorgfältig erkundeter Baugrund und eine durchdacht geplante und bemessene Baugrube machen Hoch­haus­grün­dun­gen und die notwendigen Tief­bau­ar­bei­ten wirt­schaft­lich.

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derzeit höchstes Hochhaus der Welt
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höchstes Hochhaus in Deutschland

Der inner­städ­ti­sche Raum stellt höchste Anfor­de­run­gen an das Grün­dungs­kon­zept. Beengte Platz­ver­hält­nisse, oft mit direkt angren­zen­der Versorgungs- und Verkehrs­in­fra­struk­tur sowie Bebauung, erschweren die Planung und Ausführung der Tief­bau­ar­bei­ten. In manchen Städten wie Frankfurt am Main kommen schwierige Baugrund­ver­hält­nisse hinzu, die den Abtrag hoher Lasten oder die Herstellung einer wasser­dich­ten Baugrube noch kompli­zier­ter machen.  

Grün­dungs­kon­zepte für Hochhäuser erfordern langjährige theo­re­ti­sche und praktische Erfahrung. Mit dem richtigen Fachwissen lassen sich die Baukosten einer Tief­grün­dung erheblich reduzieren.
Heiner Fromm, Bereichsleiter geotechnik 

Mit vier bis fünf Unter­ge­schos­sen erreicht die Baugrube schnell eine Tiefe von 20 Metern oder mehr und muss damit statisch wirksam umschlossen werden. Außerdem muss sie gegen Grundwasser geschützt oder das Grundwasser abgesenkt werden. In beiden Fällen sind immer auch wasser­schutz­recht­li­che Aspekte zu – insbe­son­dere dann, wenn bei der Entnahme von Grundwasser schad­stoff­be­las­tete Wässer gefördert werden, die vor Wieder­ein­lei­tung aufzu­be­rei­ten sind. Zudem werden beim Aushub der Baugrube große Erdmassen und ggf. auch Altbau­sub­stanz bewegt, die fachgerecht untersucht und entsorgt werden müssen.  

Um die großen Hoch­haus­las­ten sicher abzutragen und Setzungen bei benach­bar­ten Bestands­ge­bäu­den zu vermeiden, hat sich die Kombinierte Pfahl-Plat­ten­grün­dung (KPP) als wirt­schaft­li­che Grün­dungs­art bewährt. Dabei werden die Lasten – wie der Name bereits andeutet – nicht ausschließ­lich über die Funda­ment­platte, sondern zusätzlich über Grün­dungs­pfähle in den Untergrund abgetragen. Da sich die Elemente Pfahl, Baugrund und Bodenplatte gegenseitig beein­flus­sen, sind diese Wech­sel­wir­kun­gen mit Hilfe mehr­di­men­sio­na­ler numerischer Modelle und in enger Abstimmung mit dem Trag­werks­sta­ti­ker Hochbau exakt zu bemessen – eine in der Branche nicht alltägliche Aufgabe, die Fachwissen und Kompetenz voraussetzt.

Die technisch und wirt­schaft­lich optimalste Grün­dungs­va­ri­ante zu finden, erfordert immer das gleich­zei­tige Eindenken in mehrere Aspekte: Das Bauwerk mit seinen Lasten, die bauliche Situation im Umfeld, die Beschaf­fen­heit von Baugrund, Grundwasser und Aushub­ma­te­rial sowie die Baulogistik im Zuge der Gründung müssen berück­sich­tigt werden. Mit einer fundierten geotech­ni­schen Planung und Beratung aus einer Hand haben Investoren, Bauherren und Projekt­ent­wick­ler die Gewissheit, dass ihr Bauwerk von Anfang an auf einem sicheren und ökonomisch tragfähigen Fundament ruht.

Bauwerke sind Prototypen und erfordern die Kreativität aller Beteiligten.

Geotech­ni­sche Kategorie

Einschlä­gi­ge Normen im Bauwesen ordnen Stan­dard­bau­ten wie Ein- und Mehr­fa­mi­li­en­häu­ser in die geotech­ni­schen Kategorien 1 bis 2 ein. Hochhäuser dagegen zählen zur geotech­ni­schen Kategorie 3 und verlangen erweiterte geotech­ni­sche Kenntnisse und Erkundungen.

Fact Sheet
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