Gründung der Frankfurter Hochhäuser - Fundamente Wolkenkratzer Frankfurt - Fundamenttypen Hochhaus - Gründungsarten beim Hochhausbau

Fundamente der Hochhäuser in Frankfurt

Die Frankfurter Hochhäuser werden durch den sehr verformungsempfindlichen Baugrund in der Mainmetropole vor besondere Herausforderungen gestellt. Gute Fundamente spielen also für die Wolkenkratzer dort eine besonders wichtige Rolle. Werfen wir einen Blick auf die Entwicklung der unterschiedlichen Typen der Fundamente.

Flächengründung

Die Frankfurter Hochhäuser, die bis 1980 gebaut wurden, weisen alle Flächengründungen auf. Eine Flächengründung ist nichts anderes als eine dicke Stahlbetonplatte, die die Kräfte gleichmäßig an den Untergrund überträgt. Um eine kleine Vorstellung zu bekommen, welche Ausmaße eine solche Platte hat: Beim Silver Tower ist diese 3,5 Meter dick.

Durch die ungünstigen Baugrundeigenschaften treten bei Flächengründungen im Frankfurter Ton hohe Setzungen auf. Diese musste man bei der ersten Hochhausgeneration in Kauf nehmen. Durch Setzungsfugen hat man die Hochhäuser von der angrenzenden Sockelbebauung getrennt, um so Risse zwischen den Gebäudeteilen zu vermeiden. Bei den aufgetretenen Setzungen von 20 bis 30 Zentimeter war das mitunter nicht immer einfach.

Flächengründung Definition - Hochhaus Fundamente - Gründung bei Hochhäusern der 1. Generation in Frankfurt

Besonders problematisch werden Flächengründungen, wenn die Last nicht zentrisch in die Bodenplatte eingeleitet werden kann. Die Bodenplatten beginnen dann zu kippen, was zu einer Schiefstellung des Gebäudes führt. Oft lässt sich eine dezentrale Lasteinleitung aufgrund von unsymmetrischen Grundstücksgeometrien dennoch nicht vermeiden. So mussten sich die Ingenieure für die Frankfurter Hochhäuser der ersten Generation besondere Lösungen einfallen lassen. Beim Silver Tower wurden daher 22 Druckkissen unter der Bodenplatte verbaut. Diese 5 x 5 Meter großen Gummikissen konnten beim abneigen der Bodenplatte individuell mit Wassergefüllt werden und so dem Kippen entgegenwirken. Nach dem Fertigstellen des Gebäudes wurden die Kissen mit Mörtel verfüllt und in ihrer Position fixiert.  

Durch die Unvermeidbarkeit von großen Setzungen hat man sich inzwischen von Flächenfundamenten weg bewegt. Nicht zuletzt auch deswegen, weil in unmittelbarer Nähe eines Hochhauses mit Flächengründung natürlich in Zukunft weitere Wolkenkratzer entstehen könnten, die dann Einfluss auf den jeweils anderen Standort nehmen würden.

Pfahlgründung

Bei Pfahlfundamenten wird die Gebäudelast über Beton-Pfähle in den Boden eingeleitet. Es lassen sich hierdurch enorm geringe Setzungen erreichen, indem die Gebäudelasten in tieferliegende tragfähige Bodenschichten eingeleitet wird. Diese weltweit für Hochhäuser sehr stark verbreitete Gründungsart kommt in Frankfurt nur selten vor. Das liegt daran, dass die wenig tragfähige Tonschicht eine Dicke von bis zu 100 Meter misst, die enorme Länge die dadurch für die Pfähle nötig wäre macht das Verfahren in den meisten Fällen unwirtschaftlich.

Eine Ausnahme stellt der Commerzbank Tower dar: Hier misst die Tonschicht nur ca. 40 Meter. Daher war es möglich, die Last des 180.000 Tonnen schweren Baukörpers über 111 Bohrpfähle in die tragfähige Schicht der Frankfurter Kalke abzuleiten. Durch das Verfahren wurden die Setzungen auf 3 Zentimeter beschränkt.

Pfahlgründung bei Frankfurter Hochhäusern - Fundamente Hochhaustürme - Frankfurter Ton - Frankurter Kalke - Erdschichten

Kombinierte Pfahl-Plattengründung (KPP)

Kombinierte Pfahl-Plattengründung (KPP) - Definition KPP - Hochhaus Fundament - Gründung Frankfurt Typ

Am weitesten verbreitet unter den Frankfurter Hochhäusern ist die Kombinierte Pfahl-Plattengründung (KPP). Die Hochhauslasten werden hierbei sowohl durch eine Bodenplatte und über Pfähle in den Boden eingeleitet. Der entscheidende Unterschied zu Pfahlgründungen ist, das die Pfähle nicht bis in eine tragfähige Bodenschicht reichen müssen. Die Last wird über vier Effekte an den Boden übertragen:

  • Flächenmäßige Einleitung der Lasten über die Bodenplatte
  • Einleitung der Lasten über Spitzendruck am Pfahlende und Mantelreibung
  • Die Bodenplatte erhöht den Druck auf den Pfahlmantel und erhöht so die Pfahlreibung
  • Durch das dichte Gefüge an Pfählen erhöht sich die rechnerische Last, die jeder einzelne Pfahl aufnehmen kann, unter anderem dieser Effekt macht das Verfahren wirtschaftlicher als reine Pfahlgründungen.

Das Messe-Torhaus war das erste Gebäude in Deutschland, bei dem die Kombinierte Pfahl-Plattengründung zum Einsatz kam. Weitere Projekte mit dieser Gründung sind das SKYPER-Hochhaus, Kastor und Pollux sowie der Marienturm.

Baugrund unter der Frankfurter Innenstadt

Der Baugrund unterhalb der Innenstadt von Frankfurt am Main eignet sich eigentlich nicht, um dort groß in die Höhe zu bauen. Der Grund dafür liegt in den Gesteinsschichten, die sich dort befinden. Am störendsten ist dabei die oberste Schicht aus dem sogenannten Frankfurter Ton.

Denn Ton hat Eigenschaften, die unvorteilhaft für den Hochhausbau sind: Unter Druckbeanspruchung verformen sich diese Böden stark. Manch ein Hochhaus ist aufgrund einer Flächengründung mehrere Dutzend Zentimeter abgesackt. Daher werden heute vor allem Pfahlgründen bzw. Kombinierte Pfahl-Plattengründungen beim Bau von Hochhäusern in Frankfurt eingesetzt.

Hochhausgründungen als Video

Das nachfolgende Video von Rick Rieck erklärt die verschiedenen Arten der Fundamente der Frankfurter Hochhäuser. Dabei werden die gängigsten Gründungsarten vorgestellt, die in Frankfurt vorkommen: Flächengründungen, Pfahlfundamente und die Kombinierte Pfahl Platten Gründung (KPP). Vorher wird noch ein kurzer Blick auf den Baugrund und den Frankfurter Ton geworfen.

Kommentar hinterlassen