Fachbeiträge & Interviews
Montag, 17. Dezember 2018
Ausgabe 6328 | Nr. 351 | 18. Jahrgang
Autor: 
Herausgeber: AICON Amann Infutec Consult AG & Co. KG, Mühltal/Darmstadt AICON Amann Infutec Consult AG & Co. KG, Mühltal/Darmstadt email-weiterempfehlendruckansicht

Hochhäuser in Frankfurt/Main – Baugrund und Gründung - Teil 4/4

# 12.11.2001

Teil 4 schließt diese Beitragsreihe ab und fasst die wichtigsten Planungsgrundlagen für eine Pfahl-Plattengründung zusammen / Die Redaktion von bauingenieur24 bedankt sich bei der Aicon AG, insbesondere bei Dr. Ripper für diesen Beitrag

12. Forum Frankfurt – Kastor & Pollux - 130 m

Eines der extremsten Beispiele für die Möglichkeiten der Kombinierten Pfahl Plattengründung (KPP) ist das Forum mit den beiden Hochhaustürmen Kastor und Pollux von 95 und 130m Höhe. Ziel des Gründungsentwurfes war es, die fugenlose Ausbildung des Gesamtkomplexes Hochhäuser mit Tiefgaragen zu erreichen. Beim Entwurf der Pfahl-Plattengründung wurden mit Unterstützung eines 3D-Rechenmodelles die Pfahlanordnung, die Pfahldurchmesser und die Pfahllängen so lange variiert, bis die Biegelinie der Gründungsplatte für die Bauwerkskonstruktion verträglich war. Der Forumkomplex wurde 1995 fertiggestellt. Die „Weiße Wanne“ ist bis auf eine Stelle in der vorspringenden Hochhausecke dicht geblieben. Ursache für die Risse an dieser Stelle ist die extreme Geometrie mit einer singulären, spitz zulaufenden Ecke. Die Risse wurden durch Nachverpressen abgedichtet.

13. Commerzbank – 258 m

Diese Gründung der Commerzbank ist eine reine Pfahlgründung. Die Besonderheit der Gründung liegt in der direkten Nachbarschaft zum bestehenden alten Commerzbank-Hochhaus. Dadurch ergab sich die Notwendigkeit für eine Gründung, welche die Eigensetzungen des Neubaus und damit auch die Mitnahmesetzungen der Nachbarbebauung auf das technisch mögliche Minimum reduziert. Die Last des Gebäudes ruht auf 111 teleskopierten Bohrpfählen. Diese haben eine Länge von durchschnittliche 46 m sowie einen Durchmesser von 1,8 m. In 23 m Tiefe wurde der Durchmesser der Bohrungen auf 1,50 m verjüngt. Die Verjüngung mußte aufgrund der Grenzen der verfügbaren Maschinentechnik zur Überwindung der Mantelreibung durchgeführt werden. Zur Verhinderung des Aufweichens des Bodens durch Stützflüssigkeit mußten die Bohrungen bis auf die Endtiefe verrohrt ausgeführt werden. Das statische System der äußeren Hülle des Hochhauses ist eine in die Fundamentplatte eingespannte, biege- und torsionssteife Röhre.

14. Fazit und Ausblick

Die Zielvorgabe des Geotechnischen Ingenieurs ist es, die Standsicherheit der Baugrube und der Gründung zu gewährleisten und die Gebrauchstauglichkeit des Gebäudes unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit der Ausführungslösungen sicherzustellen. Mit dem Gründungskonzept der kombinierten Pfahl-Plattengründung steht heute ein neues Gestaltungselement für den Entwurf von Hochhausgründungen zur Verfügung, mit dessen Hilfe neben der Standsicherheit und Gebrauchsfähigkeit zusätzlich eine technische und wirtschaftliche Optimierung des Bauwerkssockels (Untergeschoßkörper) mit hoher Intensität ermöglicht wird. Die Vorteile und die Ziele des KPP-Entwurfes lassen sich wie folgt zusammenfassen: Verminderung der Entspannung des Baugrundes beim Aushub der Baugrube (Vermeidung einer Entfestigung der oberen Schicht); Beschränkung der Setzungen, Durchbiegungen und Verkantungen der Gründungskörper auf für die Gebrauchsfähigkeit der Bauwerke und technischen Einrichtungen tolerierbare Größenordnung; Vermeidung von Setzungssprüngen zwischen unterschiedlich schweren Gründungselementen der Hochhäuser und Flachbauten (Vermeidung von Setzungsfugen); Zentrierung der Reaktionskräfte des Baugrundes in der Achse der Resultierenden der Bauwerkslasten bei asymmetrischen Gründungskörpern (Vermeidung von Verkantungen).

Die Möglichkeit mit Hilfe der Pfahlanordnung, der Längenstaffelung und dem Durchmesser der Pfähle jede beliebige exzentrische Bauwerkslast sicher und verformungsarm in den Untergrund abzuleiten, eröffnet neue Horizonte für den Hochhausbau in Frankfurt. Dabei hat jedes Projekt seine eigenen individuellen Randbedingungen, die es erfordern, eine optimal angepaßte Gründungslösung durch Variantenvergleich und Modellrechnungen zu entwickeln. Die klassischen Flachgründung sollte dabei immer als Maßstab für die Optimierung des Gründungsentwurfes in die Variantenbetrachtungen mit bezogen werden. Dabei wird sich herausstellen, daß unter bestimmten Umständen die klassische Flachgründung die günstige Lösung ergibt. Der klare wirtschaftliche Vorteil der KPP liegt bei: Hohen Schlankheiten H/B 4,0; Starken Lastenunterschieden auf kurzer Distanz (Hochhäuser mit angrenzenden, nicht überbauten Tiefgaragen); Großen Lastexzentrizitäten und hohen Sohlpressungen (große Bauwerkslast auf limitierter Gründungsfläche). Das Verhältnis von der Wirkungsweise der Baugrund-Bauwerks-Interaktion mit dem entsprechenden theoretischen Unterbau, der erfahrene Umgang mit den Bemessungsverfahren und numerischen Berechnungsmodellen sowie eine erprobte Vorgehensmethodik beim Gründungsentwurf sind das erforderliche Rüstzeug für den sicheren und wirtschaftlichen Entwurf einer Hochhausgründung.

15. Literatur

Buchtipp zum Thema - Kombinierte Pfahl- Plattengründungen Buchtipp zum Thema - Kombinierte Pfahl- Plattengründungen

[1] Breth, H. (1970) "Das Tragverhalten des Frankfurter Tons bei im Tiefbau auftretenden Beanspruchungen", Mitteilungen der Versuchsanstalt für Bodenmechanik und Grundbau der Technischen Hochschule Darmstadt, Heft 4.

[2] Leonhardt G. (1972) "Setzungskorrekturen an einem im Frankfurter Ton gegründeten Hochhaus", Vorträge der Baugrundtagung 1972 in Stuttgart, 211-222

[3] Amann, P., Breth, H. und Stroh, D. (1975) "Über den Einfluß des Verformungsverhaltes des Frankfurter Tons auf die Tiefenwirkung eines Hochhauses und die Form der Setzungsmulde." Mitteilung der Versuchsanstalt für Bodenmechanik und Grundbau der TH Darmstadt, Heft 15, Darmstadt

[4] Philipp Holzmann AG (1976) "Hochhaus Senkenberganlage in Frankfurt am Main" Technischer Bericht

[5] Sommer, H. (1975) "Konstruktive Möglichkeiten zur Vermeidung von Verkantungen bei Hochhausgründungen." Europäische Baugrundtagung, Wien, 237-239

[6] Sommer, H., Wittmann, P. and Ripper, P. (1985) "Piled raft foundation of a tall building in Franfurt clay." 11 th. ICSMFE, San Francisco, Vol 4, pp. 2253-2257

[7] Wittmann, P. und Ripper, P. (1990) "Unterschiedliche Konzepte für die Gründung und Baugrube von zwei Hochhäusern in der Frankfurter Innenstadt." Vorträge der Baugrundtagung, Karlsruhe, 381-397

[8] EI-Mossallamy, Y. und Franke, E. (1997) "Pfahl-Platten-Gründungen: Theorie und Anwendung." Bautechnik 74, Heft 11, 755-764

[9] Katzenbach, R. (1993) "Zur technisch-wirtschaftlichen Bedeutung der kombinierten Pfahl-Platengründung, Darstellung am Beispiel schwerer Hochhäuser." Bautechnik, Vol. 70 Nr. 3, pp. 161-170

[10] Lutz, B., Wittmann, P., EI-Mossallamy, Y. und Katzenbach, R. (1996) "Die Anwendung von Pfahl-Plattengründungen: Entwurfspraxis, Dimensionierung und Erfahrungen mit Gründungen in überkonsolidierten Tonen auf der Grundlage von Messungen." Vorträge der Baugrundtagung 1996 in Berlin, pp. 153-164.

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