Je älter, desto besser: Pfahlgründungen werden mit der Zeit stabiler

Konkret: Sie können mit zunehmendem Alter höhere Lasten tragen. Woran das liegt, haben Wissenschaftler der Technischen Universität Hamburg-Harburg (TUHH) herausgefunden. Bei ihren Untersuchungen im Auftrag der Deutschen Forschungsgemeinschaft stellten sie fest, dass sich Tideschwankungen langfristig positiv auf das Tragverhalten auswirken. Außerdem hat ein durch die Pfahlgründung selbst verursachtes verändertes Bodenverhalten starke Anteile an diesem in der Fachwelt bis dato ungeklärten Qualitätszuwachs

Im Mittelpunkt der Untersuchungen des Instituts für Geotechnik und Baubetrieb der TUHH stand die Pfahlgründung des 1963 erbauten Kaispeichers A im Hamburger Hafen. Durch den von der Stadt geplanten Umbau des ehemaligen Kaffee- und Kakaolagers zur Elbphilharmonie Hamburg waren Voruntersuchungen hinsichtlich der Belastbarkeit der bestehenden Gründung erforderlich. „Wir haben am Kaispeicher A eine stark erhöhte Tragfähigkeit seit 1963 ermittelt“, sagt Prof. Dr.-Ing. Jürgen Grabe. Über einen derart langen Zeitraum war noch nie zuvor eine Tragfähigkeitssteigerung an einem Bauwerk festgestellt worden.

Zur näheren Untersuchung der Ursachen haben Institutsleiter Grabe und sein Team Probebelastungen mit Hilfe der Finiten Elemente Methode simuliert. Diese Analyse zeigte, dass Grundwasser-Schwankungen für das „Anwachsen“, wie das Phänomen in der Fachsprache heißt, eine entscheidende Rolle spielen. Die Schwankungen sind naturgemäß in küstennahen gezeitenabhängigen Gebieten besonders groß. Die zyklische Belastung führt zu einer allmählichen Verdichtung des Bodens.

Ein weiterer Grund für die wachsende Tragfähigkeit ist ein verändertes Bodenverhalten durch die Pfahlgründung selbst: Der beim Eindringen des Pfahls nach allen Seiten verdrängte Sandboden legt sich wieder an den Pfahlmantel an.

„Eine derartige zeitliche Steigerung der Tragfähigkeit ist von grundsätzlicher Bedeutung für die Wieder- und Weiterverwendung alter Pfähle“, sagt Grabe. Er leitet das Institut in der Harburger Schlossstrasse 20, in dem Florian König im Rahmen seiner Dissertation an diesem Thema forscht. „Man kann bei einer signifikanten Tragfähigkeitssteigerung Maßnahmen zur Nachgründung wesentlich reduzieren oder komplett aussparen“, sagt der Nachwuchsforscher zur Bedeutung der an der TUHH gewonnenen neuen Erkenntnisse.

Hintergrund: Pfahlgründungen sind überall dort erforderlich, wo die Festigkeit des Bodens nicht ausreicht, um direkt darauf Gebäude zu errichten. Auch am Kaispeicher A haben die Pfähle die Funktion, die Lasten des Bauwerks über die weichen Kleischichten in den darunter liegenden tragfähigen Sand abzuleiten. In Hamburg stehen viele Gebäude in der Innenstadt auf Pfählen, bekanntestes Bauwerk: das Rathaus.

Die Forschungsergebnisse werden am Mittwoch, 22. März, um 18 Uhr im Rahmen der Veranstaltung „Elbphilharmonie – Faszination Bauen“ im Audimax der TUHH, Schwarzenbergstraße 95, der Öffentlichkeit vorgestellt. Im Mittelpunkt der von Hamburgs Stadtentwicklungssenator Dr. Michael Freytag eröffneten Vortragsveranstaltung steht das einzigartige Zusammenspiel der am Bau der Elbphilharmonie Hamburg beteiligten Experten aus dem In-und Ausland: Architekten und Tragwerksplaner, Akustiker, Haustechniker und Geotechniker.

Die öffentliche Veranstaltung ist ausgebucht.

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Jutta Katharina Werner idw

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