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

(11.3.2006) Je älter, desto besser! Was von guten Rotweinen oder Whisky behauptet wird, gilt gleichermaßen für Pfahlgründungen: Auch diese steigern mit den Jahren ihre Qualität. Konkret: Pfahlgründungen 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 Tiden respektive Gezeiten langfristig positiv auf das Tragverhalten auswirken. Außerdem soll eine durch die Pfahlgründung selbst verursachte Veränderung des Bodenverhaltens starke Anteile an diesem in der Fachwelt bis dato ungeklärten Qualitätszuwachs haben.

Im Mittelpunkt der Untersuchungen stand die Pfahlgründung des 1963 erbauten Kaispeichers A im Hamburger Hafen. Durch den geplanten Umbau des ehemaligen Kaffee- und Kakaolagers zur Elbphilharmonie (siehe Bild unten sowie Bing-Maps und/oder Google-Maps) 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.

Computerbild: Kaispeicher A Elbphilharmonie von Herzog & de Meuron (Bild aus dem Beitrag "HafenCity Hamburg - Modell einer europäischen Stadt des 21. Jahrhunderts" vom 12.10.2005)

Grundwasser-Schwankungen

Zur näheren Untersuchung haben Institutsleiter Grabe und sein Team Probebelastungen mit Hilfe der Finiten Elemente Methode (FEM) simuliert. Diese Analyse zeigte, dass Grundwasser-Schwankungen für das „Anwachsen“ der Tragfähigkeit von Pfahlgründungen eine entscheidende Rolle spielen. Die Schwankungen sind in küstennahen gezeitenabhängigen Gebieten - nachvollziehbar - besonders groß. Die zyklische Belastung durch Gezeiten 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 Pfahl 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 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 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.