Blick nach oben: Globale Trends im Hochhausbau

Das 2009 fertiggestellte Burj Khalifa in Dubai, Vereinigte Arabische Emirate, ist nach wie vor das höchste Gebäude der Welt (Foto: AdobeStock)

So sehr sich die Zeiten auch geändert haben, manche Dinge müssen gleich bleiben.

Im Bereich des Hochhausbaus – von Schalungen/Gerüsten bis hin zu Turmdrehkränen und neuer Technologie – erfolgte die Modernisierung nur schrittweise. Doch das ist von einem Teil der Branche, in dem schon immer die besten modernen Methoden zur Erzielung einer effizienten Bauleistung eingesetzt werden mussten, auch nicht anders zu erwarten.

Wo also hat sich der Hochhausbau verändert? Im Detail.

Ob Unternehmen nun auf virtuelle Realität oder Modellierungsscans setzen, autonome Plattformen, Aufzüge und Kräne perfektionieren oder einfach die Zusammenarbeit mithilfe digitaler Tools vorantreiben: Die fast 140 Jahre alte Praxis des Hochhausbaus ist so spannend wie eh und je.

Riads 2 km hoher Superturm

Ende 2022 wurde in Saudi-Arabiens Hauptstadt Riad ein Bauplan für einen erstaunlich massiven, 2.000 m (6.562 Fuß) hohen Turm angekündigt, der das derzeit höchste Gebäude der Welt (das Burj Khalifa in Dubai in den Vereinigten Arabischen Emiraten) um mehr als 1 km übertreffen würde; das Burj Khalifa ist 828 m (2.717 Fuß) hoch.

Das Architects‘ Journal in London berichtete im März 2024, dass das in Großbritannien ansässige Architekturbüro Foster + Partners an dem Multimilliarden-Dollar-Projekt arbeite.

Bisher liegen weder Entwürfe vor noch wurde das Projekt öffentlich genehmigt oder finanziert, doch wenn mit dem Bau begonnen wird, wird dieser Turm in Riad kaum zu übersehen sein; der derzeit höchste Turm in der Hauptstadt Saudi-Arabiens ist der PIF Tower mit 385 m (1.263 Fuß).

Der US-Bundesstaat Oklahoma liegt hinsichtlich der Bevölkerungsdichte auf Platz 34 unter den 50 US-Bundesstaaten. Dies hält die größte Stadt und Hauptstadt des Landes, Oklahoma City, jedoch nicht davon ab, den Bau des größten Turms des Landes (und des Kontinents) zu planen.

Ein Rendering des „Legends Tower“ – ein geplanter 587 Meter hoher Turm für das Zentrum von Oklahoma City. Das Bauwerk wäre, wenn es jemals gebaut wird, das größte in Nordamerika (Foto: AO)

Der Boardwalk at Bricktown ist ein großes Bauprojekt in Oklahoma City, das Wohn- und Erholungsgebiete sowie Unterhaltungsmöglichkeiten in die Innenstadt bringen soll. Der Plan sieht den Bau von drei Türmen mit einer Höhe von etwa 107 m (350 Fuß) und einem vierten mit einer Höhe von fast 600 m (fast 2.000 Fuß) vor.

Ursprünglich war ein Turm geplant, der mit 533 m (1.750 Fuß) niedriger sein sollte als der derzeitige Spitzenreiter des Landes (das One World Trade Center in New York City). In einer Ankündigung des Projektentwicklers vom Januar hieß es jedoch, ein neues Vorhaben zum Bau eines 581 m (1.907 Fuß) hohen Wolkenkratzers mit 134 Stockwerken sei angeblich vollständig mit rund 1,5 Milliarden US-Dollar finanziert worden.

Es gab zahlreiche Spekulationen über die Machbarkeit und praktische Umsetzung eines solchen Baus. Kritiker haben angedeutet, dass es unwahrscheinlich sei, dass der Bau in seiner vollen Höhe durchgeführt wird.

Ungeachtet dessen wird der Boardwalk in Bricktown gebaut, wenn auch mit reduzierter Kapazität. Wenn die 1.907 Fuß und 1.750 Fuß hohen Türme abgelehnt werden, wird das Projekt mit einem Komplex aus vier Türmen von jeweils etwa 350 Fuß (107 m) Höhe fortgeführt.

Chinas Überlegenheit im Supergroßformat

Bis vor kurzem übertraf China alle anderen Länder, wenn es um superhohe Gebäude geht: Es gibt mehr als 3.000 Gebäude, die höher als 150 m sind – das nächste Land sind die USA mit etwa 900. Liquiditätsprobleme und Vorwürfe illegal erlangter Baugenehmigungen durch den in China ansässigen Immobilienentwickler Evergrande sowie eine im Jahr 2021 eingeführte Obergrenze für die Höhe von Wolkenkratzern von 500 m haben den Appetit auf auffällige superhohe Gebäude im Land gedämpft. Einige hochkarätige Projekte sind jedoch noch im Gange.

Dieses Jahr soll das Internationale Land-See-Zentrum im chinesischen Chongqing eröffnet werden. Die Fertigstellung ist für Ende 2022 geplant. Das 458 m hohe Gebäude wurde von KPF (Kohn Pedersen Fox Associates) entworfen und ist das Herzstück eines Komplexes aus drei Gebäuden im Südwesten Chinas.

China Construction Third Engineering Bureau Co fungierte als Hauptauftragnehmer und Arup war als Statiker für das Beton-Stahl-Verbundgebäude zuständig.

In Nanjing werden derzeit zwei Türme vergleichbarer Höhe gebaut, die 2025 eröffnet werden sollen. Der kleinere der beiden, der HeXi Yuzui Tower A, soll eine Höhe von 498,8 m (1.636 Fuß) erreichen. Das Bürogebäude wird nur einen Meter niedriger sein als das Greenland Jinmao International Financial Centre (499,9 m), das in der Nähe von Tower A stehen wird.

Turm A wurde von Adrian Smith + Gordon Gill Architecture entworfen und wird vom Hauptauftragnehmer Nanjing Runmao Real Estate Co. errichtet. Sein Entwurf sieht an der Spitze ein 360-Grad-Observatorium unter freiem Himmel vor, das zu den höchsten der Welt gehören wird.

Der Supertall Greenland Jinmao wurde von Skidmore, Owings & Merrill (SOM) entworfen, das auch als Tragwerks- und Gebäudetechnikingenieur fungiert. Als Entwickler fungiert die Greenland Group.

Elektrifizierung von Turmdrehkranen

Eine der wohl größten Veränderungen im Hochhausbau der letzten Jahre ist die Zuverlässigkeit und Zugänglichkeit vollelektrischer Turmdrehkrane. Zwar werden die meisten modernen Turmdrehkrane seit den 1970er Jahren für den Elektrobetrieb hergestellt, doch ihr hoher Strombedarf kann es für Bauunternehmen schwierig machen, sie direkt an das nationale oder kommunale Stromnetz anzuschließen.

In den letzten Jahren ist jedoch durch die Fortschritte bei der Elektrifizierung und die Einführung neuartiger alternativer Kraftstoffquellen die Nutzung von Dieselkraftstoff für Bauunternehmer attraktiver geworden.

Digitales Rendering des HeXi Yuzui Tower A in Nanjing, China (Foto: Adrian Smith + Gordon Gill Architecture)

Im März dieses Jahres führte das US-amerikanische Unternehmen United Rentals, der weltweit größte Geräteverleih, erstmals Batterieenergiesysteme für Turmdrehkräne auf dem nordamerikanischen Markt ein.

„Das System ist bis zu 500 kW konfigurierbar und arbeitet zusammen mit einem Generator, um zuverlässigen Strom für den Turmdrehkranbetrieb zu liefern“, sagte United Rentals. „Es minimiert die Laufzeit des Generators, indem es Energie in Batterien speichert und, wann immer möglich, mit Batteriestrom läuft.“

Bei kleineren Betrieben kann das System mit solar erzeugtem Strom völlig „emissionsfrei“ betrieben werden.

Termaco, ein in Kanada ansässiger Designer, Hersteller und Integrator fortschrittlicher Lösungen zum Schutz von Energiespeichersystemen, entwickelte das Energiesystem in Partnerschaft mit United für eine Baustelle in Edmonton, Kanada.

Das Projekt war für eine gemischt genutzte Siedlung auf 20 Acres Fläche vorgesehen und verwendete einen acht Tonnen schweren, 70 Meter hohen Turmdrehkran, der vollständig durch das Energiesystem von Termaco angetrieben wurde.

„Bei dem Projekt ging [der Auftragnehmer] dazu über, seinen Turmdrehkran von einem 300-kVA-T4-Generator, der rund um die Uhr in Betrieb war, auf ein Aufladen des Batterieenergiesystems mit einem 100-kW-Generator nur zweieinhalb Stunden am Tag umzustellen und den Kran ausschließlich mit Batteriestrom zu betreiben“, sagte United.

Das Unternehmen sagte, dass durch dieses Projekt die Generatorlaufzeit um 91 % reduziert wurde, was zu einer geschätzten Kraftstoff- und Emissionsreduzierung von 80 % führte.

Allerdings werden elektrifizierte Turmdrehkräne nicht nur effizienter und zuverlässiger, sie werden auch größer.

Im Oktober 2023 gab Mammoet – ein niederländisches Unternehmen für Schwerlast- und Transportlösungen – einen wichtigen Meilenstein bei der Konstruktion des nach eigenen Angaben „weltgrößten“ Elektrokrans mit der höchsten Tragkraft bekannt: den SK6000.

Das Modell des elektrischen Turmdrehkrans befindet sich seit Jahren in der Entwicklung, wird aber voraussichtlich im Jahr 2024 auf den Markt kommen. Die Zahl in seinem Namen steht für seine Tragfähigkeit von 6.000 Tonnen.

Mammoet hat das neue Produkt mit dem Ziel auf den Modulhub gebracht. Der Kran soll 3.000 Tonnen schwere Komponenten auf eine Hakenhöhe von 220 m und einen maximalen Radius von 144 m heben. Das Unternehmen sagte, dass die Einheit Module im Bereich von 3.000 bis 6.000 Tonnen heben kann.

Die Konkurrenz überragen

Die meisten Gebäude werden nicht errichtet, um Preise zu gewinnen, doch gelegentlich regt ein Projekt die Fantasie der Öffentlichkeit und von Fachorganisationen an, und manche Projektleiter können mit mehr Ausrüstung nach Hause gehen als nur mit ihren Maschinen und Werkzeugen.

Ein solches Bauwerk und Projekt ist Dänemarks Lighthouse 2.0 in der Stadt Aarhus. Das 44-stöckige, 142 m hohe Wohngebäude im Hafengebiet von Aarhus ist das größte seiner Art im Land. Es wurde 2022 fertiggestellt und schafft 381 neue Wohnungen weniger als 3 km vom Stadtzentrum entfernt.

Ende 2023 verlieh das in den USA ansässige Council on Tall Buildings and Urban Habitat (CTBUH) – ein internationales Gremium, das Planung, Entwurf und Bau von Hochhäusern untersucht und darüber berichtet – Lighthouse 2.0 die Auszeichnung für das beste Hochhaus in der Kategorie 100 bis 199 m.

Das Design besteht aus etwa 20.000 m2 Doppelglas, die Grundstruktur besteht größtenteils aus Beton. Im Erdgeschoss ist der Turm von abgestuften Plätzen mit Innen- und Außenbereichen umgeben.

Das Wohngebäude Lighthouse 2.0 in Aarhus, Dänemark (Foto: Peri)

Die Materialien, die spezielle Geometrie und die enge Lage in Meeresnähe erforderten eine enge Zusammenarbeit zwischen dem Generalunternehmer des Projekts und dem in Deutschland ansässigen Unternehmen Peri – dem Schalungs- und Gerüstlieferanten von Lighthouse 2.0.

„Die besonderen architektonischen Anforderungen und der anspruchsvolle Bauzeitplan erforderten eine enge Zusammenarbeit zwischen dem Generalunternehmer Per Aarsleff A/S und Peri“, bemerkt Peri.

Bei dem Projekt kam das Selbstklettersystem ACS von Peri zum Einsatz. Das System verfügt laut Angaben des Unternehmens über einen Hochleistungs-Einzelhubzylinder, der in nur 20 Minuten auf die nächste Ebene klettert und dabei weniger Halterungen, Anker und Gesamtteile und -stücke verwendet als ältere Selbstklettereinheiten.

Peri wies darauf hin, dass das für den US-Markt konzipierte ACS beim Lighthouse-Projekt eine Premiere in Dänemark sei.

„Die schienengeführte Kletterschalung überzeugte durch ihren hydraulischen Antrieb, die großen Klettereinheiten, die hohe Hubkraft und die schnellen Abläufe“, so Peri. Insbesondere die ACS Core 400-Einheit sei für die Unterstützung von Betonverteilermasten geeignet und somit ideal für dieses betonzentrierte Projekt.

„Dadurch konnte ein Betoniertakt von lediglich einer Woche pro Etage realisiert werden“, erklärt das Unternehmen.

Aufgrund der Plaza-Konzeption des Gebäudes war für die Krönung des Bauwerks eine individuelle Lösung erforderlich, bevor diese fertiggestellt werden konnte.

„Die Herausforderung bestand darin, dass die Geometrie der oberen Stockwerke von der der unteren abwich“, erklärte Peri. „Ein Gerüst bis zum [obersten] Stockwerk wäre nicht rentabel gewesen, daher musste ein völlig neuer Ansatz für den Gerüstbau gefunden werden.“

Jesper Scharff Lanng, Bauleiter bei Aarsleff, weist darauf hin, dass die Panoramafenster im obersten Stockwerk, ein Restaurant im 44. Stock und die Gestaltung der Dachterrasse eine „innovative, maßgeschneiderte Lösung“ erforderten.

Die Ingenieure investierten mehr als 400 Arbeitsstunden in die Entwicklung dieser Lösung. Dazu gehörte auch die Errichtung eines 50 Tonnen schweren Gerüsts, das zum Teil sowohl im Innen- als auch im Außenbereich installiert wurde.

Lanng bemerkte: „Dass man im Inneren eines Gebäudes ein Gerüst aufstellt, das sich bis nach außen erstreckt, ist nichts Ungewöhnliches. Wenn man aber im 43. Stock ein 50 Tonnen schweres Gerüst über vier Stockwerke hinweg installiert, dann ist das eine ganz andere Sache.“

Schwerpunkt Sicherheit

Ein Hochhaus kann den Himmel nicht berühren, ohne zuvor sein Fundament und seine Stützen zu errichten. Die Rolle von Schalungen und Kränen in der modernen Zeit besteht darin, bewährte Methoden anzuwenden und gleichzeitig die Mechanik zu erneuern, um die Produktivität zu erhöhen.

Der Vita Load Navigator wird von einem PCL Construction-Team in St. Paul, Minnesota, USA, betrieben. Der Kranhakenaufsatz wird ferngesteuert und verfügt über eingebaute Lüfter, die das Schwanken und Ziehen durch Wind und Kranbewegungen reduzieren (Foto: Vita Industrial)

Während Schalungsanbieter zunehmend neue Technologien wie 3D-Scanning und 4D-Planung einsetzen und BIM- (Building Information Modeling) sowie digitale Zwillingsfunktionen in ihre Dienstleistungen integrieren, liegt der größte Schwerpunkt in der Branche wahrscheinlich auf der Sicherheit.

Steve Duthie, stellvertretender Direktor bei Altrad RMD Kwikform, sagte, der interne und externe Druck, Baustellen sicherer zu machen, führe zur Entwicklung neuer Produkte.

„Wenn man das Ausmaß eines Projekts, den engen Zeitrahmen und die Zahl der Subunternehmer und Teams bedenkt, die alle unter einem solchen Druck arbeiten, ist es klar, welche potenziellen Sicherheitsrisiken entstehen können“, sagte Duthie.

Alshore Plus von RMD Kwikform, ein hochfestes Aluminium-Verbausystem, ist ein Beispiel für konventionelle Schalungsprodukte mit sicherheitsbasierten Verbesserungen. Es verfügt über einen integrierten Schnellentlastungsmechanismus mit maßgeschneiderten Verbindungen zwischen Rahmen und Beinen. Das Design, so RMD Kwikform, ermöglicht eine schnellere Installationszeit.

Eine schnellere Montage bedeutet weniger Leute vor Ort und weniger Zeit, aber das Alshore Plus verbessert auch den Leiterzugang, die Plattformen, Brettträger und Handläufe im gesamten System.

Aber selbst einige der einfachsten Produkte, wie das Sicherheits- und Schuttschutzsystem Ascent-S von RMD Kwikform, können selbst die engsten Hochhausprojekte sicherer machen. Das Ascent-S kann mit verschiedenen Optionen für die Abdeckung geliefert werden, um die Umwelt zu schonen. Eine vollständige Abdichtung des Umfangs ist ebenfalls möglich, und alle Paneele können vormontiert an die Baustelle geliefert werden.

Ein weiteres Produkt für Turmdrehkrane, das die Sicherheit erhöht und die Effizienz verbessert, ist der Vita Load Navigator des US-Unternehmens Vita Industrial. Dabei handelt es sich um eine Anwendung, die am Haken eines Turmdrehkrans angebracht wird und mithilfe einer Fernbedienung bei der Stabilisierung von Materialien während der Bewegung oder bei windigen Bedingungen hilft.

Trent Johnson, Bezirksleiter für den Mittleren Westen der USA bei PCL Construction, sagte, sein Team habe sich bei jüngsten Projekten auf dieses Werkzeug verlassen.

Trent Johnson, PCL-Bezirksleiter für den Mittleren Westen der USA (Foto: Vita Industrial)

Er sagte, die ursprüngliche Anwendung sei für militärische Zwecke bestimmt gewesen und habe die Darstellung eines Rettungsteams verwendet, das jemanden aus einer abgelegenen Situation rettet.

„Wenn sie Menschen retten müssen, lassen sie den Mann im Korb hinunter und legen die Person hinein. Doch wenn sie ihn wieder hochziehen, erzeugen die Rotorblätter des Helikopters Turbulenzen und bringen ihn zum Drehen“, sagt Johnson und weist darauf hin, dass etwas Ähnliches passieren kann, wenn große Wände oder breite Materialien mit einem Turmdrehkran in großer Höhe platziert werden.

„Diese beiden Teile am Ende sind zwei Ventilatoren, die von einem Batteriesystem betrieben werden“, sagte Johnson vom Vita Load Navigator. „Bei Turmdrehkränen und Gerüsten und Schalungen trifft der Wind beim Anheben auf die Schalung.“

Johnson sagte, dadurch könne ein „ziemlich großes Segel“ entstehen und bei Windgeschwindigkeiten von 35 km/h sei aus Sicherheitsgründen in der Regel ein arbeitsfreier Tag.

Der Vita Load Navigator reduziert die Windintensität des Materials, indem er dem Material Widerstand entgegensetzt und so für stabilere Bewegung und Platzierung sorgt.

„Mit diesem Gerät können wir in Umgebungen mit starkem Wind arbeiten“, sagte Johnson, der sagte, dass ein Arbeiter im Tandem mit dem Kranführer arbeiten würde, um eine bündige Platzierung sicherzustellen. „Und während [der Kranführer] es absetzt, kann der Mann, der den Vita Load Navigator bedient, es genau – auf ein bis zwei Grad genau – dorthin steuern, wo es hin muss.“

Zwar sind Bauunternehmer, Projektentwickler und Geldgeber durch die explodierenden Materialkosten, den Mangel an Arbeitskräften und die inkonsistenten Nachhaltigkeitsvorschriften zweifellos benachteiligt, es gibt jedoch kaum Anzeichen dafür, dass die Vorliebe der Öffentlichkeit oder der Projektentwickler für große Gebäude nachlässt.

Solange gigantische Bauten profitabel bleiben und die Städte dieser Welt von gewaltigen Türmen profitieren können, wird sich Jahr für Jahr die gleiche spannende Frage stellen: Wie hoch können wir in den Himmel ragen?