DAS KRANHAUS "PANDION VISTA" IM RHEINAUHAFEN KÖLN - DIE ENTWICKLUNG UND REALISIERUNG DES TRAGWERKS
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Das Kranhaus „Pandion Vista“
im Rheinauhafen Köln
die Entwicklung und Realisierung des Tragwerks
Clemensstraße 10 50676 Köln
Tel.: 02 21 9 21 63 70 Fax: 02 21 9 21 66 76
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Das Kranhaus „Pandion Vista“ im Rheinauhafen Köln
Seit dem städtebaulichen Ideen- Die Grundlagen des Tragwerksent-
wurfes
wettbewerb im Jahr 1992 bis zum
Ursprünglich wurden die Kranhäuser
Baubeginn des nördlichen Kranhau- als Stahlfachwerkkonstruktionen, die ei-
nen Portalkran nachbildeten, konzipiert.
ses „PANDION VISTA“ im Juli 2008 Ein großer und ein kleinerer Fachwerkturm
wurden durch eine Brücke verbunden. Es
sind 16 Jahre vergangen. Die Rea- folgten weitere Tragwerksalternativen u.a.
eine Verbund-, und eine Massivbaukonst-
lisierung des letzten der drei Kran- ruktion.
häuser ist der krönende Abschluss
einer städtebaulichen Quartiersent-
wicklung im Herzen der Stadt Köln.
Die Städtebauliche Idee
Die aktuell in der Umsetzung befindliche
städtebauliche Planung für den Rheinauha-
fen resultiert in ihren Grundzügen aus dem
städtebaulichen Ideenwettbewerb im Jahr
1992. Einer der ersten Preisträger war der Ar- Die spektakuläre Gebäudeform erfor-
chitekt Hadi Teherani, Hamburg, in dessen derte aufwendige Untersuchungen hin
Entwurf u.a. drei Brückenhäuser auf der Halb- sichtlich ihrer dynamischen Eigenschaften
insel das hervorstechende Merkmal sind. Die (Erdbeben und Wind). Während der große
endgültige Form des „Kranhaus“ wurde dar- Stempel für sich relativ steif war, entsprach
auf aufbauend in mehreren Arbeitsgruppen der kleine einem stehenden Pendel, das
und Workshops entwickelt und durch das Er- über das normale Maß ausschwang. Durch
gebnis aus dem Einzelauftrag zur Überarbei- die Kopplung der beiden Baukörper (klei-
tung und Überprüfung des Entwurfs im Rah- ner und großer Stempel) entstand eine
men der Wettbewerbe 1999 bestätigt. ausgeprägte Rotationsschwingung.
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die Entwicklung und Realisierung des Tragwerks
Alle im Verlauf der weiteren Entwurfs legungen mit einbezogen. Diese voraus-
bearbeitung entwickelten Konzepte muss- schauende Umsetzung und Anwendung
ten sich mit dem Schwingungsverhalten der zukünftigen Normenentwürfe hatte zur
des Tragwerks auseinandersetzen. Insbe- Folge, dass die zum damaligen Zeitpunkt
sondere gilt dies für die durch die Rotati- bemessene Konstruktion sehr der heutigen
on des oberen Gebäudeteils hervorgeru- Ausführung entspricht.
fenen Horizontalbeschleunigungen an der
rheinseitigen Auskragung. Diese mussten
auf ein für das Wohlbefinden des Nutzers die Gründung
erträgliches Maß begrenzt werden. Die Be-
rechnungen zum Schwingungsverhalten Mit dem Beginn der Bautätigkeit im Jahr
wurden unter Zuhilfenahme eines 3-di- 2002 auf der Halbinsel des Rheinauhafens
mensionalen Finite-Elemente Programms musste ein Konzept für die Gründung der
(Infograph) durchgeführt. Kranhäuser entwickelt werden. Anfäng- Bild unten: Baufeld mit
lich wurde geprüft, ob eine Gründung der der im Jahr 2003 vor-
Kranhäuser ausschließlich auf der Grund- bereiteten Gründung
Normen und Bestimmungen rissfläche der beiden Stempel möglich ist. für die Kranhäuser
Ende der neunziger Jahre war die Um
stellung der wesentlichen Baunormen auf
europäische Standards bei weitem noch
nicht abgeschlossen. Die baurechtlich
eingeführten Normen (DIN 1045 1988-07;
DIN 1055-3 1971-06; DIN 1055-4 1986-08;
DIN 4149-1 1981-04 und anderen) stamm-
ten alle noch aus den siebziger und achtzi-
ger Jahren.
Die neuen auf dem Teilsicherheitskonzept
basierenden Normen lagen aber z.T. bereits
als Entwürfe vor. (DIN 1045-1 2001-07; DIN
1055-100 2001-03; DIN 1055-3 2002-10; DIN
1055-4 2005-03; DIN 4149 2005-04 und an-
deren) Deshalb wurden von Anfang an bei
allen Berechnungen die jeweils aktuellsten
Fassungen der Normentwürfe in die Über-
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Das Kranhaus „Pandion Vista“ im Rheinauhafen Köln
In enger Kooperation und fortwährendem Die für die Bemessung der Gründung
Meinungsaustausch mit dem Baugrund- notwendigen Lasten waren abschließend
sachverständigen Prof. Dr.-Ing. J. Feiser wur- nicht bekannt, da zu jenem Zeitpunkt für
de das Gründungskonzept erarbeitet. Es die drei Kranhäuser noch keine Endinves-
trägt sowohl der hohen Lastkonzentration, toren bzw. Nutzer fest standen.
als auch dem ausgeprägten Schwingungs-
verhalten der Konstruktion Rechnung. Un- Um eine den Interessen und insbeson-
ter den genannten Voraussetzungen er- dere der Flexibilität entgegen kommende
wies es sich als zwingend erforderlich beide Planung für mögliche zukünftige Investo-
Bauwerksteile im Baugrund miteinander zu ren zu gewährleisten, mussten die Annah-
verbinden. Dies begründete sich insbeson- men so getroffen werden, dass der Grün-
dere im Hinblick auf die Sicherheit der Kran- dungsentwurf größtmöglichen Freiraum
Bild unten: Gründung häuser bei Horizontalbelastungen aus Wind für die spätere Genehmigungs- und Aus-
mit Darstellung der oder Erdbeben. Die Kopplung der beiden führungsplanung garantierte.
Bohrpfähle Bauwerksteile war unumgänglich.
Gründungslasten auf der Grundlage
des architektonischen Vorentwurfs
Bereits im Jahr 2000 entwickelte das In-
genieurbüro für Baustatik und Massivbau
IDK Dipl.-Ing. Dieter Kleinjohann mehre-
re Tragwerksentwürfe. Die Vielzahl an Vor-
schlägen im Rahmen der ersten Bearbei-
tungsschritte und die besonderen örtlichen
Kenntnisse hinsichtlich des Baugrunds be-
gründeten ein enges Zusammenwirken
mit dem Architekturbüro BRT Architek-
ten, Hamburg, und dem Projektentwickler
Somit wurde es notwendig die Grün- moderne stadt GmbH, Köln. Diese Vorge-
dung der Kranhäuser zusammen mit der hensweise führte zu einer zügigen Klärung
zu erstellenden Tiefgarage im Jahr 2003 bei der Ausarbeitung des Lastabtrages und
auszuführen. Die dafür notwendigen tech- der Gründung.
nischen Abstimmungen wurden mit dem
für die Tiefgarage verantwortlichen Trag- Erarbeitet wurde zuerst ein räum-
werksplaner Schüssler Plan abgestimmt liches Tragwerksmodell für eine
und bei der Ausführung koordiniert. Stahlfachwerkkonstruktion. Darüber hi-
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die Entwicklung und Realisierung des Tragwerks
naus wurden aber auch eine Verbundkon- bebelastung wurde bis zu einer Last von
struktion und noch eine weitere Variante 20 MN messtechnisch überwacht. Bis zu
in Massivbauweise untersucht. dieser Laststufe traten keine nennenswer-
ten Verformungen auf. Erst bei einer Last-
Die verschiedenen Varianten der Trag- steigerung auf mehr als 27 MN traten erste
werkssysteme mussten so ausgelegt wer- Verschiebungen auf.
den, dass für die Kranhäuser Mitte und
Süd eine gewerbliche Nutzung und für das Die Gründung der Kranhäuser Nord,
Kranhaus Nord eine Wohnungsnutzung zur Mitte und Süd wurde dann in den Som-
Ausführung kommen konnte. Die Vor-, und mermonaten des Jahres 2003 nach der
Nachteile hinsichtlich Bauablauf, Terminen vom Ingenieurbüro für Baustatik und Mas-
und Baukosten wurden gegenübergestellt sivbau IDK aufgestellten Genehmigungs-
und waren maßgebliche Grundlage für die und Ausführungsplanung ausgeführt.
Wahl der gewählten Tragkonstruktion. Stahlfachwerkkonstruktion
Zur Ermittlung der Gründungslasten Die Vertiefung des Entwurfes
wurden in einer Lastfallkombination aus
allen Varianten die ungünstigsten Las- Der Einstieg in eine weitere Planungsrun-
ten für jede Stelle der Gründung berech- de begann Ende 2003. Der Projektentwick-
net und der Bemessung zugrunde gelegt. ler moderne stadt GmbH stellte dem pla-
Die Herstellung der Pfahlkopfplatte hatte nenden Architekturbüro aus Hamburg BRT
so zu erfolgen, dass eine flexible Planung Architekten ein Planungsteam, bestehend
der aufgehenden Stützen und Wände ge- aus IDK Dipl.-Ing. Dieter Kleinjohann als
währleistet werden konnte. Deshalb wur- Tragwerksplaner, DS-PLAN für die techni-
de im Bereich der Stempel nur der untere sche Gebäudeausrüstung und die Fassa-
1,00 m dicke Teil der insgesamt 2,60 m di- denplanung, dem Ingenieurbüro Dipl.-Ing.
cken Pfahlkopfplatte betoniert. Paul Corall für das Brandschutzkonzept
und einem Generalunternehmer zur Seite.
Die Ausführung erfolgte als kombinierte Diese Bearbeitungsphase hatte das Ziel, für
Pfahl-Platten-Gründung. Die Pfähle waren das gewerblich genutzte Kranhaus eine de-
überwiegend Mantel und Fuß verpresst. taillierte Entwurfsplanung auszuarbeiten. Variante in Massivbauweise
Um die hohe Tragfähigkeit dieser Pfähle
bei gleichzeitiger optimaler Wirtschaftlich- Der besondere Akzent während dieser
keit nutzen zu können, wurde ein Probe- Planungsstufe wurde auf das optimierte
pfahl hergestellt und bis zur zweifachen Tragwerk und eine daraus resultierende hö-
Gebrauchslast belastet. Die prognostizier- here Kostensicherheit für mögliche Investo-
te Gebrauchslast betrug 10 MN. Die Pro- ren gesetzt.
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Die im vorherigen Entwurf entwickel- Tragwerksvarianten und ihre Be-
ten Tragwerksvarianten wurden noch wertung
einmal allumfassend hinterfragt. Es folg-
ten weitere spezifischere Ausarbeitun- Im Zuge der Projektvorbereitung und
gen von Alternativen und deren Untersu- in Abstimmung mit den Planungsbetei-
chungen. ligten analysierte und entwickelte das In-
genieurbüro IDK in Zusammenarbeit mit
Die Detailuntersuchungen im Rahmen den Architekten BRT in dieser Phase eine
der Entwurfsplanung zeigten eine Viel- Vielzahl an Tragwerksformen. Die Vor-
zahl an technischen Fragen auf, die es zu und Nachteile wurden als Entscheidungs-
lösen galt. Insbesondere die im ursprüng- grundlage für den Projektsteuerer doku-
lichen Konzept seitens der Architekten fa- mentiert.
vorisierte Stahlkonstruktion erwies sich
als problematisch. Die Geschosshöhe Die abschließende Bewertung dieser
reichte für das Fachwerk der Brücke nicht Ergebnisse führte schließlich dazu, die
aus, um die Lasten aus den darüber lie- Spannbetonvariante umzusetzen. Die-
genden Ebenen abzutragen. Dann wie- se Entscheidung wurde unter Berück-
derum erwies es sich als ausgesprochen sichtigung der Gegenüberstellung aller
schwierig, die Lasten aus den in der Fas- untersuchten technischen Erkenntnisse
sadenebene angeordneten Fachwerken und der daraus resultierenden Vorteile
in den mittig liegenden kleinen Stempel im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit ge-
einzutragen. Auch die enorm hohen An- troffen.
forderungen an den konstruktiven Brand-
schutz wirkten sich bei der Stahlvariante Anfangs war das Brückengeschoss als
als ungünstiger Kostenfaktor aus. reines Traggeschoss konzipiert. Das aus
architektonischer Sicht Reizvollste an die-
ser Variante war die relative Schlankheit
Bild: Entwurfsplanung der Abfangebene. Der weitere Verlauf der
mit Stahlfachwerk Entwurfsbearbeitung machte jedoch im-
mer deutlicher, dass das Gebäude zusätz-
liche Technik-, und Lagerflächen benötigt.
Die sehr beengten Flächen im Unter
geschoss und die zurückgesetzten Flä-
chen auf dem Dach waren für die Technik,
jedoch nicht für die vermarkungstech-
nisch zwingend notwendigen Lagerräu-
me ausreichend.
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Der endgültige Entwurf Seitens der Projektentwicklung moderne
stadt GmbH wurde der für die Leistungs-
Der im Sommer des Jahres 2004 abge phasen 1 ‑ 3 abgeschlossene Tragwerks-
schlossene Entwurf des Tragwerks in den entwurf, einschließlich der Nutzungs- und
Leistungsphasen 1 bis 3 sah daher eine Verwertungsrechte, an den Investor des
3,25 m hohe Abfangebene mit Technik mittleren Kranhauses DEVELOPMENT Part-
und vor allem Lagerflächen vor. Die sta- ner AG, Düsseldorf, veräußert, der dann die
tische Machbarkeit wurde ausschließlich noch zu erbringenden Ingenieurleistun-
durch Ingenieure von IDK im Entwurf un- gen im Bereich der Tragwerksplanung an-
tersucht und nachgewiesen. Unterstüt- derweitig beauftragte. Bild unten: Blick auf
zung im Hinblick auf Baukosten, resul- den Rheinauhafen
tierend aus dem Tragwerk und aus dem Das Urheberrecht verblieb weiterhin bei mit den drei Kranhäu-
Bauablauf wurde durch den Generalun- IDK. Die DEVELOPMENT Partner AG, Düssel- sern „PANDION VISTA“,
ternehmer geleistet. dorf hat dann ab November 2006 die Bau- „KRANHAUS 1“ und
ausführung des „Kranhaus 1“ umgesetzt. „KRANHAUS SÜD“
Bild: Darstellung der Abfangebene im 9.OG
Die Erschließung der Hohlräume zwi-
schen den Abfangträgern stellte bei
diesem Entwurf eine ganz besondere
Herausforderung der tragwerksplaneri-
schen Leistung dar. Türen und Technik-
durchbrüche mussten mit der Spann-
gliedführung abgestimmt werden und
Bereiche mit extrem hoher Ausnutzung
der Querschnitte waren von Schwächun-
gen durch zusätzliche Durchbrüche frei
zu halten.
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Die Geschosshöhen imWohnhaus sind nied-
riger als in den beiden Bürogebäuden und die
Nutzlasten sind geringer. Im Sinne der gelten-
den Vorschriften zum Schallschutz DIN 4109
müssen Wohnungstrennwände schwer aus
geführt werden. Die geringere Geschosshöhe
ermöglicht die Planung von drei zusätzlichen
Geschossen bei gleichen Gebäudeabmessun-
gen bzw. gleichem Bruttorauminhalt wie bei
den beiden Bürogebäuden. Die Abfangebene
befindet sich beim Wohngebäude im 11. von
insgesamt 17 Obergeschossen. Des Weiteren
gibt es ein zusätzliches Penthouse.
Die bei den Bürogebäuden in der Mitte
Bild: Blick auf das Bau- „Kranhaus 1“ und „Kranhaus SÜD“ getrennten Brückenriegel sind beim Wohn-
feld im Rheinauhafen gebäude durch ein Atrium miteinander ver-
im September 2008 Die beiden gewerblich genutzten Kran- bunden und liegen ca. 3,00 m weiter ausei-
Links im Bild ist das häuser „Kranhaus 1“ und „Kranhaus Süd“ nander, als es bei den Bürogebäuden der
südliche Kranhaus sind bereits vollständig errichtet. Beim Fall ist. Im Atrium bilden in den Geschos-
„Kranhaus Süd“ zu südlichen Kranhaus sind noch letzte Ar- sen angeordnete Gänge die Erschließung
sehen, daneben das beiten an der Fassade und am Innenaus- der Wohnungen. Im 11. Obergeschoss sind
mittlere der drei Kran- bau durchzuführen. unter dem Atrium noch zusätzliche Tech-
häuser „Kranhaus 1“ Mit den Rohbauarbeiten am dritten Kran- nik- und Lagerräume angeordnet. Der Fuß-
haus „PANDION VISTA“ wurde im Juli 2008 boden des Atriums wird durch die Anord-
begonnen nung eines Wasserbeckens noch einmal
besonders gestalterisch hervorgehoben
und macht eine besonders detaillierte Un-
DAS Kranhaus „PANDION VISTA“ tersuchung der Verformungen des Brü-
ckenriegels zwingend erforderlich.
Das Projekt PANDION VISTA ist das
nördlichste der drei Kranhäuser und wird Die Grundrisse der aussteifenden Kerne
durch die Pandion AG projektiert. Da es im großen Stempel sind im Wohnhaus an-
sich hierbei um ein Wohngebäude han- ders als in den Bürogebäuden. Grund hier-
delt, musste hierfür der Entwurf der tra- für ist die Anordnung der Wohnungen um
genden Bauteile vollkommen neu durch- den Kern und die damit verbundene Lage
dacht werden. der Wohnungstrennwände.
8 IDK Köln | 2008die Entwicklung und Realisierung des Tragwerks
Die im Wohnhaus auf die Decken anzu- zum Einsatz, die zum Großteil aus einem
setzenden Nutzlasten sind geringer, als bei Leichtbeton der Festigkeitsklasse LC 35/38
den Bürogebäuden. Diese Lastreduzierung mit der Rohdichte D 1,6 und in einigen
reicht aber nicht aus, um den Zuwachs an wenigen Bereichen aus Normalbeton der
Nutzflächen auszugleichen, der durch die Festigkeitsklasse C 35/45 besteht. Berech-
zusätzlichen Geschosse und die Schließung nung und Ausführung einer solchen De-
des Atriumbodens entstanden ist. Eine Mi- cke sind technisch sehr anspruchsvoll. Es
nimierung des Eigengewichtes der Decken wurde aber eine Gewichtsreduzierung
war daher zwingend erforderlich. Eine He- der Decken von ca. 20% erreicht.
rabsetzung der Deckenstärke schied aus,
weil hierdurch die Durchbiegungen der Bedingt durch den Einsatz von Kons-
Decken zu groß und für die gemauerten truktionsleichtbeton müssen an vielen
Wände unverträglich geworden wären. Stellen des Gebäudes Sonderlösungen
Eine Gewichtsreduzierung bei feststehen- entwickelt werden, weil Standardlösun-
der Deckendicke kann durch den Einsatz gen in der Regel nur für Normalbeton auf
von Hohlkörpern, oder von Konstruktions- dem Markt erhältlich sind. Da im Hinblick
leichtbeton erreicht werden. auf den Schall- und Wärmeschutz sehr
hohe Anforderungen an den Standard ge-
stellt sind, waren hier sehr umfangreiche Bild links: Das Atrium
Abstimmungen mit dem Bauphysiker und im Kranhaus „Pandi-
zahlreiche Gespräche mit Anbietern not- on Vista“
wendig.
Trotz aller Bemühungen die Lasten aus
den Geschossdecken zu reduzieren sind
sowohl die Lasten auf den Abfangträgern
als auch die Gründungslasten höher als bei
den gewerblich genutzten Kranhäusern.
Aus diesem Grund sind die Abmessungen
der Megastützen im kleinen Stempel und
der Querabfangung größer als in den Bü-
rogebäuden. Wegen der höheren Lasten
musste die Vorspannung der Abfangträ-
Nach Abwägung aller Vor- und Nach- ger erhöht werden. Auch die Abstimmung
teile wurde die Leichtbetonvariante für der Durchbrüche im Abfanggeschoss er-
die Ausführung gewählt. Somit kommt in wies sich beim Wohngebäude als sehr
den Normalgeschossen eine Hybriddecke schwierig. Erschwerend kam hinzu, dass
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im Wohnungsbau erheblich mehr Sanitär- Werkzeuge
leitungen notwendig sind und dass die-
se wegen des erforderlichen Gefälles nur Die Berechnungen aller Tragwerkstypen
sehr aufwändig zu verschieben sind. wurden mit dem Programmsystem von In-
fograph in der jeweils aktuellsten Fassung
Bereits in der Planungsphase wurden durchgeführt. Für die dynamischen Be-
Käuferwünsche und dadurch bedingte Ein- rechnungen zur Gewährleistung der Stand-
griffe in das Tragwerk durch IDK berück- sicherheit bei einem Erdbeben wurden
sichtigt. So wurden z.B. flexible Nutzungen räumliche Modelle generiert. Das Gesamt-
von Wohnungen durch Maisonettlösun- tragwerk, sowie Teile des Tragwerks wur-
gen realisiert, deren Umsetzung bei die- den räumlich modelliert. Alle im Rahmen
sem technisch hoch anspruchsvollen Trag- der Statischen Berechnungen notwendigen
werk nicht immer leicht war. Nachweise, einschließlich der Spannbeton-
und Erdbebennachweise wurden mit die-
Ein ganz besonderes Augenmerk ist bei sem Programmsystem erbracht.
dem Wohngebäude, bedingt durch die
hochbauüblichen Verformungen, auf den Alle relevanten Projektspezifischen In-
Innenausbau zu legen. formationen sind den folgenden Seiten zu
entnehmen. Insbesondere ist die Gegen-
Die Rohbauarbeiten für das nördliche überstellung der Kennzahlen der Kranhäu-
Kranhaus wurden im Juli 2008 begonnen. ser Wohnen und Gewerbe interessant.
Die Genehmigungsplanung ist durch IDK
vollständig erbracht. Auch die Ausführungs-
planung ist weit fortgeschritten. Zur Zeit
werden noch letzte Abstimmungen mit der Köln, im September 2008
ausführenden ARGE getroffen, um einen
optimalen Bauablauf zu gewährleisten. IDK KLEINJOHANN GmbH & Co. KG
10 IDK Köln | 2008© IDK Köln | 2008 IDK KLEINJOHANN GmbH & Co. KG Köln Clemensstraße 10 50676 Köln Tel.: 02 21 9 21 63 70 Fax: 02 21 9 21 66 76 E-Mail: info@idk-koeln.de www.idk-koeln.de
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