FRILO-Gebäudemodell Tragwerksplanung mit FRILO: Einblicke in die Planung der Blockrandbebauung im Frankfurter Europaviertel

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2023 wurde das imposante Einfallstor ins Frankfurter Europaviertel fertiggestellt: Zwei Hochhäuser und eine Blockrandbebauung teilen sich eine Gesamtfläche von 13.700m². Das Ingenieurbüro bauart Konstruktions GmbH aus Lauterbach war mit der Tragwerksplanung für die Blockrandbebauung im Passivhausstandard beauftragt. Projektleiter Michael Schmitt spricht über die Besonderheiten des Großprojekts. 

Europaviertel Frankfurt: Fertigstellung der Hochhaus-Ikonen am Güterplatz

Auf dem einstigen Güterbahnhof-Areal entsteht mit dem Europaviertel seit zwei Jahrzehnten ein modernes Stadtviertel im Herzen Frankfurts. Der erste Hochbau auf dem 145 Hektar großen Gebiet wurde bereits 2006 eröffnet. Mitte 2023 ist es den Projektverantwortlichen nun gelungen, das östliche Einfallstor in das neue Innenstadtviertel direkt am Güterplatz fertigzustellen: Auf einer Fläche von rund 13.700 m² ragen die beiden Hochhäuser „The Spin“ (128 Meter hoch) und „Eden“ (98 Meter hoch) seit kurzem gewaltig in den Himmel. Komplettiert wird der Eingang zum Viertel zwischen Mainzer Landstraße und Europaallee von einer siebenstöckigen Blockrandbebauung mit zusätzlichem Staffelgeschoss und einer zweigeschossigen Tiefgarage in WU-Bauweise. Zwar teilten die drei Gebäudekomplexe ein und dasselbe Baufeld, allerdings trugen verschiedene Bauherren, Architekten und Fachplaner die Verantwortung für die drei großen Bauvorhaben.

„Da sich mehrere Parteien dasselbe Baufeld teilten, waren nicht nur die üblichen Abstimmungen mit den eigenen Projektpartnern, sondern auch Absprachen hinsichtlich der statischen Berechnungen sowie der Ausführungsplanung mit den Projektbeteiligten der zu realisierenden Hochhäuser erforderlich. Erschwerend kam hinzu, dass zur gleichen Zeit eine U-Bahnstation mit einer 25 Meter tiefen Baugrube errichtet wurde, die direkt an das Baufeld angrenzt“, nennt Michael Schmitt, Projektleiter bei bauart, Herausforderungen der anspruchsvollen Großbaustelle. Das Ingenieurbüro wurde von der ABG FRANKFURT HOLDING Wohnungs- und Beteiligungsgesellschaft mbH damit beauftragt, die Tragwerksplanung für die Blockrandbebauung zu übernehmen.

Tragwerksplanung: Die Blockrandbebauung

Das Architekturbüro AS+P Albert Speer + Partner GmbH aus Frankfurt verantwortete die Architekturplanung. Sie begann 2016, zwei Jahre später wurde die Bauphase eingeläutet und 2021 standen die Rohbauten. Die Blockrandbebauung setzt sich aus acht Geschossen zusammen und umfasst 259 moderne Mietwohnungen, einen Einzelhandel mit 3.000 m² sowie eine zweizügige Kindertagesstätte. Die zweigeschossige Tiefgarage mit 415 Stellplätzen erstreckt sich unterirdisch über den gesamten Baugrund und unterkellert somit auch die beiden Hochhäuser. Die drei Bauwerke stehen auf einer gemeinsamen kombinierten Pfahl-Plattengründung. Die Bodenplatte der Gründung weist eine Dicke von 1,10 bis drei Meter (unter den Hochhäusern) und ein Volumen von ca. 21.000m³ Beton auf.

Tragwerksplanung: Berechnung mit GEO von FRILO

Um den vertikalen Lastabtrag für die in Massivbauweise errichtete Blockrandbebauung zu ermitteln, setzten die verantwortlichen Tragwerksplaner das Programm Gebäudemodell GEO von FRILO ein. Im GEO erfolgt die Lastberechnung geschossweise von oben nach unten, wobei die Lasten des oberen Geschosses jeweils an das darunter liegende Geschoss weitergegeben werden. Als Belastung lassen sich Punkt-, Linien- und Flächenlasten eingeben. Alle Belastungen werden als Lastfälle erfasst, denen Einwirkungsgruppen zugeordnet werden. Um bessere Ergebnisse zu erzielen, unterteilte Arbias Salihu, Projektingenieur bei bauart, das Gesamttragwerk aus Stahlbeton und Mauerwerk in insgesamt sieben GEO-Teilmodelle. Die Einteilung erfolgte in den Obergeschossen nach den vorgegebenen Gebäudetrennfugen. Jedes Modell erschloss den Gebäudebereich vom Obergeschoss bis runter auf die Bodenplatte. Auf Basis der ermittelten Schnittgrößen berechnete Salihu die Stahlbetondecken mit dem PLT nach der Finite-Elemente-Methode. Für die Berechnung der verbauten Unterzüge kam das Programm Durchlaufträger DLT zum Einsatz.

Bei üblichen Bauwerken des Hochbaus in Massivbauweise ermöglicht das GEO eine äußerst einfache und praxistaugliche Geometrie- und Lasteingabe. So lassen sich verschiedene Varianten eines Tragsystems unkompliziert modellieren, sagt Schmitt.

Simplizität und Geschwindigkeit

Dank der übersichtlichen Darstellung der Schnittgrößen und Auflagerkräfte ist außerdem eine simple und zügige Bemessung der tragenden Bauteile in weiteren Berechnungsprogrammen von FRILO wie dem PLT und dem DLT+ möglich.

„Da wir als Tragwerksplaner mit Hilfe des Gebäudemodells von FRILO sehr schnell einen Überblick über die Stützenlasten und den Lastabtrag erhalten, können wir bereits in der sehr frühen Leistungsphase 2 eine fundierte Einschätzung darüber geben, ob ein vom Architekten geplantes Tragwerk die Anforderungen an ein solches auch erfüllt. Das freut vor allem den Bauherrn, dem ich nach wenigen Tagen nicht nur ein 3D-Modell des Gebäudes, sondern auch die wirtschaftlichste Lösung für die tragenden Bauteile präsentieren kann“, bringt Schmitt die Vorteile des GEOs auf den Punkt.

Nach Passivhausstandard

Neben der Tragwerksplanung verantworteten die Ingenieure von bauart auch die Schall- und Wärmeschutzplanung, die eine Passivhausprojektierung umfasste.

Die 259 Wohneinheiten der Blockrandbebauung wurden im Passivhausstandard errichtet. Ein Gebäude gilt als Passivhaus, sobald der Heizwärmebedarf 15 kWh/m² im Jahr nicht überschreitet. Der Wert wird mit einer hocheffizieten Wärmedämmung, einer exzellenten Luftdichtigkeit – auch bei niedrigen Außentemperaturen – und einer modernen Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung erreicht. Dank der Minimierung von Wärmeverlusten und der Optimierung von Wärmerückgewinnung eignen sich soche Gebäude besonders gut, um den Energiebedarf zu senken – ein fortschrittlicher Baustandard mit dem Potenzial, CO2-neutrales Wohnen zu ermöglichen.