Hochhausprojekt DUO in Singapur: Spannglieder halten Gebäudeteile im Gleichgewicht

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Die beiden asymmetrischen Türme sind konkav geformt und besitzen sehr große auskragende Gebäudeteile, die die Hochhäuser in ein permanentes Ungleichgewicht bringen. Die ausführenden Unternehmen und Ingenieure mussten daher sicherstellen, dass die Bauwerke während der Bauarbeiten jederzeit ihre Standfestigkeit behielten. Um die beiden Hochhäuser permanent im Gleichgewicht zu halten, wurden die vertikalen Wände beider Türme vorgespannt, damit sie die zum Ungleichgewicht führenden Kräfte ausgleichen konnten. Dabei mussten die Ingenieure zu verschiedenen Zeitpunkten im Baufortschritt jeweils aktive Vorspannkräfte einleiten.

Im Residential Tower war die Wandstärke mit 110 cm breit genug, um in der Wand große Litzenspannglieder als aktive Verankerung einzubauen. Im zweiten Hochhaus, dem Duo Tower, wurden stattdessen aufgrund der nur 50 cm starken Wände Stabspannglieder mit 75 mm Durchmesser eingesetzt.

Residential Tower: Stabilisierung durch 140 m lange Litzenspannglieder

Um den überhängenden Gebäudeteil zu stabilisieren, wurden in den zwei vorgespannten Wänden der Stockwerke 30 bis 32 große auskragende Stahlträger eingesetzt. Diese Stahlträger halten sowohl neun unterhalb als auch 20 darüberliegende Geschosse. Die großen Stahlträger wurden mit 19 Stabspanngliedern in der vorgespannten Wand verankert.

Jede Wand ist mit sechs Litzenspanngliedern; dabei wurde jeweils ein zusätzliches Spannglied als Reserve mitinstalliert. Die Spannglieder wurden vom dritten Kelleruntergeschoss aus bis ins 32. Stockwerk installiert und erreichen so eine Gesamtlänge von jeweils 140 m. Jedes Spannglied hat im 32. Stockwerk eine Spannverankerung, die Festanker befinden sich im dritten Kelleruntergeschoss.

Während des Baus wurden zunächst leere Hüllrohre für die Spannglieder eingebaut. Erst als das 32. Stockwerk erreicht war, wurden die Litzenspannglieder in einem einzigen Arbeitsschritt in die Hüllrohre eingefädelt. Um zu verhindern, dass die Litzen durch ihr Eigengewicht während der Installation heruntergezogen wurden, wurden die Litzen temporär um die angrenzenden Wände gelegt, während sie in die Hüllrohre eingezogen wurden.

Das Timing und die Höhe der in jedem Arbeitsschritt auf die Spannglieder aufgebrachten Vorspannkräfte waren entscheidend, da diese Faktoren die vertikalen Schwankungen des Turms kontrollierten. Auf Basis einer detaillierten Analyse und der Ablesungen der Kräfte vor Ort wurde festgelegt, dass 40 % der Vorspannkraft bei Erreichen des 32. Stockwerks, 70 % bei Erreichen des 40. und bis zu 100 % der Vorspannkraft bei Erreichen des 50. Stockwerks aufgebracht werden mussten. Nachdem alle Spannglieder vorgespannt waren, wurden diese in einem Arbeitsschritt komplett injiziert. Wegen der Länge der Spannglieder wurden die zum Injizieren benötigten Pumpen an strategischen Stellen positioniert, um einen reibungslosen Ablauf zu gewährleisten.

Duo Tower: 80 m lange Stabspannglieder verleihen Stabilität

Beim Büro- und Hotelturm Duo Tower ist das aus dem überhängenden Gebäudeteil resultierende Ungleichgewicht kleiner, weil dieser Teil des Gebäudes vom 15. bis 25. Stockwerk aus "nur" elf Stockwerke nach unten hängt. Auch hier dienten wieder über zwei Stockwerke reichende Stahlträger dazu, den 9,5 m weit auskragenden Gebäudeblock an drei vorgespannten Wänden einzuhängen.

Die obersten Gurte der riesigen Stahlträger wurden mithilfe vorgespannter Träger mit den Wänden verbunden. Zur Vorspannung dieser Träger dienten 16 Stabspannglieder. Jede der drei Wände wurde mit zehn vertikalen Stabspanngliedern vorgespannt. Dabei wurden die Spannstäbe vom zehnten bis ins 25. Stockwerk installiert.

Hohes Eigengewicht der Spannstäbe

Die Herausforderung während der Installation war das mit 35,9 kg/m sehr hohe Eigengewicht der Spannstäbe. Jeder der ca. 160 kg schweren Spannstäbe musste mit einem Turmdrehkran eingehoben und an jeder Stelle, an der Betonierarbeiten stattfanden, in der 4,5 m hohen Wand gemufft werden. Die Gesamtlänge jedes einzelnen Stabspannglieds betrug rund 80 m.

Weil die Spannstäbe keinen Biegekräften ausgesetzt werden durften, mussten sie innerhalb sehr strenger Toleranzen installiert werden. Um die Toleranz von +/- 5 mm einzuhalten, verwendete man ein überdimensioniertes Hüllrohr und eine spezielle Schablone. Aufgrund der im Vergleich zum Residential Tower geringeren Überhangkräfte konnten alle vertikalen Spannglieder komplett nach Erreichen des 25. Stockwerks in einem Schritt vorgespannt werden. Nach den Spannarbeiten wurden die Spannglieder in einem Arbeitsschritt verfüllt. Zusätzlich zu den vorgespannten Wänden wurden auch die Geschossdecken vom zweiten bis zum 39. Stockwerk vorgespannt.

Da sich die Ausführung der Büro-Stockwerke von derjenigen der für das Hotel geplanten Stockwerke unterscheidet und auch die Säulen und Wände anders ausgerichtet sind, wurde eine 250 cm dicke vorgespannte Übergangsplatte im 25. Stockwerk eingesetzt. Diese Platte wurde mit Litzenspanngliedern vorgespannt.