Technische Türme

Autoren: 

Burkhard Pahl

1 Leuchttürme

Bildurheberrechte: Pahl, B.: Archiv des Autors

Die Funktion (Leuchtfeuer, Warn- und Signalfunktion), Bauweise und Ästhetik dieser nach 2000 Jahren aussterbenden Gattung technischer Türme hat ihn zum technischen Denkmal schlechthin werden lassen. Bildhaft steht hierfür die Generation ab ca. 1850, mit konisch zulaufendem Schaft und aufgesetztem Laternenhaus. Die Feuerschalen der Antike und des Mittelalters wurden zur besseren Sicherung der Seewege systematisch durch Hochleistungslampen (Waltran, Petroleum, Gas, später elektrisches Licht) mit Reflektoren und Licht lenkenden Glaskörpern (Fresnellinsen ab 1823) größerer Reichweite [Williams, 5, S. 55] ersetzt und mit Kennungen (Art der Lichtdauer, Wiederholung, Lichtfarbe) versehen. Allein die Konstruktion des Laternenhauses (in der Regel sehr schlanke diagonale, verglaste Verstrebungen) ist Ausdruck der technologischen Reife (Abbildung 41).

Herausragend ist die bautechnische Erstellung der Türme entlang der französischen und englischen Atlantikküste (Kéréon, Wolf Rock, Eddystone u. a.) oftmals mehrfach überbaut, mit dem Zwang zur Vorfertigung und der Fähigkeit zur Aufnahme von gewaltigem Wasserdruck. Die Türme der Nachkriegszeit (welche in der Regel Feuerschiffe ersetzten) können hinsichtlich der Gründung mit der Technologie moderner Offshore-Anlagen verglichen werden. Verankerungstiefen von 20 - 40 m wurden erprobt (Großer Vogelsand 39 m, Alte Weser 23 m unter Wasser Abbildung 42), nebst Balastkörper, Tanks und 89% Helikopterplattform. Die typologischen Ansätze - mit Ausnahme der nordamerikanischen Gitter- und Holztürme - lassen sich an den Leuchttürmen an der deutschen Küste gut aufzeigen, darunter Kap Arkona (unter Verantwortung von S. F. Schinkel, Roter Sand und das Seefeuer Wangerooge 1966 - 67 in Stahlbeton errichtet und dem Fernmeldeturm verwandt.

Bildurheberrechte: Pahl, B., Arnold, S., Teichmann, J. nach Drechsel [Lit. 30, S. 95]

Bildurheberrechte: Pahl, B.; Arnold, S. nach Williams [Lit. 5, S.17, S. 20, S. 45, S. 143]; Guichard, J. Leuchttürme dse Nordatlantiks, Hamburg, Ed. Maritim, 2004, S. 59, S. 172, S. 126; Leonhardt [Lit. 37, S. 35]; Graefe [Lit. 16, S. 82]; Bauermeister [Lit. 36, S. 13]

Tabelle 7:Leuchttürme

 

Ort

Baujahr

Höhe

01

Pharo, Alexandria

290 – 270 v. Chr.

122m

02

La Coruna

ca. 400 n. Chr.

40m

03

Chale Down

o.A.

18m

04

Skerryore, Schottland

1844

48m

05

Skerryore Schnitt

s.o.

s.o.

06

Wolf Rock, England

1870

41m

07

Kereon, Frankreich

1916

41m

08

Adzuigol, Cherson

1911

68m

09

Sand Key, USA

1853

25m

10

Point du Chene, USA

1895

14m

11

Wangerooge Seefeuer, Deutschland

1966 – 1967

64m

Bildurheberrechte: Pahl, B., Arnold, S. nach Bauermeister und Nerlich [Lit. 36]

Tabelle 8Leuchttürme an deutschen Küsten

01

Leuchtturm Campen

1891

65m

02

Leuchtturm Borkum

1879

60m

03

Alter Leuchtturm Borkum

1576

45m

04

Kleiner Leuchtturm Borkum

1888-89

27m

05

Pilsum

1888-89

11m

06

Norderney

1874

54m

07

Helgoland

1952

35m

08

Wangerooge Westturm

1933-34

56m

09

Wangerooge Seefeuer

1966-67

64m

10

Roter Sand

1885

28m

11

Arngast

1909-10

36m

12

Hohe Weg

1885

36m

13

Alte Weser

1960-63

37m

14

Robbenplate

1923-24

37m

15

Bremerhaven Oberfeuer

1854-55

38m

16

Kaiserschleuse Ostfeuer

1900

15m

17

Neuwerk

1299 -1310

39m

18

Grosser Vogelsand

1973 - 1975

44m

19

Büsum

1912-13

22m

20

Westerheversand

1908

40m

21

Pellworm

1906-07

41m

22

Amrum

1875

42m

23

Hörnum

1907

34m

24

Kampen

1856

62m

25

List Ost

1856-57

22m

26

Bülk

1863-65

25m

27

Schleimünde

1861

14m

28

Falkshöft

1908-09

24m

29

Leuchtturm Kiel

1964-67

34m

30

Friedrichsort

1971

32m

31

Holtenauer Schleuse

1895

20m

32

Flügge

1916

42m

33

Neuland

1915-16

40m

34

Westermarkelsdorf

1881

17m

35

Dameshöved

1880

29m

36

Staberhuk

1904

22m

37

Travermünde

1539

31m

38

Timmendorf

1872

21m

39

Buk

1876-78

21m

40

Warnemünde Seefeuer

1898

31m

41

Darßer Ort

1849

35m

42

Kap Arkona

1902

35m

43

Kap Arkona

1828

21m

44

Dormbusch

1888

26m

45

Greifswalder Oie

1855

39m

 

2 Fernmeldetürme

Die funktionale Sicht auf fernmeldetechnische Türme bedarf der näheren Erläuterung von Veränderungen hinsichtlich der technologischen Anforderungen. Die frühen Masten (Mühlacker, Gleiwitz) und Türme dienten der Übertragung von Radiowellen, militärischer und nachrichtentechnischer Nutzung. Das höchste Bauwerk der Welt ist bis heute ein Mast eben dieser Funktion (KVLY-Mast mit 628 m Höhe). Mit der systematischen Einführung von Richtfunkstrecken nach dem zweiten Weltkrieg zur Übertragung jeglicher Daten war ein dichtes Netz von Türmen erforderlich, welche über Plattformen verfügen mussten zur Aufstellung von Parabol-Antennenkörpern.

Die flächendeckenden Netze sollten eine Redundanz besitzen durch die Möglichkeit der Umschaltung auf andere Richtfunkstrecken (Ausweichen von Gewitterlagen, techn. Ausfall, etc.). Dies war die Geburtsstunde von Typentürmen, welche in großer Zahl bis Enden der 80er Jahre errichtet wurden (Abbildung 45).

Bildurheberrechte: Pahl, B., Arnold, S. nach Darstellung FTZ Darmstadt, heute Deutsche Telekom

Der terrestrische Fernsehempfang (ab 50er Jahre) erforderte zusätzlich Turmstandorte mit flächendeckender Abstrahlung in die Ballungsräume und Großstädte. Der Typus 'Fernsehturm' war geboren und sprachlich mit der Bauform Stahlbetonschaft, hoch liegendes Betriebsgeschoss und aufgesetztem Mast verknüpft (Sinnbild des Stuttgarter Fernsehturms) und löste einen Boom derartiger Türme aus, welche mit Aussichtsplattform und individueller Gestalt zu Wahrzeichen der jeweiligen Städte avancierten. Letztlich diente nur ein kleiner Teil der Signalabstrahlung von Fernsehbildern, weshalb der Begriff 'Fernsehturm' (vgl. Fritz Leonhardt, [37]) zu eng gefasst ist. Satellitentechnik, Kabelfernsehen und Mobilfunk haben die technologischen Voraussetzungen drastisch verändert. Für den Mobilfunk sind Stabantennen (l = ca. 2,00 m) erforderlich, welche nach Betreibern getrennt kleinere Masten (Schleuderbeton-, Gittermasten), Hochhäuser und Kirchtürme belegen.

Obsolet werden Fernmelde- und 'Fernsehtürme' nicht, da auch digitale Daten terrestrisch abgestrahlt werden und die geforderte Empfangsqualität qualifizierte Standorte und Redundanz erfordert.

Das Bewusstsein für die Zeichenhaftigkeit von Fernmeldetürmen hat heute in innerstädtischen Lagen zu einer Individualisierung der Formen geführt, welche über die Sinnhaftigkeit leistungsfähiger Tragwerksformen weit hinausgeht.

Bildurheberrechte: Pahl, B., Arnold, S. nach Müller [Lit. 20, S. 554]; Graefe [Lit. 16, S. 95]; Foster Ass.: Recent Works, London, Academy Ed., 1992, S. 72; Leonhardt [Lit. 37, S. 223, S. 226, S. 230, S. 235, S. 240, S. 241, S. 242, S. 243, S. 245, S. 246, S. 252, S. 254]; Drechsel [Lit. 30, S. 227]; Archiv des Autors

Tabelle 9:Fernmeldetürme und ausgewählte Masten

01

FMT 1

1952 - 1954

69,2m

02

Kobe

1959

100m

03

Barcelona, Montjuic

1989 - 1992

110m

04

Radioturm, Moskau

1919 - 1922

150m

05

Niagara Falls, (Skylon)

1963

160m

06

Kairo

1971

175m

07

Stockholm, Kaknästornet

1963

177m

08

Mühlacker

1933 - 1934

190m

09

London

1969

210m

10

Fernsehturm Stuttgart

1953 - 1955

217m

11

Space Needle, Seattle

1962

223m

12

Düsseldorf

1982

235m

13

Koblenz

1976

255m

14

Hamburg

1966

272m

15

Torre de Collseola, Barcelona

1988 - 1992

288m

16

Radioturm Moskau (geplant)

(1919)

(350m)

17

Berlin Ost

1969

365m

18

Moskau - Ostankino

1959 - 1967

537m  (577m)

19

CN - Tower

1974 - 1975

553m

 

Bildurheberrechte: Pahl, B., Arnold, S. nach Drechsel, [Lit. 30, S. 230]

 

3 Schlote und Kühltürme

Bildurheberrechte: Pahl, B.: Archiv des Autors

Bildurheberrechte: Pahl, B., Teichmann, J., Archiv des Autors

Zu allen Zeiten des Bauens wurden Rauchgase und erwärmte Luft über Kamine, Dachaufsätze (Venturi-Effekt) derart abgeleitet, dass sich eine Thermik ausbildete (Kaminzug), oftmals mit geregelter Zufuhr von Frischluft durch das gesamte Bauwerk.

Im Zuge der Industrialisierung wurden offene Feuerstellen systematisch mit Abzugskaminen (Esse) versehen und zunächst integrierter Bestandteil der Bauwerke (vgl. Sayner-Hütte). Es etablierte sich die Bauart des frei stehenden Kamins, welcher bereits Auskleidungen (Schamottsteine) gegen Hitze besaß. Gemauerte Abgasschornsteine erreichten in den 50er Jahren Bauhöhen bis 120 m, bei einem lichten Durchmesser von ca. 7,0 m am Turmkopf (Kraftwerke Trattendorf III, [Drechsel, 30, S. 323 ff.]).

Die thermischen Belastungen auf solche Bauwerke waren immens. Bei einer herkömmlichen Einleitung der Rauchgaskanäle in ca. 10 - 15 m Höhe betrugen die Temperaturen innerhalb der Auskleidung 130 - 160° C in ca. 50 m Höhe. Darüber hinaus bestand die Gefahr des Austritts von Kondensat.

Industrieschornsteine besitzen heute eine Luftschicht zwischen Abgasrohr (mit offenem Luftein- und -austritt) und tragender Hülle, was zu einem beherrschbaren Temperaturgefälle an der Außenhülle führt. Die unmittelbare Umweltbelastung (SO2-Konzentration) führte zu Bauweisen mit Höhen bis zu ca. 300 m (vgl. Gelsenkirchen-Scholven), welche in Stahl- und Mauerwerk nicht mehr zu erzielen waren. Regelbauart sind hier zylindrische Stahlbetontürme in Gleitschalung, geeignet zur Aufnahme mehrerer Abgasrohre. Der konisch anlaufende Schaft geht in der Regel in Höhe des Eintritts der Rauchgaskanäle in einen zylindrischen Querschnitt (Mantelstärken um die 30 cm) über. Die derzeit größten Stahlbetontürme sind Westernholt-Gelsenkirchen in Deutschland mit 337 m (Baujahr 1997) und Ekibastuz, Kasakhstan, mit 419,70 m Höhe bei 44 m Durchmesser an der Basis und 14,20 m am Turmkopf (Baujahr 1987). Dieser weltweit höchste Abgasschornstein besitzt erst bei ca. 300 m Höhe einen kurzen zylindrischen Querschnitt (Abbildung 50).

Zwei Entwicklungen kennzeichnen moderne Abgasanlagen:

1.   Die Forderung nach Abgasentschwefelungsanlagen hat dem            Streben nach großer Höhe und weiträumiger Verteilung von Schadstoffen zumindest in Europa ein Ende gesetzt.

2.   Niedrige Abgastemperaturen moderner Heizungsanlagen in            gewöhnlichen Industrie- und Gebäudeschornsteinen haben         zu schlankeren Querschnitten geführt und zu gedämmten Systembauweisen in Stahl.

Erneuerungen von Altanlagen führen zu Querschnittsreduzierungen (Innenrohrsysteme), um eine ausreichende Abgastemperatur zu erreichen (Versottungsgefahr) oder werden gänzlich neu erstellt.

Zu den konstruktiv und formal interessantesten Entwürfen kleinerer Abgasschornsteine zählt der Messeturm Leipzig von 1995, welcher Zeichen und Schlot in einer Form vereint (Abbildung 49). Er geht zurück auf die Idee der Stabilisierung eines Rohres mittels außenseitig und parallel geführter Zugverbände (Outrigger-System), welches ursprünglich für standardisierte Fernmeldetürme angedacht war [Holgate, 38].

Vier 75 m hohe Abgasrohre werden von quadratisch angeordneten Stahlrohren gehalten und gegen Horizontallasten durch Ausleger mit vertikaler Seilverspannung stabilisiert.

Zu den leistungsfähigsten turmartigen Bauwerken, welche thermische Prinzipien einsetzen, gehören Kühltürme. Bekannt sind im Zuge der historischen Entwicklung Bauweisen in Holz, Stahl, Stahlbeton und GFK.

Während Kleinst-Bauarten im Industriebereich als geschlossene Systeme (Escher-Wyss u. a.) schlüsselfertig geliefert werden und vielfältige Anwendung finden, dienen größere Kühltürme vornehmlich bei Kraftwerken oder Kokereien der Kühlung von Wasser (Nasskühlung) bzw. Luft (Luftkühlung). Konstruktiv haben sich hyperbolische Stahlbetonschalen mit Bauwerkshöhen bis zu 180 m und geringsten Wandstärken (14 - 16 m) herausgebildet. Ingenieurtechnisch bedürfen sie einer eigenständigen und umfassenden Betrachtung innerhalb der Schalenbauweisen. Drei entwurflich signifikante Kühltürme sollen hier dennoch genannt werden: die stark eingeschnürten Kühltürme der Völklinger Hütte (Saarland), der hyperbolische Kühlturm Berlin-Mariendorf (Dreiecksnetzstruktur) und der Trockenkühlturm Schmehausen von 1974, welcher als Seilnetzkonstruktion einen eigenständigen Lösungsansatz darstellt. 

Der höchste Schlot aller Zeiten war als Turm des Aufwindkraftwerkes in Mildura, Australien, mit 1.000 m Höhe und 120 m Durchmesser geplant [Schlaich, 21].

Bildurheberrechte: Pahl, B., Arnold, S., Teichmann, J. nach Schlaich [Lit. 21, S. 67, S. 82]; Subba [Lit. 25, S. 131 ff.]; Moore, R. u. a.: Tate Gallery / Building Modern London, The Trustees, 2000, S. 126, S. 134, S. 180; Mislin [Lit. 6, S. 257]; Archiv des Autors

Tabelle 10:Schlote und Kühltürme

01

Sayner Hütte, Bendorf

1824 - 1830

o.A.

02

Bank Side Power Station, London

ca. 1951 - 53

93m

03

Battersea Power Station, London

ca. 1932 -1934

o.A.

04

Messeturm Leipzig

1995

75m

05

Schornstein Mauerwerk

50er Jahre

120m

06

Standardkühlturm

 

140m

07

Kühlturm Schmehausen

1974

180m

08

Gelsenkirchen - Westerholdt

1997

337m

09

Ekibastuz, Kasakhstan

1987

419m

 

4 Behälter, Silos und Wassertürme

Bildurheberrechte: Höhmann, R.: Büro für Industriearchäologie, Darmstadt

Die Geschichte der Silobauten ist eingangs ausführlich beschrieben worden. In funktionaler Sicht ist von Bedeutung, dass die Ein- und Zwischenlagerung von Getreide, Braugerste etc. bereits gegen Ende des 19. Jahrhunderts zu kompakten, vertikalen Anordnungen geführt hat und sich die Bauform der Silos somit von den zunächst baugleich verwandten Holzzylindern (vgl. frühe Wassertürme) und sonstigen Einzelbehältnissen in Größe und Bauform abgelöst hat (Abbildung 53, 54).

Hinsichtlich Lastverteilung und Temperaturverhalten ist der Stahlbetonzylinder ideal. In der geometrischen Anordnung mehrerer Silozellen aus Stahlbeton ist der Zylinder als Grundform jedoch von Nachteil. Der Silo des Henninger Turmes in Frankfurt am Main (Abbildung 51) löste dieses Problem durch einen rasterartigen Aufbau (4 x 4 m) mit 18 cm Wandstärke und abgefasten Ecken, welche stützenartige Versteifungen in den Siloecken ausbilden [Höhmann, 39]. Auf dieser Grundkonstruktion lastete auch der Turmaufsatz mit Drehrestaurant nebst integrierter Vertikalerschließung. Da heute derartige Silos für den Brauereibetrieb nicht mehr benötigt werden (Anlieferung von Fertigmaische, veränderte Betriebsstrukturen) stellt sich die Frage möglicher Nachnutzungen. Hier sind die seinerzeit optimierten, schalenartigen Hüllenflächen oftmals von Nachteil, weil sie für Hochhäuser nicht die heute erforderlichen Wandstärken und Betonüberdeckungen besitzen. Diverse Beispiele zeigen, dass ein Aufschneiden der Silozellen (Fenster, Türen etc.) hingegen möglich ist.

Bildurheberrechte: Pahl, B., Arnold, S. nach Banham [Lit. 17, S. 17, S. 89, S. 136]; Höhmann [Lit. 18, S. 46 ff.]; Archiv Höhmann, Büro für Industriearchäologie

Tabelle 11: Solos

01

Rolandmühle, Bremen

1909, 1929 …

25 - 30m

02

Getreidesilo Bunge y Born, Buenos Aires

vor 1913

o.A.

03

Getreidesilo Barby an der Elbe

1922

ca. 27m

04

Getreidesilo und -speicher, Fort Williams

vor 1913

o.A.

05

Getreidespeicher, Worms

1908

ca. 25m

06

Peavy - Haglin, Minneapolis

1899 -1900

ca. 38m

07

Silo Henninger Turm, Frankfurt am Main

1959 -1961

ca. 70m

 

Die Entwicklung der Wassertürme ist von weitaus größerer Vielfalt geprägt (Abbildung 54). Ab Mitte des 19. Jahrhunderts begann das eigentliche Zeitalter der Wassertürme. Neben dem Bedarf für Industrie und Stadt wurden insbesondere Wassertürme für die Speisewasserversorgung der Dampflokomotiven benötigt. Die ersten Behälter aus Holz und verschraubten Gusseisenplatten wurden durch zylindrische, genietete Blechkonstruktionen ersetzt, welche auf einen engmaschigen Trägerrost aufgesetzt wurden [Werth, 10]. Um der Frostgefahr entgegen zu wirken, wurden die Bauten umhaust bzw. das Wasser vorgewärmt. 1853 - 55 errichtete Lindley einen für die damalige Zeit beachtlichen zylindrischen Hochbehälter aus Gusseisen mit ca. 2.350 m³, ca. 30 m Durchmesser und 3,04 m Behälterhöhe [S. 341, ebenda 10] auf kreisförmigem Ziegelunterbau. Weitere Flachbodenbehälter in Schmiedeeisen und mit Ziegelunterbauten folgten in zahlreichen Städten. Eine wesentliche konstruktive Innovation stellte die Ausbildung eines Hängebodens in Form einer Kugelkalotte (vgl. Wasserturm Straßburg, 54 m Höhe und 1.050 m³ Inhalt [10, ebenda]) und die Entwicklung von Stützenbodenbehältern (Intze-Patent) dar mit einschnürendem Kegelstumpf und stützender Kugelkalotte. Die wesenstypische Gestalt (Abbildung 39) war gefunden, ein auskragender Behälter auf einem sich verjüngendem Schaft, welcher darüber hinaus Typenbehälter der Eisenbahn wurde (85 Stk. zwischen 1891 - 1902 mit je 500 m³ Fassungsvermögen. [S. 357, ebenda 10]). Im Industriebau wurde ab ca. 1900 der Schritt zur allseitig umschlossenen, kugelförmigen Behälterform vollzogen, nebst üblicher Freistellung auf einem Stahlgerüst.

Nicht minder von Bedeutung war die Entwicklung von Stahlbetonbehältern, welche ab ca. 1870 einsetzte. J. Moniersoll 1868 in Maison-Alfort einen Behälter von 200 m³ [10, ebenda] in bewehrtem Beton erstellt haben. Bekannter ist sein früher Alençon-Wasserturm in Betonbauweise der Eisenbahn mit 180 m³ von 1873. Türme von Hennebiqueu. a. folgten, wobei der 1904 erbaute Wasserturm in Newton-le-Willows, England, auf zukünftige Bauweisen aus tragendem Skelett mit rahmenartigen Knoten verweist. Sämtliche mögliche Behälterformen (einschl. der Intze-Bauweise) wurden in Stahlbeton errichtet. Letztlich war auch der entscheidende Durchbruch in der formalen Verschmelzung von Behälter und Schaft der Schalenbauweise und dem Stahlbeton vorbehalten. Meist auf zylindrischer Gleitschalung (ab 20er Jahre) oder Gleitschaft errichtet entfaltete sich meist ein breiter Kelch mit möglichst geringer Wassertiefe (< 8 m) bei maximalem Volumen (vgl. Wasserturm Örebro (Schweden), Höhe 75 m, mit 9.000 m³, 1957).

Die Entwicklung in den USA erfolgte losgelöst von der europäischen Stahlbetontechnologie vornehmlich in Stahlbauweise mit kugelförmigen und flachen, sphäroiden Körpern.

Bildurheberrechte: Pahl, B., Arnold, S. nach Werth [Lit. 10, S. 406] typologisch ergänzt

Von besonderer ingenieurtechnischer Bedeutung ist der Fedala-Wasserturm, Marokko, Baujahr 1957, von E. Torroja, welcher auf einfachsten Baugerüsten als Schale errichtet wurde (s.o.). Er verbindet die Erfahrungen von Intze, die Forderung nach geringer Wassertiefe (< 8 m) mit moderner Betontechnologie. Das innere, komplexe Bauwerk besticht nach außen durch seine formale Klarheit. Selbst die Eindeckung des Wasserbehälters ist gewölbt (Torus). Hier greift Torrojaauf eine Hohlziegelschalentechnologie (vgl. auch das Werk von E. Dieste) zurück, welche vermutlich das Temperaturgefüge im Behälter verbesserte. Das Fassungsvermögen beträgt 3.500 m³ bei 40 m Durchmesser und 10 - 18 cm Schalendicke [Ordonez, 40].

Aus ingenieurtechnischer Sicht sind die skandinavischen Wassertürme richtungsweisend, welche von einem schlanken Schaft in eine breite Kegelschale übergehen. Wiederum ist es das Hyperboloid, welches für kleinere Wassertürme (Möglingen bei Ludwigsburg, 400 m³ bei 30 m Höhe) Funktion, Tragwerk und Erscheinungsbild zur Deckung bringt.

Bildurheberrechte: Pahl, B., Arnold, S. nach Becher [Lit. 14, S. 3, S. 17, S. 27, S. 35, S. 43, S. 60, S. 85, S. 92, S. 104, S. 110, S. 143, S. 144, S. 152, S. 157, S. 160, S. 161, S. 168, S. 197, S. 211, S. 220, S. 223; Werth [Lit. 10, S. 342, S. 380, S. 396]; Leonhardt [Lit. 37, S. 275, S. 274], arch+ Sept. 1980, Aachen, Klenkes Druck + Verlag, S. 73; Heuss, Th. Hans Poelzig, Stuttgart, DVA, 1985, S. 84

Tabelle 12Wassertürme

 

Ort

Baujahr

Höhe

01

Zeche Minister, Stein

1899

520

27m

02

Weil am Rhein

1913

500

23m

03

Nizji, Novgorad

1896

114

25,60m

04

Champaign Illinois, USA 

19. Jh

o.A.

ca. 15m

05

Alencon

1873

180

ca. 13m

06

Worms

o.A.

ca. 400

ca. 18m

07

Intzebehälter

1891 - 1902

400 -500

ca. 20 -25m

08

Lindleyturm, Hamburg

1853 - 1855

2350

ca. 12m

09

Newton de Willow, England

1904

1362

ca. 28m

10

Mannheim

1886 - 1887

2000

60,33m

11

Zeipau

1922

o.A.

o.A.

12

Bochum

o.A.

o.A.

o.A.

13

Posen

1911

o.A.

o.A.

14

Circle City, New Jersey

o.A.

o.A.

o.A.

15

Köln Kalk

o.A.

o.A.

o.A.

16

Rodange, Luxemburg

o.A.

o.A.

o.A.

17

Toledo, Ohio

o.A.

o.A.

o.A.

18

Kwaadmechelen, Belgien

o.A.

o.A.

o.A.

19

Gary, Indiana ( Hortonbeh.)

ab ca. 1930

750 - 12000

o.A.

20

Dole Jura, Frankreich

o.A.

o.A.

o.A.

21

Essen Byfang

o.A.

o.A.

o.A.

22

Miesburg, Hannover

o.A.

o.A.

o.A.

23

St. Jean-de-Vedas, Frankreich

o.A.

o.A.

o.A.

24

Möglingen

1960

400

30m

25

Maizieres-les-Metz, Frankreich

o.A.

o.A.

o.A.

26

Kuwait

o.A.

4500

140 - 180

27

Landskrona

1980

4000

ca. 58

28

Örebro, Schweden

1957

9000

75

 

5 Mühlen- und Windkraftanlagen

Bildurheberrechte: Pahl, B.: Archiv des Autors
 
Bildurheberrechte: Pahl, B.; Teichmann, J., Archiv des Autors

Generell sind Mühlen zu unterscheiden in Wasserwerke und Windwerke, wobei gerade die Windmühlenhinsichtlich ihrer Herkunft (Persien, vorderer Orient und Asien) als Schöpfwerke eingesetzt wurden [Ernst, 41]. Die Bauart einfacher Steinbauten mit Stangenkreuz und Segeltuchbespannung hatte sich ab 1100 in Mitteleuropa eingebürgert (s. Andalusien, Mallorca, Italien, Frankreich).

Ab dem 17. Jahrhundert entstanden vornehmlich in Friesland Windmühlen mit ausgeprägter Technik (Abbildung 55). Es sind zwei grundlegende Bauarten zu unterscheiden: die Bockmühle und die Kappen- (holländische) Mühle [Hage, 42]. Die Bockmühle (z. B. Hallig Hooge von 1719, heute zerstört) basiert auf einem kastenartigen Aufbau, welcher drehbar auf einem Balkenkreuz errichtet wurde. Bei einem Flügeldurchmesser von ca. 14 m und ungünstigem Hebelarm zwischen Flügelachse und Drehlager des Bocks war sie kippgefährdet.

Wesentliche Vorteile besaß die Kappenmühle. Auf gemauertem Sockelgeschoss wurde ein starres Holzgehäuse mit drehbarer Kappe (Prinzip Generatorkopf) angeordnet. Auf einer Galerie (umlaufender Balkon) konnte mittels Steert (Holzverstrebung) die Kappe gedreht und fixiert werden. 

Ein Windrosenantrieb an der Kappe ersetzte Ende des 18. Jahrhunderts den Steert. Die Windrosen besaßen bereits Jalousienflügel, welche im angelsächsischen Raum, dem heutigen Commonwealth und den USA, bauartprägende Wassermühlen und Windräder zur Energieerzeugung wurden. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts lösten mechanische Mühlen flächendeckend windbetriebene Getreidemühlen ab und führten zu großen Betriebseinheiten mit angeschlossener Silotechnik (vgl. Roland- und Hasenmühle, Bremen). Die Funktion als Windgenerator zur Stromerzeugung und Wasserförderung sollten sie behalten.

Die leistungsfähigen Jalousienflügelantriebe auf Gittermasten wurden zunehmend durch Rotorblätter (Durchmesser 80 m und mehr) mit drehbarem Generatorkopf ersetzt, welches heute eine Regelbauart in Systembauweise darstellt (Abbildung 56). Darüber hinaus wurden in den 80er Jahren Drehwerke erstellt (z. B. Windparks Kalifornien, USA), welche abgespannt über die gesamte Bauhöhe rotierten. Ein Einflügelsystem (Growian) blieb Forschungsgegenstand und konnte sich nicht durchsetzen (Unwucht, Getriebebelastung). Technologisch bedeutend ist die "offshore"-Aufstellung (Windpark in der Nordsee) sowohl hinsichtlich Gründung als auch Baugröße. 

Bildurheberrechte: Pahl, B., Arnold, S., Teichmann, J. nach Ernst [Lit. 41, S. 44, S. 46]; Hage [Lit. 42, S. 18, S. 3]; Leonhardt [Lit. 37, S. 285]; Archiv des Autors

Tabelle 13:Windkraftanlagen

01

Historische Mühlen, Mittelmeerraum

15. Jh.

ca. 8m

02

Bockmühle

um 1719

ca. 11m

03

Holländische Klappenmühle

18. + 19. Jh.

ca. 20m

04

Windrad mit Jalousieflügel

19. + 20. Jh.

23m

05

Windkraftanlage Typ Nordex

o.A.

Rotorblätter 80m

06

Versuchsanlage Eole C

o.A.

ca. 125

 

6 Fördergerüste und Fördertürme

Bildurheberrechte: Pahl, B.; Arnold, S. nach Schönberg [Lit. 43]

Bildurheberrechte: Pahl, B.; Arnold, S. nach Schönberg [Lit. 43] und Buchheit [Lit. 44]

Schönberg[43] spricht bereits 1971 vom Rationalisierungs- und Stilllegungszwang bei Schachtanlagen und dem damit zu erwartenden Verschwinden der Seilstützkonstruktionen, welche Fördertürme in ihrem Wesen darstellen (Abbildung 59). Diese Bauweisen sind rückblickend unmittelbares Ergebnis aus Funktion und Empirik. Das Prinzip der Haspel (eine Trommel mit Seil umwickelt und jeweils ein Behälter am Seilende) war seit dem Mittelalter erprobte Technologie, der einfache Bock über dem Schacht das Tragprinzip.

Umlenkungen (z. B. über Pferchgöpelanlagen) erlaubten die Übertragung großer Kräfte. Damit war das noch heute gültige Prinzip Fördergerüst mit Umlenkung und seitlich angeordnetem Antrieb gefunden. Die Dampfmaschine (gleichzeitig zur Wasserhaltung eingesetzt) und moderne Stahlseile mit Festigkeiten > 5000 kp/cm² ermöglichten ab ca. 1834 [43, ebenda] qualifizierte Nutzlasten und größere Teufen.

Gestellartige Förderkörbe mit mehreren Etagen und Sortiersieben erforderten eine so genannte Hängebank bis zu ca. 17 m Höhe über der Oberfläche. Darüber hinaus verlangte der manuell gesteuerte Abbremsvorgang eine beachtliche Überfahrt, welche in neueren Bauarten durch Seilauslöseverrichtungen wieder reduziert werden konnte.

Von großer Bedeutung für die Konstruktion waren weiterhin die Aufnahme Schwingungen und von unterschiedlichen Seilkräften, was ein steifes Gerüst und Abstrebungen in Richtung der resultierenden Seilkräfte nahe legte. 

Formal drückt der so genannte 'englische Bock' mit einfacher Vertikale und rückwärtiger Strebe die statischen Randbedingungen präzise aus. Verunklart wurde das klare Bild durch den Anbau von Spurgerüsten für die teils mehrgeschossigen Förderkörbe. 

Deutlich erhöht werden konnte die Förderleistung durch stählerne Doppelstrebengerüste (vgl. Schacht XII, Zeche Zollverein Essen-Katernberg, 1930, Architekten Schuppund Kremer, H = 56 m) mit klarer Gestalt durch Vollwandträger und signifikanter Auskragung der Kranbahnträger zur Auswechslung der Seilscheiben (Abbildung 60).

Der erste Förderturm in Stahlbetontechnologie wurde lt. Schönberg in Camphausen, Saar [43, ebenda, S. 284] von dem Ingenieur Th. Möhrle errichtet. Stahlbetontürme etablierten sich in der Folgezeit vornehmlich in Belgien und Frankreich, während in Deutschland Strebengerüste aus Stahl bestimmend wurden (Bauart der Fa. Klönne von 1903 mit zweiteiligem Strebengerüst und Ausbildung als Dreigelenkrahmen).

Das Kennzeichen von Fördertürmen (gegenüber Fördergerüsten) ist die Anordnung eines umhausten Antriebes direkt über dem Schacht unter Wegfall der Seilumlenkung (Abbildung 59). Die witterungsgeschützte Anordnung des Turmkopfantriebes wurde möglich durch die Entwicklung von Treibscheiben und Elektroantrieb. Das Erscheinungsbild wurde von nun an durch ein geschlossenes Kopfbauwerk bestimmt. 

Moderne Fördertürme erhalten in der Regel eine durchgehende Wandbekleidung und vermitteln nur in geringem Maße durch ihr Erscheinungsbild ihre innere Funktion (vgl. Förderturm Gewerkschaft Sophia-Jacoba, Hückelhofen, 1962 / 63).

Bautechnisch sind sie dennoch von Interesse. Der 75 m hohe Stahlbetonförderturm der Gewerkschaft Sophia-Jacoba steht auf Stahlplatten, welche einen hydraulischen Niveauausgleich erlauben. Das umschließende Tragwerk wurde in Kletterschalung (Stahltafeln) und Sichtbeton mit geordnetem Fugenbild (Raster 53 / 153 cm) erstellt [Drechsel, 30, S. 230].

Bildurheberrechte: Pahl, B.; Arnold, S. nach Drechsel [Lit. 30, S. 258, S. 319]; Buschmann, W.: Die Bau- und Kunstdenkmäler von Nordrhein-Westfalen, Berlin, Gebr. Mann, 1998, S. 540, Typologie Einband innen; Becher, B. + H.: Fördertürme, Essen, Museum Folkwang, Schirmer / Mosel, 1985, S. 21, S. 37, S. 38, S. 55, S. 98, S. 170]; Schönberg [Lit. 43, S. 311, S. 317, S. 319]

Tabelle 14Fördertürme

01

Naval Colliery, Tonypandy, Southwales

1902

ca. 23m

02

Zeche Königsborn, Schacht 1,

Unna, Ruhrgebiet

o.A.

ca. 24m

03

Ryhope Colliery, Sunderland, England

o.A.

ca. 35m

04

Hucknall Colliery, Nottingham, England

o.A.

ca. 29m

05

Puits Dutemple, Valenciennes, France

1920

ca. 28m

06

Zeche Robert Müser, Schacht Amalia, Bochum Werne

1904

ca. 57m

07

Bold Colliery, St. Helens, Liverpool, England

o.A.

ca. 48m

08

Zeche Graf Bismarck, Gelsenkirchen, Ruhrgebiet 

1929

ca. 61m

09

Zeche Monopol, Schacht Grimberg 2, Bergkamen

1982

o.A. 

10

Camphausen

1911

38,70m

11

Dortmund

1925 - 1926

52,40m

12

Sophia Jacoba

1962 - 1964

70,69m

 

Mit der weitgehenden Ablösung der Steinkohle durch Erdöl und Erdgas verlagert sich auch die Bauaufgabe der Fördertürme hin zu Gerüsten zur Aufnahme von Bohrgestängen und zu so genannten 'off shore'-Anlagen. Die großen Wassertiefen zwingen zu Bauarten, welche neben der Plattform beachtliche Turmbauwerke erfordern (soweit Plattformen nicht dynamisch positioniert werden). Neben der Förderung dienen die 'off shore'-Systeme der Einlagerung und dem Transport (Abbildung 61). Die schalenartigen Röhrentragwerke erreichen Bauhöhen bis zu 300 m und gehören zu den höchsten und technologisch anspruchsvollsten Turmbauwerken.

Bildurheberrechte: Pahl, B.; Teichmann, J. nach Gervick [Lit. 45]

 

7 Sonderbauten

Bildurheberrechte: Pahl, B.; Teichmann, J., Archiv des Autors

Weitere turmartige Bauwerke finden sich in zahlreichen technischen Bereichen. Sie sind in den Bauordnungen unter Sonderbauten zusammengefasst. Singuläre Bauaufgaben (Fallturm der Universität Bremen, Aufzugsvorrichtungturm in Rottweil, u.a.), Schlauchtürme und Übungstürme der Feuerwehren zeigen keine gattungsbildenden Merkmale.

Bauten hoher Komplexität (z. B. Hochöfen, Chemieanlagen) sind oftmals Gerüste zur Aufnahme technischer Installationen.

Gasometer sind den Behälterbauten zuzuordnen und ähnlich den frühen Wassertürmen mit Hüllflächen umschlossen. Das teleskopartige oder sonstige Innenleben ist heute in der Regel entfernt. Der Torso steht dann als außergewöhnlicher Ausstellungsraum (Oberhausen, Leipzig) zur Verfügung.

Eine signifikante funktionale Gruppe stellen Überwachungs- und Beobachtungstürme dar. Vom Stellwerk (oftmals als schlankes Bauwerk zwischen Gleisfeldern eingefügt) bis zum turmartigen Schleusenwärterhaus sind auch sie oftmals Historie. Nicht so der Flughafentower (Abbildung 62). Mit hoch liegendem Betriebsgeschoss, Überwachungsraum (Landeanflug, Platzgeschehen), Radar- und Funktechnik ist er dem Fernmeldeturm artverwandt. Die Bauhöhen reichen von geringer Höhe (Kriterium Platzüberblick) bis zu ca. 80 m Höhe.

Bildurheberrechte: Pahl, B.; Arnold, S. nach Archiv des Autors

Einen Sonderfall turmartiger Bauwerke stellen die Anlauftürme der Sprungsschanzen dar. Sie resultieren aus dem steilen Anlaufwinkel moderner Groß- und Flugschanzen, welche bei einer Gesamtabwicklungslänge der Schanzenanlagen von 300 - 400 m keine topographische Einbettung mehr finden (Abbildung 65). In Einzelfällen (Lathi, Finnland) ist darüber hinaus der Aufsprungbereich oberhalb des theoretischen Landepunktes aufgeständert (Abbildung 66).

Bildurheberrechte: Pahl, B.; Arnold, S. nach Regelwerk FIS [Lit. 46]
 
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Kletterten früher die Springer die Schräge des Anlaufturmes hinauf, ist heute die Anordnung von Aufzügen (Lifte, Kabinenhöhe ca. 2,80 - 3,00 m!), Schanzentechnik (elektrohydraulische Antriebe), Kältetechnik und die Anordnung von Medientechnik und Aufwärmraum am Schanzenkopf entwurfsbestimmend (Abbildungen 66 und 67). 

Bildurheberrechte: Pahl, B.: Archiv des Autors
 
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Die Bauweise ähnelt Brückenpylonen mit angelegtem Fahrbahntrog unter Vermeidung von nachteiligem Schwingungsverhalten (Abgleich mit der Eigenfrequenz erforderlich) und möglichst unter Verzicht auf Bauwerksfugen im gesamten Anlaufbereich.

Weiteres Entwurfskriterium ist der Einstiegsbereich, welcher seitlich der parallel geführten Anlaufspur gefordert ist. 

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In den Darstellungen turmartiger Bauwerke [37] werden oftmals Brückenpylone aufgeführt. Sie sind Wesensbestandteil von Brückenbauwerken. Hinsichtlich der Wahrnehmung und Bedeutung im Gesamtsystem gehen sie über ihre dienende Funktion hinaus und werden in zahlreichen Beispielen zum Gestalt bestimmenden turmartigen Bauwerk (vgl. Betonkalender 2004, Bd. 1). Sie stehen in Schlankheit und Bauhöhe den zuvor gezeigten Turmbauweisen nicht nach.

Sie gewinnen ihre glaubwürdige Gestalt aus der Funktion (Einleitung von Seilkräften, punktuelle Unterstützung etc.). Als stadt- und landschaftsbestimmende Bauwerke neigen auch sie zur Individualisierung (vgl. Fernsehtürme) in der Formensprache und zu zeichenhafter Symbolik (vgl. Erasmusbrücke, Rotterdam, Abbildung 68); neue Kanalbrücke, Utrecht u. a.). Dadurch verlieren sie etwas von der archaischen Kraft und Darstellung der inneren Logik (vgl. Ganterbücke, Simplonpass von Chr. Menn), die leistungsfähigen, turmartigen Tragsystemen innewohnen sollte.