Frankfurt am Main ist die einzige deutsche Stadt mit einer geschlossenen Skyline, und genau diese Höhe verändert die Schutzaufgabe grundlegend. Blitzschutz Hochhaus Frankfurt ist deshalb kein vergrößerter Einfamilienhausschutz, sondern eine eigene Planungsdisziplin mit eigenen physikalischen Randbedingungen – Gründe genug, frühzeitig eine spezialisierte Blitzschutz-Firma in Frankfurt einzubinden.
Ab einer bestimmten Bauwerkshöhe reicht es nicht mehr aus, das Dach zu schützen und den Rest des Gebäudes als abgeschirmt zu betrachten. Blitze treffen hohe Baukörper auch seitlich, und zwar bevorzugt dort, wo die Fassade technisch am dichtesten belegt ist.
Dieser Beitrag geht bewusst tiefer als eine allgemeine Einführung. Wer zunächst einen Überblick über Hochhäuser und große Wohnanlagen sucht, findet ihn in unserem Beitrag zu Blitzschutz für Hochhäuser und Wohnanlagen.
Was ein Hochhaus in Hessen rechtlich ausmacht
Die Hessische Bauordnung definiert in § 2 Abs. 9 HBO Hochhäuser als Gebäude, die höher als 22 Meter sind. Gemessen wird bis zur Oberkante des Rohfußbodens des höchsten Geschosses, in dem ein Aufenthaltsraum möglich ist, bezogen auf die mittlere Geländeoberfläche.
Hochhäuser gelten in Hessen als Sonderbauten. Damit unterliegen sie einem eigenen Genehmigungs- und Prüfregime, das über die Anforderungen an normale Wohn- und Bürogebäude hinausgeht.
Die Pflicht zum Blitzschutz selbst ergibt sich aus § 49 HBO. Dort heißt es sinngemäß, dass Anlagen, bei denen nach Lage, Bauart oder Nutzung Blitzschlag leicht eintreten oder zu schweren Folgen führen kann, mit dauernd wirksamen Blitzschutzanlagen zu versehen sind.
Ein Turm im Bankenviertel erfüllt praktisch jedes dieser Kriterien gleichzeitig. Die rechtliche Einordnung ist damit schnell geklärt, die technische Umsetzung beginnt erst danach.
Warum die Höhe das Risiko verändert
Ein hoher Baukörper verändert das lokale elektrische Feld erheblich. Er zieht Blitzentladungen nicht magisch an, aber er verkürzt den Weg für den Leitblitz und erhöht damit die Einschlagwahrscheinlichkeit deutlich gegenüber einem flachen Nachbargebäude.
Die Einschlagerwartung wächst überproportional mit der Höhe. Ein Turm mit 150 Metern in exponierter Innenstadtlage sammelt Entladungen aus einem sehr viel größeren Umfeld ein als ein sechsgeschossiges Bürohaus in derselben Straße.
Hinzu kommt die Exponiertheit im Stadtbild. Steht ein Neubau im Europaviertel deutlich über seiner Umgebung, übernimmt er faktisch die Rolle eines Fangobjekts für den gesamten Baublock.
Das Blitzkugelverfahren am hohen Baukörper
Für die Auslegung der Fangeinrichtungen ist das Blitzkugelverfahren das aussagekräftigste Werkzeug. Man rollt gedanklich eine Kugel mit einem der Blitzschutzklasse entsprechenden Radius über und um das Bauwerk und markiert jede Stelle, an der die Kugel die Konstruktion berührt.
Jeder Berührungspunkt ist ein möglicher Einschlagpunkt und muss durch eine Fangeinrichtung abgedeckt werden. Der VDE erläutert dieses elektrogeometrische Modell und die Alternativen Maschen- und Schutzwinkelverfahren ausführlich auf seiner Seite zu Fangeinrichtungen im Blitzschutz.
Am Flachbau berührt die Kugel im Wesentlichen die Dachkanten und die höchsten Aufbauten. Am Hochhaus berührt sie zusätzlich die Fassade, weil die Kugel bei seitlicher Annäherung längst an der Gebäudeflanke aufsetzt, bevor sie die Dachkante erreicht.
Blitzschutzklasse Hochhaus: die Weichenstellung der Planung
Die gewählte Blitzschutzklasse bestimmt den Kugelradius, die Maschenweite, die Anzahl der Ableitungen und den erforderlichen Trennungsabstand. Sie ist damit keine Formalie, sondern die zentrale Weichenstellung des gesamten Entwurfs.
Für Hochhäuser mit hoher Personenbelegung, sensibler Technik oder besonderer Nutzung fällt die Einstufung regelmäßig streng aus. Ein Rechenzentrum im Gallus wird anders bewertet als ein reines Wohnhochhaus, obwohl beide dieselbe Höhe haben können.
Die Grundlagen der Normenreihe und die Aufteilung in die Teile 1 bis 4 haben wir in unserem Beitrag zu den Blitzschutznormen nach VDE 0185-305 zusammengefasst.
Seitliche Blitzeinschläge oberhalb von 60 Metern
DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) behandelt Bauwerke über 60 Metern gesondert. Ab dieser Höhe werden seitliche Blitzeinschläge in den oberen Teil der Fassade relevant und dürfen nicht mehr vernachlässigt werden.
Der Grund liegt in der Geometrie. Nähert sich ein Leitblitz waagerecht oder schräg von der Seite, ist die Dachkante für ihn schlicht nicht mehr das nächstgelegene geerdete Objekt.
Die Fassade selbst wird zum Ziel. Ein Fangsystem, das ausschließlich auf dem Dach liegt, schützt in diesem Fall genau die Zone nicht, in der der Einschlag stattfindet.
Fangeinrichtung Fassade: Schutz für die oberen 20 Prozent
Aus dieser Erkenntnis folgt die praktische Konsequenz der Norm: Fangeinrichtungen werden für die oberen 20 Prozent der Bauwerkshöhe vorgesehen. Bei einem 160 Meter hohen Turm betrifft das die obersten rund 32 Meter der Fassade.
In diesem Bereich werden horizontale Ringleitungen, Fangleitungen an den Fassadenkanten und die Einbindung metallener Fassadenbauteile zu einem zusammenhängenden System verbunden. Die Fangeinrichtung Fassade ist damit kein Zusatz, sondern ein gleichrangiger Teil des äußeren Blitzschutzes.
Wichtig ist, dass diese Ringe niederohmig mit den Ableitungen verbunden sind. Ein Ring, der nur an zwei Punkten angebunden ist, verteilt den Strom nicht, sondern konzentriert ihn.
Warum Ecken und Kanten die kritischen Punkte sind
Seitliche Einschläge verteilen sich nicht gleichmäßig über die Fassadenfläche. Sie konzentrieren sich an Ecken und Kanten, also dort, wo die Feldstärke durch die Geometrie am stärksten überhöht wird.
Bei den kantigen Baukörpern der Frankfurter Innenstadt sind das die vier vertikalen Gebäudeecken, vorspringende Bauteile, Attikakanten und technische Aufbauten an der Fassadenflucht. Genau dorthin gehören die Fangelemente, nicht in die Mitte einer Glasfläche.
Eine wichtige Eigenschaft seitlicher Einschläge wird in der Praxis oft unterschätzt. Sie führen im Mittel geringere Ströme als Einschläge in die höchsten Punkte, treffen dafür aber die geräteintensiven Fassadenzonen mit Klimatechnik, Sensorik, Antennen und Fassadenbefahranlagen.
Ein vergleichsweise schwacher Einschlag kann dort erheblichen Schaden anrichten, weil er direkt in empfindliche Technik einkoppelt. Wer nur auf die maximale Stromtragfähigkeit optimiert, übersieht dieses Risiko.
Ableitungen am Hochhaus: Staffelung und natürliche Bauteile
Die Ableitungen führen den Blitzstrom vom Fangsystem zur Erdungsanlage. Am Hochhaus ist ihre Anordnung deutlich anspruchsvoller als am flachen Gewerbebau, weil sie über hundert Meter und mehr geführt werden.
Grundregel ist eine möglichst enge und gleichmäßige Staffelung der Ableitungen entlang des Gebäudeumfangs. Je mehr parallele Wege der Strom nimmt, desto kleiner ist der Anteil je Leiter und desto geringer fällt der erforderliche Trennungsabstand aus.
Ergänzt wird die vertikale Führung durch Ringleitungen in mehreren Höhen. Diese horizontalen Verbindungen sorgen dafür, dass sich der Strom über die Gebäudehöhe gleichmäßig auf alle Ableitungen aufteilt.
Natürliche Ableitungen im Stahlbeton und Stahlskelett
An großen Bauwerken sind natürliche Ableitungen fast immer die überlegene Lösung. Die durchverbundene Bewehrung im Stahlbeton oder das Stahlskelett eines Turms bildet ein engmaschiges, über den gesamten Querschnitt verteiltes Leitersystem.
Der Vorteil ist nicht nur die hohe Anzahl paralleler Strompfade. Ein solches System wirkt zugleich als Schirm und reduziert die magnetischen Felder im Gebäudeinneren erheblich.
Entscheidend sind zwei Bedingungen. Die Bewehrung muss über die gesamte Höhe elektrisch durchverbunden sein, und diese Durchverbindung muss nachweisbar dokumentiert werden.
Genau hier scheitern Projekte häufig. Wird die Durchverbindung erst nach dem Betonieren zum Thema, lässt sie sich nur noch mit erheblichem Aufwand und sichtbaren Ersatzmaßnahmen herstellen.
Deshalb gehören Bewehrungsanschlüsse, Anschlussfahnen und Messstellen in die Rohbauplanung. Alles andere ist Nacharbeit an einem Bauteil, das bereits verschlossen ist.
Fassade, Attika und Dachtechnik als kritische Details
Moderne Frankfurter Türme haben Metall-Glas-Fassaden mit durchgehenden Aluminium- oder Stahlprofilen. Diese Konstruktionen sind elektrisch leitfähig und müssen als Teil des Systems betrachtet werden, nicht als neutrale Hülle.
Sind die Profile durchverbunden und ausreichend dimensioniert, können sie als natürliche Bauteile in das Fangsystem einbezogen werden. Sind sie es nicht, entstehen isolierte Metallteile, die zu unkontrollierten Überschlägen einladen.
Die Attika verdient besondere Aufmerksamkeit. Sie ist die oberste umlaufende Kante, häufig mit Blechabdeckung ausgeführt, und damit ein bevorzugter Einschlagpunkt und zugleich der natürliche Ort für die oberste Ringleitung.
Fassadenbefahranlagen, Antennen und Dachtechnik
Auf einem Frankfurter Büroturm konkurriert der Blitzschutz mit sehr viel anderer Technik um Platz. Die typische Belegung ist dicht und wächst mit jeder Modernisierung weiter.
- Fassadenbefahranlagen mit Kranbahnen, Schienen und Gondeln, die über die Attika hinausragen
- Mobilfunk-, Richtfunk- und Rundfunkantennen mit eigenen Masten und Kabeltrassen
- Kälteanlagen, Rückkühlwerke und Lüftungszentralen mit umfangreicher Verrohrung
- Aufzugsmaschinenräume, Rauchabzüge und Sicherheitstechnik
- Photovoltaikanlagen und Dachbegrünung auf den verbleibenden Flächen
Jedes dieser Bauteile ist entweder abzuschirmen oder bewusst anzuschließen. Ein dazwischen liegender Zustand, in dem ein Metallteil weder geschützt noch eingebunden ist, ist die häufigste Fehlerquelle auf technisch belegten Dächern.
Fassadenbefahranlagen sind dabei besonders heikel. Ihre Schienen laufen an der Fassadenoberkante um das gesamte Gebäude und stellen eine durchgehende metallische Struktur genau in der Zone dar, in der seitliche Einschläge auftreten.
Trennungsabstand berechnen: der wiederkehrende Schwachpunkt
Der Trennungsabstand ist der Mindestabstand zwischen blitzstromführenden Teilen und leitfähigen Installationen des Gebäudes. Wird er unterschritten, kann der Blitzstrom unkontrolliert überschlagen, statt den vorgesehenen Weg zur Erde zu nehmen.
Ein solcher Überschlag ist doppelt gefährlich. Er bringt Blitzteilströme in Installationen, die dafür nicht ausgelegt sind, und er kann in brennbarer Umgebung eine Zündquelle darstellen.
Physikalisch entsteht der Bedarf aus dem Spannungsabfall entlang der Ableitung während des Blitzstroms. Je größer diese Spannung, desto weiter muss ein benachbartes geerdetes Teil entfernt sein, damit die Luftstrecke nicht durchschlägt.
Welche Faktoren den Trennungsabstand treiben
Vier Einflussgrößen bestimmen das Ergebnis, und alle vier sind am Hochhaus ungünstiger als am niedrigen Gebäude.
- Blitzschutzklasse: Eine strengere Klasse rechnet mit höheren Bemessungsströmen und vergrößert den erforderlichen Abstand.
- Anzahl paralleler Ableitungen: Je mehr Wege sich den Strom teilen, desto kleiner wird der Abstand. Das ist der wirksamste Hebel des Planers.
- Länge des betrachteten Leiterwegs: Der Abstand wächst mit der Entfernung vom nächsten Potentialausgleich. Über hundert Meter Gebäudehöhe wird das zum bestimmenden Faktor.
- Material und Trennmedium: Ob zwischen den Teilen Luft oder fester Baustoff liegt, verändert die zulässige Annäherung.
Auf einem dicht belegten Frankfurter Dach ist der rechnerisch erforderliche Abstand oft schlicht nicht verfügbar. Dann bleiben zwei saubere Wege: zusätzliche Ableitungen und Ringleitungen einplanen, um den Bedarf zu senken, oder isolierte Fangeinrichtungen mit hochspannungsfesten Leitungen einsetzen.
Der unsaubere dritte Weg, nämlich die stillschweigende Unterschreitung, ist genau der Punkt, an dem viele Bestandsanlagen bei der Prüfung auffallen. Wie der Nachweis in der Praxis geführt wird, beschreiben wir ausführlich in unserem Beitrag zum Trennungsabstand im Blitzschutz.
Erdung am Hochhaus: Fundamenterder und Pfahlgründung
Die Erdungsanlage ist die Grundlage des gesamten Systems. Am Hochhaus muss sie hohe Ströme sicher aufnehmen und gleichzeitig ein einheitliches Bezugspotential für alle Anschlüsse bereitstellen.
Der Fundamenterder nach DIN 18014 ist dabei der Standardfall. Er wird in die Bodenplatte eingebracht und über Anschlussfahnen mit den Ableitungen und dem Potentialausgleich verbunden. Die technischen Grundlagen fasst der Wikipedia-Artikel zum Fundamenterder gut zusammen.
Bei stark bewehrten oder wasserundurchlässigen Betonkonstruktionen kommt zusätzlich ein Ringerder außerhalb des Bauwerks zum Einsatz. Er stellt den Erdübergang sicher, wenn die Bodenplatte selbst elektrisch ungünstig eingebettet ist.
Frankfurter Hochhäuser stehen fast durchweg auf Pfahlgründungen. Diese tief reichenden Betonpfähle mit durchverbundener Bewehrung sind hervorragende natürliche Erder, weil sie feuchte, gut leitende Bodenschichten erreichen.
Voraussetzung ist auch hier die dokumentierte Durchverbindung von den Pfählen über die Bodenplatte bis zu den Anschlussfahnen. Eine vollständige Übersicht liefert unser Leitfaden zu Erdungsanlagen nach DIN 18014.
Innerer Blitzschutz über viele Geschosse
Der äußere Blitzschutz verhindert den Gebäudeschaden, der innere Blitzschutz verhindert den Anlagenschaden. Bei einem Turm mit vierzig Geschossen ist der zweite Teil der aufwendigere.
Ein Hochhaus ist von durchgehenden metallenen Strukturen durchzogen, die vom Keller bis zur Dachtechnik reichen. Genau diese Strukturen können Blitzteilströme über die gesamte Gebäudehöhe verschleppen.
- Steigezonen mit Starkstrom-, Daten- und Sicherheitsleitungen
- Aufzugsschächte mit Führungsschienen, Tragseilen und Steuerleitungen
- Sprinklerleitungen und Steigleitungen der Löschwasserversorgung
- Fernwärme-, Kälte- und Sanitärverrohrung
- Gebäudeautomation, Brandmeldetechnik und Zutrittssysteme mit weitverzweigter Verkabelung
Der Potentialausgleich muss deshalb nicht nur im Anschlussgeschoss, sondern in mehreren Höhen ausgeführt werden. Übliche Praxis sind Potentialausgleichsebenen in regelmäßigen Geschossabständen, an die alle Steigleitungen und leitfähigen Systeme angebunden werden.
Ergänzend wird ein abgestuftes Überspannungsschutzkonzept aufgebaut. Der Grobschutz sitzt an der Einspeisung, der Mittelschutz in den Unterverteilungen der Geschosse und der Feinschutz unmittelbar vor empfindlichen Endgeräten wie Servern und Automationssteuerungen.
Planung, Koordination und Ausführung im laufenden Betrieb
Der wichtigste Erfolgsfaktor bei Hochhäusern ist der Zeitpunkt der Planung. Blitzschutz am Turm entsteht in der Rohbauphase, nicht am Ende der Ausbaugewerke.
Fassadenbau, Dachabdichtung, Photovoltaik und Haustechnik greifen alle auf dieselben Bauteile und Flächen zu. Wird der Blitzschutz erst nachträglich eingeplant, kollidiert er zwangsläufig mit bereits festgelegten Anschlusspunkten und Abdichtungsebenen.
Eine saubere CAD-Planung ist deshalb kein Luxus, sondern die Voraussetzung für eine widerspruchsfreie Ausführung. In der CAD-Planung für Blitzschutzanlagen werden Fangsystem, Ableitungen, Trennungsabstände und Erdung gemeinsam mit den übrigen Gewerken abgestimmt.
Arbeiten im vermieteten Bürohochhaus
Ein besonderer Frankfurter Umstand ist, dass die meisten Türme im Bankenviertel und in der Innenstadt voll vermietet sind. Sanierung und Nachrüstung finden im laufenden Betrieb statt.
Das bedeutet Arbeiten in engen Zeitfenstern, abgestimmt mit dem Facility Management, mit klaren Regelungen für Zugang, Absturzsicherung und Nutzung der Fassadenbefahranlage. Mieterbereiche dürfen dabei möglichst nicht beeinträchtigt werden.
Eine erfahrene Blitzschutz-Firma in Frankfurt plant solche Maßnahmen deshalb geschossweise und in abgestimmten Bauabschnitten. So bleibt der Turm während der gesamten Nachrüstung nutzbar.
Fassadensanierungen sind in diesem Zusammenhang eine besondere Chance und ein besonderes Risiko zugleich. Was dabei zu beachten ist, haben wir im Beitrag zu Blitzschutz bei Fassadensanierungen beschrieben.
Wird die Fassade ohnehin geöffnet, lassen sich Fangeinrichtungen, Ringleitungen und Bewehrungsanschlüsse gleich mit ausführen. Wird die Gelegenheit verpasst, bleibt für Jahrzehnte eine Lücke im oberen Fassadenbereich.
Dokumentation und wiederkehrende Prüfung
Bei Sonderbauten ist die Dokumentation Teil der Leistung, nicht ein Anhang. Bestandspläne, Messprotokolle der Erdungsanlage, Nachweise der Durchverbindung und die Trennungsabstandsbetrachtung müssen nachvollziehbar vorliegen.
Hinzu kommen wiederkehrende Prüfungen in festgelegten Abständen sowie Prüfungen nach Blitzereignissen und nach baulichen Veränderungen. Gerade auf Dächern, die laufend mit neuer Technik belegt werden, ist die Prüfung nach Umbau der eigentliche Sicherheitsanker.
Die physikalischen Grundlagen von Fangeinrichtungen, Ableitungen und Blitzkugelverfahren sind im Übrigen allgemein zugänglich beschrieben, etwa im Wikipedia-Artikel zum Blitzschutz.
Blitzschutz für Hochhäuser in Frankfurt und im Rhein-Main-Gebiet
Die beschriebenen Anforderungen betreffen nicht nur die bekannten Türme der Skyline. Sie gelten ebenso für Wohnhochhäuser, für die dichten Neubauten im Europaviertel und für Rechenzentren im Gallus mit ihrer besonders empfindlichen Technik.
Auch im Umland stellt sich dieselbe Aufgabe. Bürohochhäuser in Eschborn, Verwaltungsbauten in Offenbach, Objekte in Bad Homburg und Neu-Isenburg erreichen ebenfalls Höhen, bei denen seitliche Einschläge und Trennungsabstände planerisch beherrscht werden müssen.
Für gewerbliche Objekte unterhalb der Hochhausgrenze gelten viele der genannten Grundsätze in abgeschwächter Form. Einen Einstieg dazu bietet unser Beitrag zu Blitzschutz für Bürogebäude und Gewerbeimmobilien.
Als Blitzschutz-Firma in Frankfurt betreut STS Blitzschutzbau Neubauten, Sanierungen und Bestandsprüfungen an anspruchsvollen Baukörpern. Der komplette äußere Blitzschutz von der Fangeinrichtung bis zur Erdungsanlage kommt dabei aus einer Hand.
Fazit: Höhe verlangt ein durchdachtes Gesamtsystem
Beim Blitzschutz Hochhaus Frankfurt entscheidet nicht die Anzahl der Fangstangen, sondern die Stimmigkeit des Gesamtsystems. Fangeinrichtungen an Fassade und Dach, eng gestaffelte Ableitungen, natürliche Ableitungen im Stahlbeton, eingehaltene Trennungsabstände und eine belastbare Erdung greifen ineinander.
Fällt ein Baustein aus, verliert das gesamte Konzept seine Wirkung. Ein perfekt ausgelegtes Fangsystem nützt wenig, wenn der Blitzstrom auf halber Höhe in eine Sprinklerleitung überschlägt.
Deshalb gehört der Blitzschutz eines Turms von Anfang an in dieselbe Planungsrunde wie Fassade, Dach und Haustechnik. Nachträgliche Korrekturen sind an einem 150 Meter hohen Gebäude ungleich aufwendiger als eine vorausschauende Abstimmung im Entwurf.
Sie planen einen Neubau, eine Fassadensanierung oder eine Bestandsprüfung an einem Hochhaus in Frankfurt oder im Rhein-Main-Gebiet? Sprechen Sie mit unseren Fachplanern über Ihr Objekt und die passende Schutzstrategie. Kontaktieren Sie uns für eine fachliche Einschätzung Ihres Vorhabens.
