Gebrauchstauglichkeit von Rechenzentren für KI: Vibration und Durchbiegung (2026)

Künstliche Intelligenz verändert grundlegend, wie Rechenzentren entworfen, bewertet und betrieben werden. KI-Workloads bringen höhere Racklasten, höhere Leistungsdichten und empfindlichere Geräte mit sich als traditionelle IT-Umgebungen. Während Energieverfügbarkeit und Kühlkapazität weiterhin essenziell bleiben, hat sich die Gebrauchstauglichkeit als ein entscheidender Faktor dafür herausgestellt, ob KI-fokussierte Rechenzentren langfristig zuverlässig betrieben werden können.

Auf Basis aktueller Projekterfahrungen aus hochdichten Rechenzentrumsentwicklungen in Deutschland hat gbc engineers festgestellt, dass Vibration und Durchbiegung bis 2026 keine untergeordneten ingenieurtechnischen Betrachtungen mehr sind. Sie sind zu kritischen Leistungsparametern geworden, die die Verfügbarkeit, die Zuverlässigkeit der Anlagen und den langfristigen Anlagenwert direkt beeinflussen. In KI- und Hochleistungsrechenanlagen prägen Ergebnisse zur Gebrauchstauglichkeit zunehmend sowohl technische Entscheidungen als auch kommerzielle Risikoprofile.

 

 

Warum Gebrauchstauglichkeit im modernen Rechenzentrum wichtig ist

Gebrauchstauglichkeit beschreibt, wie sich eine Struktur unter normalen Betriebsbedingungen verhält und nicht im Grenz- oder Versagenszustand. In Rechenzentren umfasst dies Bodenvibrationen, langfristige Durchbiegungen und das strukturelle Verhalten unter dauerhaften und dynamischen Lasten.

In der Praxis treten Probleme der Gebrauchstauglichkeit häufig lange vor sicherheitsrelevanten strukturellen Fragestellungen auf. In mehreren großskaligen Rechenzentrumsprojekten haben frühe Gebrauchstauglichkeitsprüfungen Risiken in Bezug auf Vibration und Durchbiegung identifiziert, die allein durch die Einhaltung von Normen nicht erfasst worden wären. Diese Risiken können die Rackausrichtung, die Kühleffizienz und die Gewährleistungen der Geräte beeinflussen, auch ohne sichtbare strukturelle Schäden.

Für Projektentwickler und Investoren kann eine schlechte Gebrauchstauglichkeitsleistung die Attraktivität der Immobilie reduzieren und die Lebenszykluskosten erhöhen. Für Betreiber und Facility Manager kann sie sich in anhaltenden betrieblichen Herausforderungen äußern, die nach Inbetriebnahme der Anlage nur schwer zu beheben sind.

 

 

Der Einfluss von KI auf die Anforderungen an die Rechenzentrumsplanung

KI-Workloads und Empfindlichkeit der Infrastruktur

KI-Umgebungen basieren stark auf GPU-gestützter Infrastruktur, die sowohl schwerer als auch empfindlicher gegenüber Bewegungen ist als konventionelle Server. Diese Systeme arbeiten mit höherer Rechenintensität und innerhalb engerer Toleranzen, wodurch sie anfälliger für niederfrequente Vibrationen und strukturelle Bewegungen sind.

In jüngsten KI-fähigen Rechenzentrumsprojekten wurden Vibrationsbewertungen gezielt durchgeführt, um die Eignung für GPU-Workloads zu beurteilen. Diese Untersuchungen beeinflussten frühe strukturelle Entwurfsentscheidungen und reduzierten das Risiko zukünftiger betrieblichen Einschränkungen.

KI-optimierte Infrastruktur und strukturelle Anforderungen

KI-optimierte Rechenzentren stellen neue Anforderungen an Gebäudestrukturen, darunter:

• Signifikant höhere Racklasten auf lokal begrenzten Flächen
• Erhöhte Massen der technischen Anlagen auf Dach- und Zwischenebenen
• Stärkere Wechselwirkungen zwischen Struktur, Kühlsystemen und Ausrüstung

Bei Projekten wie hochdichten Rechenzentrumscampi und mehrgeschossigen urbanen Anlagen waren integrierte Bewertungen der strukturellen Leistungsfähigkeit entscheidend, um Flexibilität, Kosten und Gebrauchstauglichkeit in Einklang zu bringen. Dieser Ansatz hat sowohl Neubau- als auch Umnutzungsprojekte unterstützt.

 

 

Verständnis von Vibrationen in Rechenzentren

Was verursacht Vibrationen in einem Rechenzentrum?

Vibrationen innerhalb einer Rechenzentrumsumgebung resultieren typischerweise aus einer Kombination mehrerer Quellen und nicht aus einer einzelnen Ursache. Dazu gehören:

• Technische Anlagen wie Kältemaschinen, Kühltürme, Pumpen und Ventilatoren
• Interne Betriebsaktivitäten und Wartungszugänge
• Externe Einflüsse einschließlich Verkehr, Schieneninfrastruktur oder benachbarter Bautätigkeiten
• Strukturelle Resonanzen, insbesondere bei weitgespannten oder leichten Deckensystemen

In dichten urbanen Rechenzentrumsentwicklungen wurde Vibration aus externen Quellen als kritisches Risiko identifiziert, insbesondere in Kombination mit internen mechanischen Systemen.

Warum Vibration ein Risiko für KI-Umgebungen darstellt

KI-Hardware ist empfindlicher gegenüber Vibrationen als traditionelle IT-Ausrüstung. Selbst niederamplitudige, dauerhafte Vibrationen können die Systemleistung beeinträchtigen, Fehlerraten erhöhen und den Verschleiß der Geräte beschleunigen.

In mehreren missionskritischen Anlagen wurden Vibrationsgrenzwerte, die ursprünglich für konventionelle Rechenzentrumsnutzung festgelegt wurden, neu bewertet, um den betrieblichen Anforderungen von KI gerecht zu werden. Diese angepassten Kriterien halfen dabei, die strukturelle Leistungsfähigkeit mit den Erwartungen der Gerätehersteller und den Anforderungen der Nutzer abzugleichen.

In jüngsten hochdichten Rechenzentrumsentwicklungen in Deutschland ist die Vibrationsleistung zu einem primären Entwurfstreiber geworden und nicht mehr nur eine nachgelagerte Prüfung.

Im FRA31 Rechenzentrum in Raunheim, Deutschland , einer großskaligen mehrgeschossigen Anlage mit mehr als 30 MW IT-Leistung, wurde in einer frühen Projektphase eine strukturelle Modellierung eingesetzt, um die dynamische Reaktion der Geschossdecken unter konzentrierten GPU-Racklasten und benachbarten Vibrationen aus technischen Anlagen zu bewerten. Die Analyse unterstützte die Optimierung der Decksteifigkeit und Zonierungsstrategien, um sicherzustellen, dass die Vibrationsgrenzwerte während des gesamten Betriebslebenszyklus mit empfindlicher KI-Ausrüstung kompatibel bleiben.

Ähnliche vibrationsgetriebene Entwurfsansätze wurden auch bei urbanen Rechenzentrumsprojekten angewendet, bei denen externe Vibrationsquellen wie Straßen- und Schieneninfrastruktur neben intern verursachten Anregungen aus technischen Anlagen berücksichtigt werden müssen.

 

 

Durchbiegung und strukturelle Leistungsfähigkeit in KI-Rechenzentren

Was ist Durchbiegung und warum sie wichtig ist

Durchbiegung bezeichnet, wie stark sich ein Bauteil unter Last verformt. In Rechenzentren sind sowohl kurzfristige Durchbiegungen durch die Installation von Anlagen als auch langfristige Durchbiegungen unter dauerhaften Lasten von Bedeutung.

Eine übermäßige Durchbiegung kann zu unebenen Doppelböden, einer Fehlstellung von Server-Racks sowie zu zusätzlichen Beanspruchungen von Kabelmanagement- und Kühlsystemen führen. Diese Probleme treten häufig schleichend auf und sind daher schwer zu diagnostizieren, sobald der Betrieb aufgenommen wurde.

Durchbiegungsrisiken in hochdichten Rechenzentren

KI-getriebene Anlagen verursachen deutlich höhere dauerhafte Lasten als frühere Generationen von Rechenzentren. Im Laufe der Zeit kann dies zu einer fortschreitenden Durchbiegung führen, die die Gebrauchstauglichkeit beeinträchtigt, selbst wenn die Tragfähigkeit der Konstruktion weiterhin ausreichend ist.

Durchbiegungsuntersuchungen waren insbesondere bei Umnutzungsprojekten von entscheidender Bedeutung, bei denen bestehende Gebäude zu Rechenzentren umgebaut werden. Studien zur strukturellen Leistungsfähigkeit lieferten die Grundlage für Entscheidungen zu Lastgrenzen, Verstärkungsanforderungen und der langfristigen Nutzbarkeit.

Die Kontrolle der Durchbiegung hat sich insbesondere bei mehrgeschossigen und umgenutzten Rechenzentrumsprojekten als kritisch erwiesen, bei denen bestehende Tragwerksraster und Deckensysteme ursprünglich nicht für dauerhaft hohe IT-Lastdichten ausgelegt waren.

Bei Projekten wie dem FRA 3 Data Center in Frankfurt und dem BER21 Data Center Campus in Mittenwalde wurden detaillierte Langzeit-Durchbiegungsanalysen durchgeführt, um das Kriechverhalten, die Leistungsfähigkeit der Decken unter kontinuierlicher Rackbelastung sowie kumulative Verformungen mit Auswirkungen auf Doppelböden und Kühlschnittstellen zu bewerten. Diese Untersuchungen unterstützten fundierte Entscheidungen zu Verstärkungsmaßnahmen, Lastzonierung und zukünftigen Erweiterungskapazitäten unter Einhaltung der Gebrauchstauglichkeitsziele.

 

 

Gebrauchstauglichkeitskriterien und leistungsbasierte Planung (2026)

Die Gebrauchstauglichkeitsstandards für Rechenzentren entwickeln sich schneller als formale Entwurfsnormen, getrieben durch die Empfindlichkeit von KI-Workloads und die dauerhaft hohen Lasten, die mit hochdichter Infrastruktur verbunden sind. Viele konventionelle Kriterien erfassen das Schwingungsverhalten, die langfristige Durchbiegung oder die tatsächliche Betriebsleistung nicht mehr ausreichend.

Infolgedessen werden leistungsbasierte Gebrauchstauglichkeitskriterien bei hochwertigen Rechenzentrumsentwicklungen zunehmend angewendet. Diese umfassen in der Regel Schwingungsgrenzwerte, die an die Empfindlichkeit von GPU-Ausrüstung angepasst sind, Durchbiegungsgrenzwerte, die das langfristige strukturelle Verhalten widerspiegeln, sowie szenariobasierte Bewertungen, die realistische Betriebsbedingungen simulieren und nicht idealisierte Normfälle.

Dieser Wandel ermöglicht es Planungsteams, Gebrauchstauglichkeitsrisiken proaktiv zu steuern und Zuverlässigkeit sowie vertragliche Verfügbarkeitsanforderungen zu unterstützen, ohne sich auf konservative Überdimensionierungen zu verlassen.

 

 

Steuerung von Vibration und Durchbiegung in KI-fähigen Anlagen

Eine wirksame Kontrolle von Vibration und Durchbiegung beginnt mit dem Tragwerk selbst. Die Optimierung der Decksteifigkeit, die Auswahl dynamisch robuster Tragwerkstypologien und die Vermeidung übermäßiger Spannweiten in vibrationssensiblen Zonen werden häufig eingesetzt, um eine vorhersehbare Leistungsfähigkeit zu erreichen.

Strukturelle Maßnahmen werden in der Regel durch abgestimmte maschinentechnische Strategien ergänzt, einschließlich der Entkopplung schwingungserzeugender Anlagen, der Optimierung der Anordnung zur Minimierung von Übertragungswegen sowie einer sorgfältigen Schnittstellenkoordination zwischen Tragwerk und technischen Gewerken.

 Fortschrittliche Modellierungs- und Bewertungsmethoden unterstützen fundierte Entscheidungsprozesse, darunter dynamische Strukturanalysen, prädiktive Lastszenarienmodellierung und In-situ-Schwingungsmessungen bei Bestandsanlagen. Zusammengenommen schaffen diese Ansätze Vertrauen darin, dass Gebrauchstauglichkeitsrisiken verstanden, quantifiziert und über den gesamten Lebenszyklus der Anlage hinweg gesteuert werden.

 

 

Projekterfahrung und kommerzieller Mehrwert

Diese Gebrauchstauglichkeitsstrategien basieren auf praktischer Projekterfahrung aus komplexen, hochdichten Rechenzentrumsentwicklungen. gbc engineers hat zahlreiche großskalige Anlagen in Deutschland begleitet, darunter Hyperscale-Campi und urbane mehrgeschossige Projekte, bei denen die Schwingungs- und Durchbiegungsleistung bereits in die frühe Entwicklung des Tragwerkskonzepts integriert wurde und nicht ausschließlich als formale Nachweisprüfung behandelt wurde.

Im FRA31 Data Center in Raunheim unterstützte eine integrierte BIM-basierte Tragwerksanalyse die Bewertung der dynamischen Leistungsfähigkeit unter KI-getriebenen Lastszenarien. Bei Umnutzungs- und Campusentwicklungen wie BER21 Mittenwalde sowie ausgewählten Anlagen im Raum Frankfurt lieferten gebrauchstauglichkeitsorientierte Bewertungen die Grundlage für Verstärkungsstrategien, Zonierungskonzepte und die Planung der langfristigen Anlagenresilienz.

Aus kommerzieller Sicht liefert eine frühzeitige Berücksichtigung der Gebrauchstauglichkeit messbaren Mehrwert, indem Sanierungsrisiken reduziert, Kapitalinvestitionen geschützt, die Betriebsstabilität unterstützt und die Lebensdauer der Anlagen verlängert werden. Da sich KI-Workloads auch über 2026 hinaus weiterentwickeln, bleiben kontinuierliche Leistungsbewertungen und strategische Beratung essenziell, um Zuverlässigkeit, Flexibilität und langfristige Infrastrukturresilienz zu gewährleisten.

 

 

Fazit: Bereitstellung KI-fähiger Rechenzentren durch Gebrauchstauglichkeit

Vibration und Durchbiegung sind heute entscheidende Faktoren der Gebrauchstauglichkeit von Rechenzentren, insbesondere in KI-getriebenen Umgebungen. Die frühzeitige Berücksichtigung dieser Aspekte unterstützt einen zuverlässigen Betrieb, schützt den Anlagenwert und reduziert langfristige Risiken.

Durch die Anwendung leistungsbasierter Denkansätze auf Grundlage realer Projekterfahrung hilft gbc engineers dabei, die Gebrauchstauglichkeit von einer reinen Nachweispflicht zu einem strategischen Vorteil für Rechenzentrumsentwicklungen zu transformieren und langfristige Resilienz, Betriebssicherheit und zukunftsfähige Infrastruktur zu unterstützen.

 

Über uns gbc engineers ist ein international tätiges Ingenieurbüro mit Standorten in Deutschland, Polen und Vietnam und hat weltweit bereits über 10.000 Projekte realisiert. Wir bieten Leistungen in den Bereichen Tragwerksplanung, Rechenzentrumsplanung, Infrastruktur- und Brückenbau, BIM & Scan-to-BIM sowie Projekt- und Baumanagement an. Durch die Verbindung deutscher Ingenieurqualität mit internationaler Expertise schaffen wir für unsere Auftraggeber nachhaltige, sichere und effiziente Lösungen.