Wie konnte der Burj Khalifa so hoch werden?

Von Dominik Hochwarth

Als der Burj Khalifa Anfang 2010 in Dubai offiziell eröffnet wurde, schrieb er Geschichte. Mit 828 Metern Höhe übertraf er alle bisherigen Rekorde und wurde zum höchsten Gebäude der Welt. Doch wie ist es überhaupt möglich, ein solch gigantisches Bauwerk sicher zu errichten? Die Antwort liegt in einer Kombination aus innovativer Planung, hochentwickelter Technik und akribischer Umsetzung.

Burj Khalifa
Der Burj Khalifa ist ein architektonisch und bautechnisches Meisterwerk

Das erwartet Sie in diesem Beitrag

Architektur mit kulturellem Bezug

Die Form des Burj Khalifa ist kein Produkt reiner Ingenieurskunst, sondern folgt einem durchdachten architektonischen Konzept. Das verantwortliche Architekturbüro Skidmore, Owings & Merrill (SOM) aus Chicago verbindet in seinem Entwurf moderne Hochhausarchitektur mit gestalterischen Prinzipien der islamischen Tradition.

Der leitende Architekt Adrian Smith griff für den Grundriss auf ein natürliches Vorbild zurück: die Hymenocallis, eine in Dubai beheimatete Wüstenblume, auch bekannt als Schönlilie. Ihre sternförmige Struktur inspirierte die dreifach gegliederten Flügel des Turms, die sich radial um einen zentralen Kern gruppieren.

Die drei symmetrisch angeordneten Flügel verlaufen spiralförmig nach oben und verjüngen sich in einem regelmäßigen Rhythmus. Dieses stufenartige Zurücksetzen nach oben erinnert an traditionelle Bauformen islamischer Architektur, insbesondere an Moscheen mit mehrfach gestaffelten Gewölben und Minaretten. Gleichzeitig entsteht dadurch eine kuppelförmige Silhouette, die dem Gebäude eine starke vertikale Dynamik verleiht.

Tarnkappe gegen Windkräfte

Neben der kulturellen Symbolik hat diese Form vor allem funktionale Vorteile. Die spiralförmige Verjüngung wirkt wie eine aerodynamische Tarnkappe gegen Windkräfte. Der Wind trifft nie auf eine einheitliche Fassadenfläche, sondern auf immer wieder leicht veränderte Geometrien.

Diese Unterbrechung der regelmäßigen Form verhindert die Bildung starker Wirbelströmungen, die das Gebäude ins Schwingen versetzen könnten. Chefingenieur William F. Baker brachte es in einem Interview auf den Punkt: „Die spiralförmig angeordneten Stufen sind in Bezug auf den Wind für das Gebäude besonders wichtig. Wenn Sie starke Verwirbelung haben, wirken immense Kräfte, die sehr viel Bewegung reinbringen.“

Zudem ermöglicht der gestufte Aufbau die Integration zahlreicher Terrassen und Technikplattformen, ohne die klare Gesamtform zu stören. Damit verbindet die Architektur des Burj Khalifa kulturelle Tiefe mit pragmatischen Ingenieurentscheidungen – ein Ansatz, der nicht nur ästhetisch wirkt, sondern den Turm auch in dieser Höhe überhaupt erst realisierbar machte.

Der „Buttressed Core“ als tragendes System

Im Herzen des Burj Khalifa steckt ein innovatives Tragwerkskonzept: der sogenannte „Buttressed Core“. Wörtlich übersetzt bedeutet das „abgestützter Kern“. Gemeint ist ein zentrales, besonders massives Konstruktionssystem, das vertikale und horizontale Kräfte gleichermaßen aufnimmt und verteilt.

Der Kern besteht aus einem sechseckigen Schacht aus hochfestem Beton, der sich über eine Höhe von rund 600 Metern erstreckt. Er nimmt nicht nur die Lasten aus Eigengewicht, Nutzung und Aufzugsanlagen auf, sondern auch die enormen Windlasten, die in dieser Höhe auftreten. Abgestützt wird dieser Kern durch drei Flügel, die radial ansetzen und sich gegenseitig stabilisieren. Sie wirken wie große Ausleger, die sowohl Druck- als auch Zugkräfte abfangen können.

Flügel tragen aktiv zur Lastverteilung bei

Die Besonderheit liegt darin, dass diese Flügel nicht nur dekorativ oder raumbildend sind, sondern aktiv zur Lastverteilung beitragen. Durch ihre Anordnung entsteht ein dreistrahliges, symmetrisches System, das einer klassischen Stahlbetonscheibe überlegen ist. Die Flügel arbeiten wie massive Stützen, die den Kern seitlich abfangen – ein Prinzip, das in dieser Form erstmals in einem Hochhaus dieser Größenordnung eingesetzt wurde.

Dank dieser Bauweise konnten die Ingenieurinnen und Ingenieure auf zusätzliche Dämpfungssysteme wie Schwingungstilger verzichten. Der Turm bleibt auch bei starkem Wind bemerkenswert ruhig: Die maximale Auslenkung der Spitze liegt bei lediglich 1,5 Metern. Das ist im Verhältnis zur Gebäudehöhe von 828 Metern ein erstaunlich geringer Wert.

Darüber hinaus ermöglicht der „Buttressed Core“ eine effiziente Nutzung der Grundfläche. Die räumliche Konzentration tragender Elemente im Kern schafft Raum für flexible Grundrisse in den angrenzenden Etagenflächen.

Gründung des Burj Khalifa

Der Baugrund in Dubai stellt hohe Anforderungen an jede Art von Tiefbau. Die Lage in unmittelbarer Nähe zum Persischen Golf bedeutet: Der Grundwasserspiegel liegt oft nur drei bis vier Meter unter der Oberfläche. Das Wasser ist stark salzhaltig und kann langfristig die Stahlbewehrung im Beton angreifen, wenn dieser nicht ausreichend widerstandsfähig ist.

Zudem ist der geologische Aufbau wenig tragfähig. Die obersten Bodenschichten bestehen aus mitteldicht gelagertem Sand mit teilweise eingelagertem Kies. Darunter folgt eine bis zu 40 Meter mächtige Schicht aus sogenanntem Dubai Sandstone, einem weichen Sandstein mit begrenzter Festigkeit. Noch tiefer schließt sich der Dubai Siltstone an, ebenfalls ein wenig tragfähiger Feinschluff.

Herausforderung Eigengewicht

Die Herausforderung war also, das Eigengewicht des Gebäudes von rund 500.000 Tonnen plus Nutzlasten sicher in diese geologischen Schichten einzuleiten, ohne unkontrollierbare Setzungen oder Schäden an der Struktur zu riskieren. Konventionelle Flachgründungen kamen aufgrund der weichen Bodenschichten nicht infrage. Die Lösung war eine Tiefgründung mit Bohrpfählen, die in die tragfähigeren tieferliegenden Zonen eingebracht wurden.

Insgesamt wurden 850 Großbohrpfähle gesetzt, darunter 200 Hauptpfähle mit einem Durchmesser von 1,5 Metern und einer Tiefe von 50 Metern. Diese tragen die zentralen Kernlasten. Ergänzt werden sie durch 650 kleinere Pfähle mit 0,9 Metern Durchmesser, die 36 Meter tief reichen. Diese nehmen vor allem die Lasten aus den seitlich auskragenden Flügeln auf.

Einbringen der Pfähle im Kontraktorverfahren

Die Pfähle wurden im sogenannten Kontraktorverfahren eingebracht. Dabei wird der Frischbeton über ein Rohrsystem direkt bis auf die Bohrtiefe gefördert und beim Herausziehen des Bohrrohrs kontinuierlich aufgefüllt. So wird eine Entmischung des Betons im Grundwasser vermieden und die Qualität der Gründung gesichert. Als Beton kam ein selbstverdichtender Hochleistungsbeton mit einer Druckfestigkeit von bis zu 60 Megapascal zum Einsatz. Allein für die Pfähle wurden rund 32.500 Kubikmeter Beton benötigt.

Auf diesen Pfählen ruht eine 7.000 Quadratmeter große Fundamentplatte mit einer Dicke von 3,7 Metern. Auch sie besteht aus hochfestem, wasserundurchlässigem Beton. Die Platte verteilt die Punktlasten aus den Pfählen gleichmäßig und sorgt für eine stabile Basis. Zusammen mit der Pfahlgründung ergibt sich ein robustes Fundament, das die Lasten sicher in den Baugrund ableitet.

Bemerkenswert: Trotz der gewaltigen Masse und Höhe des Turms betragen die gemessenen Setzungen nur etwa 5 Zentimeter. Ein Indiz für die Sorgfalt, mit der die Gründung geplant und umgesetzt wurde. Belastungstests mit bis zu 6.000 Tonnen pro Pfahl im Vorfeld hatten gezeigt, dass die eingesetzten Bodenschichten entgegen der Erwartung eine höhere Tragfähigkeit aufweisen als zunächst angenommen. Diese Erkenntnis ermöglichte überhaupt erst die extrem hohe Bauweise.

Spitze des Burj Khalifa
Die Spitze des Burj Khalifa wurde nicht betoniert, sondern in Leichtbauweise errichtet

Rekordverdächtige Betonierverfahren

Die Betonierarbeiten am Burj Khalifa stellten gleich mehrere technische Rekorde auf. Eine der größten Herausforderungen war es, Beton bis in eine Höhe von 606 Metern zu befördern. Damit wurde ein Weltrekord aufgestellt, denn nie zuvor war Frischbeton in vergleichbare Höhen gepumpt worden. Diese Aufgabe übernahm das deutsche Unternehmen Putzmeister, das eigens für dieses Projekt Hochdruckpumpen entwickelte, die einen konstanten Druck von über 400 bar erzeugen konnten.

Diese Pumpen mussten nicht nur den Höhenunterschied überwinden, sondern auch den Reibungsverlust in den langen Rohrleitungen kompensieren. Die vertikalen Steigleitungen wurden aus besonders widerstandsfähigem Material gefertigt und in drei Meter langen Segmenten verbaut.

Diese Segmente waren an Betonplatten verschweißt, die in das Tragwerk integriert wurden, um das Gewicht der Rohre samt Betonlast sicher zu übertragen. Insgesamt lasteten mehr als 50 Tonnen auf den Leitungen. Allein der Inhalt drückte mit rund 26 Tonnen auf die Pumpe.

Notfallfallentleerungssystem

Ein weiteres Problem: Die Förderung dauerte bis zu 40 Minuten, doch der verwendete Hochleistungsbeton begann bereits nach zwei Stunden auszuhärten. Um einen Totalausfall bei Pannen zu vermeiden, wurde ein Notfallentleerungssystem integriert.

Dieses sogenannte „Eiserne Schwert“ funktionierte wie ein hydraulischer Schieber, der im Ernstfall die Leitung absperrte und über einen seitlichen Auslass entleeren konnte. So konnte verhindert werden, dass ganze Rohrleitungen durch abbindenden Beton verstopft und unbrauchbar wurden.

Hohe Lufttemperaturen als Herausforderung

Wegen der extremen Temperaturen in Dubai – tagsüber häufig über 45 °C – durfte auch der Beton selbst nicht zu heiß werden. Um das Material pumpfähig und gleichzeitig beständig zu halten, wurde eine spezielle Betonmischung verwendet, die zum Teil mit Eiswasser angerührt wurde.

 Der sogenannte selbstverdichtende Hochleistungsbeton (Self-Compacting Concrete, SCC) hatte eine Druckfestigkeit von bis zu 80 Megapascal (C80) und war so formuliert, dass er ohne maschinelles Verdichten alle Zwischenräume im Schalungsbereich vollständig ausfüllte.

Nachtarbeit war angesagt

Insgesamt wurden rund 330.000 Kubikmeter Beton beim Bau des Burj Khalifa verwendet. Davon entfielen allein 180.000 Kubikmeter auf die vertikale Struktur des Turms.

Die Deckenplatten, deren Betonbedarf mit zunehmender Höhe sank, erforderten je nach Stockwerk zwischen 150 und 50 Kubikmeter Beton. Der Beton wurde überwiegend nachts eingebracht, um die Temperaturen besser kontrollieren zu können und die Materialeigenschaften zu erhalten.

Zudem ist der sogenannte „Hot Climate Stack Effect“ ein Thema: Heiße Luft steigt im Turm nach oben und kann Überdruck erzeugen. Um dem entgegenzuwirken, muss die Luft in den Aufzugsschächten permanent abgesaugt werden.

So wurden die Windlasten gezähmt

Wer so hoch bauen möchte wie beim Burj Khalifa, muss die Windkräfte in Griff bekommen. Mit zunehmender Höhe wachsen die Herausforderungen durch Windkräfte exponentiell. Wolkenkratzer müssen daher so gestaltet sein, dass sie aerodynamisch möglichst wenig Angriffsfläche bieten und gleichzeitig strukturell in der Lage sind, auftretende Schwingungen sicher abzuleiten.

Beim Burj Khalifa ist es vor allem der spiralförmige, gestufte Aufbau, der die Windlasten reduziert. Die Flügel des Turms sind unterschiedlich lang und setzen sich auf verschiedenen Höhenniveaus zurück. Dadurch entsteht keine durchgehende, gleichmäßige Fassadenfläche, auf der sich Luftwirbel stabilisieren könnten. Stattdessen wird der Luftstrom ständig gestört, was die Ausbildung von Resonanzen unterbindet. Diese architektonische Strategie wird auch als „wind confusion“ bezeichnet – der Wind wird sozusagen in seiner Strömungsrichtung verwirrt.

Tests im Windkanal

Zudem fanden bereits in der Entwurfsphase umfassende Tests im Windkanal statt. Dabei zeigte sich, dass sich die Windbelastung durch eine leichte Drehung des gesamten Turms weiter reduzieren lässt. In der Folge wurde das Gebäude um exakt 120 Grad gegenüber der ursprünglich geplanten Ausrichtung verdreht. Diese Maßnahme veränderte die Anströmwinkel der Hauptwindrichtungen so, dass kritische Verwirbelungen minimiert wurden.

Die Entwickler gingen dabei weit über das übliche Maß hinaus: Unzählige Varianten der Gebäudeform wurden getestet, um die optimale Windablenkung zu finden. Das Ziel war nicht nur strukturelle Sicherheit, sondern auch Komfort für die Menschen im Inneren. Denn spürbare Schwankungen sind ab einer bestimmten Frequenz auch für die Nutzerinnen und Nutzer unangenehm.

Keine Schwingungstilger notwendig

Bemerkenswert ist, dass der Burj Khalifa trotz seiner Höhe auf aktive Schwingungstilger verzichten kann. Andere Wolkenkratzer verwenden dafür riesige Massependel, die Schwingungen ausgleichen.

Beim Burj Khalifa ist das durch die Kombination aus Grundform, „Buttressed Core“ und Ausrichtung nicht notwendig. Die maximale horizontale Auslenkung an der Spitze beträgt nur etwa 1,5 Meter – ein sehr geringer Wert für ein Gebäude dieser Größenordnung.

Bautechnische Maßnahmen im Überblick

Bautechnische MaßnahmeFunktion / Beitrag zur Höhe
„Buttressed Core“-SystemMassiver Stahlbetonkern mit drei radialen Flügeln, die ihn seitlich abstützen. Verhindert seitliches Kippen und stabilisiert den Turm gegen Wind- und Erdbebenkräfte.
Y-förmiger GrundrissOptimale Lastverteilung auf die drei Flügel. Sorgt für aerodynamische Stabilität und strukturelle Effizienz.
Spiralförmig gestufter AufbauVerändert kontinuierlich die Gebäudeform. Verringert Windverwirbelungen und beugt gefährlichen Resonanzen vor.
Tiefgründung mit 850 BohrpfählenÜberträgt das enorme Gewicht des Turms in tiefer liegende, tragfähige Bodenschichten. Sichert die Stabilität auf sandigem Untergrund.
Hochfester Beton (C60–C80)Erlaubt schlanke, tragfähige Strukturen bei hoher Druckbelastung. Hält auch extremen Temperaturen stand.
Betonförderung bis 606 m HöheSpezialpumpen mit über 400 bar ermöglichen den Transport von Frischbeton in Rekordhöhe – ohne Qualitätseinbußen.
Kletterschalungen (Climbing Formwork)Selbstkletternde Schalungen beschleunigen den Rohbau und verbessern die Präzision beim Errichten der Kernstruktur.
Stahlleichtbau in der SpitzeVerringert das Eigengewicht der oberen Etagen. Entlastet Fundament und Tragstruktur.
Segmentierte TechnikgeschosseTechnikräume alle 20–30 Stockwerke vermeiden lange Versorgungswege für Wasser, Klima und Strom – wichtig für die Betriebssicherheit.
Expressaufzüge & SkylobbiesMehrstufiges Aufzugssystem mit Umsteigepunkten ermöglicht schnelle vertikale Erschließung bei minimalem Platzbedarf.
Fassadenbau mit integrierten BMUsWartungseinheiten auf Schienensystemen sichern langfristige Pflege der Glasfassade – essenziell im Wüstenklima.
Digitale Modellierung & Baukoordination3D-Modelle (BIM-ähnlich) minimieren Planungsfehler, verbessern Abstimmung und ermöglichen präzise Umsetzung komplexer Bauabschnitte.

Fassade und Wartung

Die außenliegende Fassade des Burj Khalifa ist nicht nur optisch markant, sondern auch technisch komplex. Sie besteht aus rund 24.380 einzeln gefertigten Elementen, die sich zu einer Fassadenfläche von über 130.000 Quadratmetern zusammensetzen.

Der Grund für die hohe Anzahl individueller Komponenten liegt im spiralförmig verjüngten Aufbau des Turms. Je höher das Gebäude, desto schmaler werden die einzelnen Segmente. Deshalb musste ein Großteil der Elemente millimetergenau gefertigt und auf die jeweilige Höhenposition abgestimmt werden.

Mehr als 100.000 Quadratmeter Isolierglas

Die Fassade besteht hauptsächlich aus reflektierendem Glas, eingebettet in Aluminiumrahmen mit Edelstahlkomponenten. Besonders auffällig ist der hohe Glaseinsatz: Mehr als 100.000 Quadratmeter bestehen aus Isolierglas, das sowohl wärmedämmend als auch sonnenreflektierend wirkt.

Das ist notwendig, um die gewaltige thermische Belastung durch direkte Sonneneinstrahlung zu reduzieren. Gleichzeitig muss die Konstruktion starken Druck- und Sogkräften durch Wind standhalten, ohne sich zu verformen oder undicht zu werden.

Reinigung als Herausforderung

Die klimatischen Bedingungen in Dubai stellen hohe Anforderungen an die Fassadenpflege. Die Kombination aus extremer Hitze, hoher Luftfeuchtigkeit und ständigem Sandaufkommen durch Wüstenstürme belastet das Material dauerhaft. Um langfristige Funktionalität und Ästhetik sicherzustellen, ist eine kontinuierliche Wartung erforderlich.

Dazu wurden insgesamt 15 sogenannte Building Maintenance Units (BMUs) in das Gebäude integriert. Diese mobilen Wartungseinheiten bestehen aus Auslegerarmen und Plattformen, die entlang von Schienensystemen rund um das Gebäude verfahren werden können. Sie ermöglichen es, Reinigungspersonal und Werkzeuge sicher an jede Stelle der Fassade zu bringen.

Die tragenden Rohre dieser Systeme wurden aus hochfestem Edelstahl gefertigt und exakt auf den Radius der Fassade gebogen. Insgesamt wurden mehr als 11 Kilometer Rohrmaterial verarbeitet, das in mehreren tausend Segmenten angeliefert und montiert wurde.

Reinigungszyklen von drei bis vier Monaten

Einige dieser Rohre dienen rein dekorativen Zwecken, andere haben eine statische und funktionale Aufgabe. Die tragenden Rohre besitzen eine Wandstärke von bis zu 12,5 Millimetern und sind fest mit dem Gebäude verbunden. Dadurch können sie nicht nur die Plattformen führen, sondern auch zusätzliche Lasten aufnehmen.

Die Reinigung der Fassade ist ein kontinuierlicher Prozess. Aufgrund der enormen Fläche dauert ein kompletter Reinigungszyklus etwa drei bis vier Monate. Dabei arbeiten die Reinigungsteams meist nachts oder in den kühleren Stunden des Tages, um die Gesundheit der Mitarbeitenden zu schützen und die Materialeigenschaften der Fassade nicht durch Sonneneinstrahlung zu beeinträchtigen.

Neben der Reinigung übernehmen die BMUs auch Wartungs- und Reparaturaufgaben. Dazu zählen etwa der Austausch von Dichtungen oder die Inspektion von Glaselementen auf Haarrisse. Um die Fassade gegen Staub und Feuchtigkeit zu schützen, wurden insgesamt rund 2.000 Kilometer Dichtbänder verarbeitet. Diese verhindern das Eindringen von Feuchtigkeit, salzhaltiger Luft und Schwebstoffen aus der Umgebung.

Fassade des Burj Khalifa
Für die Fassade wurde Unmengen an Glas verbaut, die Reinigung ist eine Daueraufgabe

Nutzung und Erschließung

Der Burj Khalifa umfasst insgesamt 163 nutzbare Etagen, die eine Vielzahl unterschiedlicher Nutzungen vereinen. Die untersten 37 Stockwerke beherbergen das weltweit erste Armani-Hotel, das in enger Zusammenarbeit mit dem Modedesigner Giorgio Armani gestaltet wurde. In den folgenden Etagen befinden sich 900 Luxusapartments, die entweder dauerhaft bewohnt oder als Ferienwohnungen genutzt werden. Die Wohnungen sind mit edlen Materialien ausgestattet – darunter Tigerwood-Parkett aus Deutschland, italienischer Marmor und Designerküchen.

Ab der 77. Etage übernehmen Büroflächen den größten Teil der Nutzung. Unternehmen nutzen die Höhe auch als Repräsentationsmittel. In den obersten regulären Etagen sind technische Einrichtungen untergebracht: Energieversorgung, Kommunikationstechnik sowie Wasseraufbereitung für die Wiederverwendung von Kondenswasser. Die höchste regulär begehbare Etage liegt auf 638 Metern.

57 Aufzüge sorgen für schnellen Transport

Die vertikale Erschließung des Burj Khalifa wurde so konzipiert, dass die langen Wege in sinnvolle Abschnitte unterteilt werden. Zentraler Bestandteil sind drei sogenannte Skylobbies, die in den Etagen 43, 76 und 123 liegen. Diese dienen als Umsteigepunkte zwischen Express- und Lokalaufzügen. Expressaufzüge fahren diese Skylobbies direkt an, ohne Zwischenhalt. Von dort gelangen Besucherinnen und Besucher mit Nebenaufzügen zu ihren jeweiligen Zieletagen.

Insgesamt sind 57 Aufzüge installiert, darunter auch Doppeldeckaufzüge mit zwei Kabinen übereinander. Die schnellsten Aufzüge erreichen eine Geschwindigkeit von 10 Metern pro Sekunde (36 km/h). Die längste zusammenhängende Aufzugfahrt beträgt 504 Meter. Die hohe Aufzugsgeschwindigkeit stellte besondere Anforderungen an Belüftung, Druckausgleich und Sicherheit. So muss beispielsweise die Luft aus den Aufzugsschächten kontinuierlich abgesaugt werden, um den Hot Climate Stack Effect zu vermeiden.

Zusätzlich zu den Personenaufzügen gibt es Service- und Feuerwehraufzüge sowie separate Lastenaufzüge, die vor allem die Versorgungseinrichtungen bedienen. Insgesamt befinden sich 2.909 Treppenstufen zwischen dem Erdgeschoss und der 160. Etage.

Der deutsche Beitrag

An der Realisierung des Burj Khalifa waren mehr als 30 deutsche Unternehmen beteiligt, viele davon mittelständisch geprägt. Ihre Leistungen umfassten sowohl technische Systeme als auch Innenausstattung. So lieferte der Maschinenbauer Putzmeister aus Aichtal die Hochdruckbetonpumpen, die für das Betonieren in großer Höhe notwendig waren. Das Unternehmen KSB stellte leistungsstarke Pumpen für die Wasser- und Klimaversorgung zur Verfügung. Die Firma Fischer lieferte rund 50.000 Schwerlastdübel, um massive Stahlelemente sicher im Beton zu verankern.

Auch in der Innenausstattung finden sich zahlreiche deutsche Produkte: Miele stattete hunderte Küchen mit Geräten aus. Der Badausstatter Duravit lieferte Waschtische und Sanitärkeramik, Hansgrohe steuerte Designarmaturen bei. Die Eingangstüren stammen von Dorma, während Meva aus dem Schwarzwald die Schalung für die Decken entwickelte. Ein besonderes Detail: Der Stahl für die Turmspitze stammt teilweise aus Recyclingmaterial. Genutzt wurde dabei auch eingeschmolzener Stahl aus dem früheren Palast der Republik in Berlin.

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