Extranet

Kontakt

Impressum

Deutsch

English

Français

Español

Česky

Русский

Presse-Information April 2004
Die Wandfassade der neuen Allianz-Arena in München

Im Münchner Norden sind die Baumaßnahmen an der neuen Allianz Arena im vollen Gange. Die Fußball WM 2006 hat für die Planer und Baufirmen hier bereits begonnen. Die transluzente Außenfassade wird der Arena durch die unterschiedliche Einfärbungen eine ganz besondere Ausstrahlung verleihen. Die Ingenieure standen vor der Aufgabe, diese architektonische Vision der Schweizer Architekten Herzog und De Meuron in die Realität umzusetzen. Planung und insbesondere die statische Dimensionierung stellte an die Ingenieure besondere Anforderungen, welche hier kurz beleuchtet werden sollen.

Konstruktion und Abmessungen
Die Wandfassade der Allianz Arena in München ist eine mit Folienkissen bespannte Stahlkonstruktion. Sie besteht aus einem räumlich gekrümmten Tragwerk, das die gesamte Außenseite des Massivbaus ellipsen-förmig ab einer Höhe von +12.40m bis +43.75m über Spielfeldniveau fugenlos umschließt. Die Halbmesser der Ellipse sind 130m und 115m, der Umfang ca. 810m. Das zentrale Bauteil der Stahlkonstruktion ist ein rautenförmiger Gitterrost. Die Lagerung des Rostes erfolgt im Wesentlichen über am Massivbau bzw. am Primärstahl eingespannte, radial angeordnete Kragstützen, die gelenkig an den Gitterrost anschließen. Die Eindeckung der hinterlüfteten Fassade bilden 768 pneumatisch gestützte, rautenförmige ETFE-Kissen, die auf Rechteckrohren befestigt werden. Dabei bilden 96 Kissen einen Ring um das gesamte Stadion. Die Wandfassade besteht aus 8 Kissenringen. Jedes Einzelkissen wird an 2 horizontalen und 2 diagonalen Rahmenstäben befestigt. Durch die fugenlose Ausbildung des Trägerrostes ist es möglich eine effektive Kissendetaillierung auszuführen.

Anforderungen an die statische Berechnung
Der Fokus bei der Entwicklung des Tragwerks lag somit darin, die Beanspruchungen aus Zwängungen im Stahltragwerk zu minimieren. Die wesentlichen Ursachen für Zwangsbeanspruchungen sind die Temperaturunterschiede in der Stahlkonstruktion, sowie die Bewegung des Massivbaus, der in 8 voneinander entkoppelten Bauabschnitten erstellt wurde. Um die Zwängungen zu reduzieren, werden in nahezu allen Kreuzungspunkten des Stahlrostes Normalkraftgelenke eingeführt. Der Verformungsweg der Normalkraftgelenke wird begrenzt, damit die aufmontierten Kissen bei der Verformung der Unterkonstruktion nicht beschädigt werden. Da dieses Spiel in den untersuchten Lastfallkombinationen aufgebraucht wird, schlagen einige Gelenke an und es entstehen an den betreffenden Stellen normalkraftstarre Kopplungen. Um das komplexe Tragverhalten abzubilden wurde eine iterative Berechnung nach Theorie II. Ordnung unter Berücksichtigung der spannungslosen Werkstattform am Gesamtsystem durchgeführt.

Besonderheiten des statischen Modells
Das Berechnungsverfahren baut auf die Simulation von Schlupfgelenken (Normalkraftgelenke mit Wegbegrenzung) im Sprossenrost. Hierzu wurden an denjenigen Stäben, die eine begrenzte Längsbewegungsmöglichkeit besitzen, 3 Stäbe wie folgt modelliert: Balken: Er hat am Stabende ein Normalkraft-, sowie ein Momentengelenk und übernimmt die Abtragung der Querkräfte. Zugstab: Er wird um das Öffnungsmaß des Schlupfgelenks durch Vorspannung verlängert und übernimmt die Abtragung der Zugkräfte, wenn die Längenänderung des Balkens größer als das nominale Öffnungsmaß des Schlupfgelenks ist. Druckstab: Er wird um das Öffnungsmaß des Schlupfgelenks durch Vorspannung verkürzt und übernimmt die Abtragung der Druckkräfte, wenn die Längenänderung des Balkens kürzer als das nominale Öffnungsmaß des Schlupfgelenks ist. Das Schlupfgelenk funktioniert nach dem Prinzip, dass der Zugstab ausfällt wenn er aufgrund der angreifenden Beanspruchung verkürzt wird. Der Druckstab fällt aus wenn er aufgrund der angreifenden Beanspruchung verlängert wird. Liegt eine Längenänderung des Schlupfgelenks vor, die geringer als das nominale Öffnungsmaß ist, wird weder Zug- noch Druckstab beansprucht.

Inkrementelle Laststeigerung während der Berechnung
Ein weiterer zentraler Punkt der Berechnungsmethode ist das inkrementelle Aufbringen der Belastung. Die zur Funktion der Schlupfgelenke erforderlichen Längenänderungen der Zug- und Druckstäbe prägen dem System in den ersten Iterationen stabilitätsrelevante Normalkräfte ein. In Zusammenarbeit mit Dlubal Ingenieur Software wurden modifizierte Algorithmen für das verwendete Stabwerksprogramm RSTAB erarbeitet, die durch inkrementelle Belastungssteigerung eine möglichst realistische Berechnung und somit die Auflösung der Steifigkeitsmatrix erlauben.

Christian Würfl, Gerhard Fessler
Projektleiter Allianz Arena bei der IPL GmbH
form TL ingenieure für tragwerk und leichtbau
Kapellenweg 2b D-78315 Radolfzell
Tel: +49(0)7732-9464-40
Fax: +49(0)7732-9464-94
http://www.form-tl.de

Bildnachweis:
Allianz Arena/B. Ducke
München Stadion GmbH
http://www.allianz-arena.de