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ILEK Chicago Exkursion - Hochhausentwürfe
Die Eindrücke, die die Studierenden auf der Reise gesammelt haben und die daraus enstandenen Hochhausentwürfe findet ihr zusammengefasst in dem PDF anbei. Wir freuen uns über jede Einreichung aus den Arbeiten sowie über Einreichungen anderer Studierender zu unserem nächsten Förderpreis. 20170628_reader_ILEK_final  

Deutscher Stahlbau. Gut beraten.Deutscher Stahlbau. Gut beraten.

Multifunktions-Stadion Uyo - Nigeria

Erläuterungsbericht von Jürgen Trenkle zur Einreichung beim
'Ingenieupreis des Deutschen Stahlbaues 2017'

AUFGABENSTELLUNG
Für nationale und internationale Großveranstaltungen sollte in Uyo, der Hauptstadt des nigerianischen Bundesstaates Akwa Ibom, ein multifunktionales Stadion entstehen, das für die Austragung von Spielen der Fußball-Nationalmannschaft und internationale Leichtathletik-Wettbewerbe genutzt werden kann. Die Bevölkerung soll sich mit dem Stadion identifizieren können. 
Die besonderen klimatischen Gegebenheiten in Nigeria mussten in der Materialauswahl berücksichtigt werden. So führt z. B. das Windsystem Harmattan regelmäßig zu Windabrasionsprozessen und Verunreinigungen. Darüber hinaus galt es ein Material auszuwählen, das wenig anfällig für Vandalismus ist.

© formTL


Nach einer Entwicklungsphase wurden verschiedene Materialen für die Fassadenhaut verworfen und PMMA in Abstimmung mit dem Bauherrn ausgewählt. 
Das Tragwerk und die Fassade des Stadion soll in Europa geplant und vorgefertigt werden und in Nigeria endgefertigt, farbbeschichtet und montiert werden. Die einzelnen Bauteile müssen dabei verschiffbar und gewichtsoptimiert sein. Fassade und Tragwerk sollen in Montageabschnitten geplant werden. Jeder Abschnitt muss einzeln verschiffbar sowie montierbar sein. Eine ressourcensparende Planung ist dabei Grundvoraussetzung, ebenso wie der Einsatz von Stahl der Güte S355. 
Die Erdarbeiten, die Schweißarbeiten und die Montage des Stahlbaus werden vor Ort mit regionalen Mitarbeitern unter Anleitung von Bauleitern durchgeführt

LÖSUNGSWEG
Konzept
Der Stadionneubau wird von einer modernen Fassade aus aufgesetzten, rautenförmigen PMMA-Platten geprägt. Die Idee zu diesem eindrucksvollen Erscheinungsbild entwickelten ASS Architekten in Anlehnung an afrikanische Stoffmuster, wobei die unterschiedlichen Ausschnitte das gleichförmige Rautenmuster auflockern und der Hüllfläche ornamentalen Charakter verleihen. Hinter der PMMA-Hülle liegt eine moderne Stahlrohrkonstruktion. Weit ins Stadioninnere auskragende, gebogene Kragträger verbinden sich über robuste Querbinder zu einem imposanten Stahlfachwerk, das an der stabilen Stadionschüssel aus Stahlbeton verankert ist. Den Längsabschluss des langgestreckten Ovals bilden zwei halbkreisförmige Sitztribünen. Dazwischen ist die Gegengerade angeordnet, der gegenüber ein markanter Rechteckkörper als VIP-Bereich eingeschoben wurde. Baulich voneinander getrennt bilden sich so zwei Volumen ab, deren Eigenständigkeit durch die architektonische Formensprache verstärkt wird: Der Riegel zeigt sich mit ebener Fassade, geraden Kragträgern sowie rechteckigen Fassadenplatten. Den Kurven und der Gegengerade verleihen gebogene Kragträger und rautenförmige Fassadenplatten eine anmutende Leichtigkeit. Im VIP-Bereich finden 7.500 Zuschauer Platz. Das Stadion ist komplett mit Sitzplätzen ausgestattet, die sich auf zwei voneinander getrennten Ebenen verteilen. Durch die Geometrie des Stadions sind die Sichtverhältnisse optimal.

Konstruktion
Die Berechnungen und Dimensionierungen des Stadiontragwerks basieren auf einer Windkanaluntersuchung von Wacker Ingenieure, Birkenfeld. Im Zuge des Windgutachtens wurde zusätzlich eine Komfortuntersuchung durchgeführt, die die Stadionhülle auf möglicherweise störende Windgeräusche, verursacht durch die zahlreichen Ausschnitte und Öffnungen, untersuchte.

Die statische Berechnung erfolgte auf der Grundlage der Europäischen Normen und wurde durch das Ingenieurbüro IGM, Wiesbaden, geprüft. Unter der Federführung von formTL Ingenieure wurde ein korrespondierendes Tragwerk entwickelt, das die Fassadenunterkonstruktion in Form eines Kreuzverbandes als aussteifendes Element tragend mit einbindet. Konstruktiv setzt sich die vorwiegend aus Rundrohren gefertigte Stahlkonstruktion aus drei Teilen zusammen: den ins Stadioninnere auskragenden Kragarmen, einem gleitend gelagerten, waagrecht liegenden Fachwerkverband zur Stabilisierung der Kragarme sowie einem in das Fassadenelement integrierten und von außen aufgesetzten, diagonal verlaufendem Kreuzverband.

Multifunktions-Stadion Uyo - Nigeria

 

Aus der Planung

 

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© formTL


Die Fertigung des Stahltragwerks erfolgte durch die Bilfinger MCE GmbH, Linz, in enger Kooperation mit dem auf Profilbiegetechnik spezialisierten Unternehmen Kersten Europe. Die Vorfertigung durch Kersten Europe umfasste das maßgenaue Biegen der tragenden Ober- und Untergurtrohre der Kragarme mit 323,9 mm Durchmesser und Wandungsstärken von 8,8 mm bis 12,5 mm sowie exakte Roboterzuschnitte und -bearbeitungen. Das Zusammensetzen und -schweißen der einzelnen Bauteile erfolgte durch MCE. Transporttechnisch bedingt mussten alle Elemente auf Containergröße optimiert werden mit der Zielsetzung, notwendige Baustellenschweißungen auf ein Minimum zu reduzieren. So waren z.B. bei den beiden unterschiedlichen Binderelementen der Kurven und Gegengerade nur noch je zwei Schweißungen erforderlich. Verschweißung, Prüfung und Korrosionsschutz erfolgten in eigens hierfür vor Ort errichteten Vormontagehallen. Das gesamte Dachtragwerk lagert auf der massiven Schüsselkonstruktion. Die Verbindung von Stahl- und Massivbau erfolgte über Ankerstangen. Diese wurden nachfolgend vergossen. Um den Toleranzausgleich zwischen Stahl und Massivbau zu gewährleisten, mussten die einzelnen Lagerpunkte zwischen Tragwerksplanung, Stahl- und Massivbau abgestimmt werden. Darüber hinaus stellte beim Bau des Akwa Ibom Stadion die Montage- und Transportlogistik eine eigenständige Schlüsselaufgabe dar, die selbst Details und die Statik beeinflussten. Beispielsweise wirkten sich das Eintreffen der Schiffsladungen und der Massivbaufortschritt auf den Projektverlauf aus. Jeweils letztes Bauteil einer Montagesequenz war der horizontale Fachwerkverband (K-Verband). Zwischen den einzelnen Montageabschnitten waren Montagelücken vorgesehen, die im Nachgang geschlossen wurden. Insgesamt setzt sich die Dachkonstruktion aus knapp 17.000 Stäben zusammen, die größtenteils bereits in Europa zu passgenauen Teillosen zusammengesetzt wurden.

Hülle
Ein unverwechselbares Erscheinungsbild erhält das Stadion durch die ornamentale Fassadengestaltung. Die Hülle besteht aus 15 mm dicken, gegossenen Platten aus weißem, opaken Plexiglas – teilweise ausgeschnitten bilden sie im Verbund ein Großmosaik mit eindrucksvoller Wirkung.

Im Vorfeld überprüfte die auf Material- und Bauteilprüfungen spezialisierte Friedmann & Kirchner Gesellschaft, Rohrbach, in einer Klimakammer deren Eignung für das nigerianische Klima. Pneumatische Stempel simulierten hierbei die später durch Wind auftretende Belastung der PMMA-Platten. 

Die Elemente für die Fassadenplatten wurden im Werk komplett verschweißt und für den Versand per Schiff in Container verpackt. Die Bestückung der Stahlfassadenelemente mit Lagerungskonsolen, Punkthaltern und PMMA-Platten erfolgte auf der Baustelle, direkt vor der Endmontage. Auf dem Richtplatz um das Stadion wurden je acht dreiecksförmige Platten mit Punkthaltern vormontiert und auf dem Fassadenelement ausgerichtet. So vorgefertigt konnten sie als komplettes Bauteil in ihre Position zwischen den Bindern eingehoben und mit den Kragträgern verschraubt werden. Erst im Verbund mit weiteren Fassadenelementen und deren Ausschnitten entstand das Großmosaik.

Da die Fassadenkonstruktion Teil des Tragwerks ist, wurden die Fachwerkbinder temporär durch Verbände stabilisiert. Nach Einbau der Fassadenelemente konnten diese wieder entfernt werden. So wuchs die Stahlkonstruktion Achse für Achse in den fortlaufenden Bauabschnitten. 

Die Eindeckung der Kurven und Gegengerade besteht aus Akustiktrapezblech mit Flachblecheindeckung und PVC-Dichtbahnen. Die Binder der VIP-Tribüne erhielten zusätzlich zur oberen Eindeckung eine Kassettenunterdecke und seitliche Verkleidungen, lediglich die Binderspitzen blieben unverkleidet.

ZUSAMMENFASSUNG
Für nationale und internationale Großveranstaltungen entstand in Uyo, der Hauptstadt des nigerianischen Bundesstaates Akwa Ibom, ein multifunktionales Stadion. Den über 400.000 Einwohnern der im Süd-Osten Nigerias gelegenen Landeshauptstadt werden darin seither Spiele der Fußball-Nationalmannschaft und internationale Leichtathletik-Wettbewerbe angeboten. 
Mit der Generalplanung wurde die Julius Berger International GmbH mit Sitz in Wiesbaden beauftragt. Der Entwurf des Mehrzweckstadions mit 30.000 Sitzplätzen sowie zentralem Spielfeld mit umlaufender Tartanbahn erfolgte durch die ASS Planungs GmbH Freie Architekten, Stuttgart. In Zusammenarbeit mit Albert Speer und Partner, Frankfurt, entstand der Masterplan. Die Umsetzung des komplexen Projekts erfolgte durch die Julius Berger Nigeria Plc, die das Stadion in knapp zweieinhalb Jahren vor Ort schlüsselfertig errichtete. Die Ingenieure von formTL begleiteten das gesamte Bauvorhaben. Neben den Leistungsphasen 1 bis 6 waren sie maßgeblich an den Bauzustandsberechnungen, den Planprüfungen und der Fachbauleitung beteiligt. Die Werkstatt- und die Montageplanung für den Stahlbau übernahm die Bilfinger MCE GmbH, Linz. 
Dabei gingen Planung und Ausführung Hand in Hand. Die enge Zusammenarbeit und gute Koordination aller Projektbeteiligten ermöglichte es, das Akwa Ibom Stadium im November 2014 fertigzustellen. Es wurde nach deutschen Standards und nach den Anforderungen der FIFA und des IAAF errichtet und zählt durch das Class 1 Zertifikat des Weltleichtathletikverbands zu den Topstadien weltweit.
Nachhaltigkeit: 
Die visuelle Wertigkeit des Stadions wird lange erhalten bleiben. Die PMMA Fassade lässt sich gut reinigen und ist wenig anfällig für Vandalismus.
Die Fassadenplatten werden direkt auf die Unterkonstruktion montiert, die gemeinsam mit den gebogenen Trägern das Tragwerk des Stadiondaches bilden. Diese Methode reduziert die benötigten Bauteile und ist materialsparend. Durch den Einsatz von Stahl der Güte S355 wurde die eingesetzte Stahlmenge niedrig gehalten.
Die am Tragwerk eingesetzten Werkstoffe sind sortenrein und können recycelt werden.

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Ingenieur
Dipl.Ing. Jürgen Trenkle
formTL GmbH ingenieure für tragwerk und leichtbau, Radolfzell
 juergen.trenkle@form-tl.de

Weitere Fachingenieure
Julius Berger International GmbH, Wiesbaden
JBI.DEPT.CC@int.julius-berger.com

Julius Berger Nigeria Plc, 10 Shettima A. Munguno Crescent, Utako 900 108,
Abuja FCT , NIGERIA

Wacker Ingenieure Wind Engineering Consultants, Birkenfeld
j.wacker@wacker-ingenieure.de

IGM Ingenieurplanung GmbH, Wiesbaden
m.lauer@igm-ingenieurplanung.de

Friedmann & Kirchner Gesellschaft für Material-und Bauteilprüfung mbH,  Rohrbach
robertkirchner@friedmann-kirchner.de

Architekten
ASS Planungs GmbH Freie Architekten,  Stuttgart
mail@ass-architekten.de

Bauherr
Akwa Ibom State Government, Governor's Office, Uyo, Akwa Ibom State, Nigeria
info@akwaibomstate.gov.ng