Finale im Maracanã

Arena für den Showdown

Die Spannung liegt schon in der Luft: Am Sonntag steigt in Rio de Janeiro das Finale der Fußball-Weltmeisterschaft 2014. Arena für den Showdown ist das legendäre Estádio Maracanã. Wir haben uns mal erklären lassen, was die Besonderheiten in der Konstruktion beim (Um-)Bau des Maracanã sowie der Arena da Amazônia in Manaus und dem Estádio Nacional in Brasilia sind.

Bild: T photografy / Shutterstock.comArenafürdenShowdownMaracana_blog

Für die Austragung der FIFA Fußball Weltmeisterschaft 2014 in Brasilien wurden seit 2008 mehrere Stadien neu geplant und gebaut, weitere wurden erweitert und modernisiert. Mehrere dieser Projekte wurden maßgeblich von schlaich bergermann und partner geplant und während der Bauzeit vor Ort betreut − drei dieser Projekte werden in diesem Beitrag kurz vorgestellt.

Jedes Stadion ein anderes Projekt
Zeitgleich Entwürfe für derart unterschiedliche und unter politischem und vor allem zeitlichem Druck stehende Projekte zu entwickeln und diese bis ins Detail durchzuplanen und vor Ort zu vertreten, erfordert erfahrene Teams mit entsprechendem Durchsetzungs- und Durchhaltevermögen, und eben eine klare Definition der jeweiligen Entwurfsparameter. Diese stellten sich bei den beschriebenen Projekten sehr unterschiedlich dar und so präsentieren sich auch die resultierenden Entwürfe als neue, erfrischende Variationen des bekannten Themas.

Estádio Maracanã / Rio de Janeiro
Das 1950 erbaute Estádio Mário Jornalista Filho wurde für die WM 2014 komplett umgebaut. Neben den Rängen und den darunter befindlichen Räumlichkeiten betraf dies vor allem auch die Dachkonstruktion. Das ursprüngliche Kragdach aus Beton überspannte nur den oberen Rang der Tribüne und entsprach damit nicht mehr den Anforderungen an ein modernes Stadion. Im Zuge des Entwurfsprozesses wurden verschiedene Erweiterungslösungen erarbeitet, die den Verbleib der alten Dachkonstruktion beinhalteten, letztendlich gab deren mangelhafte Bausubstanz jedoch den Ausschlag für eine Kompletterneuerung des Daches. Die Randbedingungen für den Dachentwurf waren die neue erforderliche Dachtiefe von fast 70 Metern und die weitere Nutzung der denkmalgeschützten Beton-Unterkonstruktion für die Abtragung der Lasten aus dem Dach.

Bild: schlaich bergermann und partner, Marcus BredtMAN_Bild 1

Das legendäre Estádio Maracanã in Rio de Janeiro (Foto:schlaich bergermann und partner, Marcus Bredt)

Ursprüngliches Erscheinungsbild so wenig wie möglich verändern
Um das äußere Erscheinungsbild des ursprünglichen Stadions so wenig wie möglich zu verändern, sollte sich die Dachkonstruktion am äußeren Rand niedrig zeigen und die Dachform insgesamt flach über der Stadionschüssel schweben. Erreicht wurde dies mit dem Entwurf eines Ringseildaches − einer Kombination aus einem umlaufenden äußeren Druckring und einem vorgespannten Seilnetz aus inneren Zugringen und radialen Verbindungsseilen. Dies resultiert in einer stabilen Dachscheibe, die Druck-, Sog- und auch horizontale Lasten abtragen kann.

Es wurde eine neue Variante dieser bewährten Konstruktionsart entwickelt, bei der die obere und untere Radialseilschar ausgehend von einem Druckring bei etwa zwei Dritteln der Dachtiefe von einer Luftstütze auseinandergespreizt werden, um sich am inneren Dachrand wieder zu treffen. Somit entstehen „drachenförmige“ Seilbinder mit einem Druckring und drei Zugringen als Eckpunkte.

Ringseildach
Die vorhandene Gebäudegeometrie wird auf die Dachkonstruktion übertragen, die 60 Stützenachsen bilden die Grundgeometrie für ebenfalls 60 Dachachsen (Radialseilbinder). Entsprechend den Grundprinzipien des Ringseildaches ist der Verlauf der Ringseile im Grundriss affin zum Druckring, es ergibt sich somit bei einer konstanten Dachtiefe von 68 m eine Innenöffnung von 160 x 122 m. Die Spreizung der Radialseile, d. h. die Höhe der Luftstütze, ist konstant und beträgt 13,5 m.

Die Luftstützen sind in der Ansicht wie die Radialseile aufgespreizt, sodass sie den umlaufenden Wartungslaufsteg aufnehmen können, auf dem die gesamte technische Ausrüstung des Daches, das Flutlicht, die Tribünen- und Effekt-Beleuchtung und die Beschallung einschließlich der gesamten Leitungsführung untergebracht ist. Alle Laufstege wurden sorgfältig detailliert und die technische Ausrüstung im Detail eingeplant, um die Laufstege insgesamt in ihrer Erscheinung im Vordergrund der Dachfläche zurückzunehmen.

Textile Membran als Dachbedeckung
Die Eindeckung des Daches erfolgt mit einer textilen Membrane, welche zwischen den oberen Radialseilen gespannt wird. Um der Membranfläche die zur Stabilität erforderliche doppelte Krümmung zu verleihen, befindet sich jeweils in der Mitte der 60 Dachfelder ein zusätzliches, formgebendes, radial verlaufendes Kehlseil, welches die Membrane entgegen dem Verlauf der Hauptradialseile nach unten spannt. Das Kehlseil wird hierzu in der Achse der Luftstützen nach unten gegen den unteren Zugring abgespannt, wodurch an dieser Stelle Tiefpunkte in der Dachfläche entstehen. Insgesamt bildet die Membranhaut damit ein Faltwerk zwischen Hoch- und Tiefpunkten.

WM-Endspiel und Olympia
Am 27. April 2013 konnte das erste Spiel unter dem neuen Dach stattfinden. Neben Vor- und Zwischenrundenspielen wird hier auch das Finale der FIFA Weltmeisterschaft stattfinden. 2016 wird das Stadion zudem Austragungsort der Eröffnung- und Schlussfeier, sowie diverser Wettkämpfe der Olympischen Sommerspiele.

Estádio Nacional/ Brasilia
Die brasilianische Hauptstadt, gerade 50 Jahre alt geworden, steht auf der Liste des Weltkulturerbes der UNESCO. Gleichwohl ist Brasília für Bauingenieure und Architekten so etwas wie der „heilige Boden“ der Moderne. Die Architekten von gmp und die Ingenieure von schlaich bergermann und partner gemeinsam mit Castro Mello Architekten und Luis Pitta ETALP Ingenieuren empfanden es als große Ehre Teil des Teams zu sein, das dem Ensemble von Costa und Niemeyer ein weiteres monumentales Bauwerk hinzufügen durfte.

Multifunktionales Stadion
So entstand in der Tradition von Brasilia ein neues multifunktionales Stadion. Das Wechselspiel zwischen Rampen, Brücken, langen schlanken Stützen und dem monumentalen kreisrunden Dach, das weit über die Stadionschüssel hinaus reicht, sind charakteristisch für den Entwurf. In Verbindung mit dem innerhalb der starken Betonstruktur schwebenden leichten Membrandach ist hier ein außergewöhnliches und dem Standort angemessenes Bauwerk entstanden. Die Stahlbetonstruktur für das Stadiondach umfasst die Esplanade, den Stützenkranz aus 288 Betonstützen sowie den Betondruckring des Ringseildaches. Die gesamte Struktur basiert auf einer perfekten Kreisgeometrie und entwickelt sich aus 96 radialen und drei tangentialen Ringachsen der Betonstützen. Die 288 Betonstützen sind bis zu 61m lang und mit 1,2-1,5 m Durchmesser extrem schlank ausgebildet. Der 22 m breite keilförmige Betondruckring hat einen Außendurchmesser von 309 m und in seinen radialen Wänden sind die hohen Zugkräfte der Seilkonstruktion mittels Litzenbündel sicher verankert.

Hängedach aus 48 Seilen
Das Hängedach besteht aus einem Seilnetz von 48 radialen Seilen, die den Druckring mit dem Zugring verbinden. Darauf aufgeständert stehen die schlanken radialen und tangentialen Fachwerkbinder die untereinander fugenlos durch die gelenkig angeschlossenen Membranbögen stabilisiert sind.Der gesamte Dachkörper ist eingehüllt in PTFE Glasfasermembran.

Halbfinale in Brasilia
Das Nationalstadion in Brasilia wurde seit 2010 gebaut, um den Voraussetzungen als Spielstätte der FIFA WM 2014 gerecht zu werden. Am 18.05.2013 konnte das erste Spiel unter dem neuen Dach stattfinden. Im Nationalstadion in Brasilia fand neben Vor- und Zwischenrundenspielen auch eines der Halbfinale der FIFA Weltmeisterschaft statt.

Stadion Manaus
Die Entwurfsgrundlage für die äußere Hülle der neuen Arena da Amazonia wurde in der Manaus umgebenden Natur gefunden. Die technische Interpretation der natürlichen regelmäßigen Strukturen, wie die der Riesenseerose Victoria Regia, eines perfekten Vogelnests oder eines aus Palmblättern geflochtenen Korbs spiegeln sich nun weithin sichtbar wieder.

Rautenförmige Stahlgitterschalenstruktur
Die gebaute Wirklichkeit der Entwurfsidee als rautenförmige Stahlgitterschalenstruktur kann sich sehen lassen und die Assoziationen werden vor allem nachts, wenn die Membranflächen hell erleuchtet sind, offensichtlich.
Das primäre Tragwerk gehört zur Gruppe der Gitterschalen. Statisch-konstruktive Herausforderungen ergeben sich vor allem durch die große Öffnung über dem Spielfeld und den bewusst scharfen Knick zwischen Dach und Fassade.
Zur Vermeidung großer Auflagermomente wurde eine gelenkige Lagerung an den Fußpunkten realisiert. Das statische System funktioniert dann mit einem Druckring am Dachinnenrand und einem Zugring am Dachaußenrand. Durch deren Zusammenspiel kann das Kragmoment mittels eines horizontalen Kräftepaars aufgenommen werden.

PTFE beschichtete Glasfasermembran
Verschweißte Stahlhohlkästen sind für Transport und Montage modular hergestellt, die schlanken Stege zusätzlich durch Steifen gegen Beulen ausgesteift. An den Kreuzungspunkten der Träger sind die Blechstärken soweit erhöht, dass die räumlichen Spannungszustände aufgenommen werden können.
Die Dach- und Fassadenhaut besteht aus hochfester und dauerhafter PTFE beschichteter Glasfasermembran. Eine Sekundärstruktur in Rautenform wirkt mit nur sehr geringer Vorkrümmung der eingehängten Pfetten für die Membran als Rahmen und Unterstützung.

Baustart 2009
Das Stadion in Manaus wurde seit 2009 gebaut, um den Voraussetzungen als Spielstätte der FIFA WM 2014 gerecht zu werden. Am 9. März 2014 fand das erste Spiel unter dem neuen Dach statt. In der Arena da Amazonia fanden die Vor- und Zwischenrundenspiele der FIFA Weltmeisterschaft statt.

Autoren: Knut Stockhusen und Knut Göppert

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