Ein Vordach aus Stahl und Membrankissen

Architekt Jurek Slapa schuf dafür eine kissenförmige Struktur aus Glasfasergewebe und kreierte einen lebendigen Kunsthimmel, der sein Gesicht tagsüber mit dem Wetter wandelt und bei Dunkelheit von einer spannungsvollen Lichtinszenierung beleuchtet wird. Das Dach steht auf 19 schlanken Betonstützen und besteht aus einer geometrisch strengen Stahlkonstruktion mit 94 gleichmäßigen Rauten. Die eigentliche Dachhaut erscheint federleicht. Die Oberseite ist mit einem transluzenten Glasfasertextil bespannt, das ihr mit seinen weißen, rhombusgleichen Kissenzellen die Anmutung einer Wolke gibt. Das Polyestergewebe auf der unteren Seite ist transparent und ermöglicht den Durchblick durch die feingliedrige Konstruktion bis hinauf in die Wolken. Die Form der beiden Membranflächen wird durch innenliegende Stahlbögen aufgespannt. 

Machbarkeitsprüfung für die Konstruktion

Die Ingenieure von formTL waren bereits früh in das Bauprojekt involviert. In Abstimmung mit der Architektur wurde zunächst die Machbarkeit der Rauten untersucht. Für die Prüfung der Konstruktionsweise und der Materialauswahl wurden vorstatische Berechnungen durchgeführt, die dem Stahlbau die nötigen Belastungsdaten zur Verfügung stellten. Geprüft wurde neben der Materialwahl für die beiden Membrangewebe auch die Funktionstüchtigkeit der Konstruktion, zum Beispiel bezüglich der Entwässerung an den Rändern der Rautenfelder.

Nach Ausschreibung und Vergabe an die Membranbau-Experten von Temme // Obermeier wurde formTL erneut beauftragt: Diesmal war die Aufgabe, die finale Genehmigungs- und Werkstattplanung der Membranen mit Befestigungssystem zu planen. Teil der Aufgabe war, ein funktionales und verschnittarmes Nahtlayout zu entwickeln. Für die Bemusterung wurde ein Mock-up im Maßstab 1:1 erstellt, an dem zusammen mit den Architekten die Ausführung der Gewebe abgestimmt werden konnte.

Anspruchsvolles Zuschnitts- und Nahtlayout

Die beiden Dachhautgewebe unterscheiden sich nicht nur hinsichtlich ihrer Materialität und Transparenz. Die unterschiedlichen Materialien erfüllen lasttechnisch und gestalterisch verschiedene Anforderungen: Die obere Haut dient vor allem als Wetterschutz, das untere Meshgewebe ist transparent und gibt den Blick auf die Konstruktion und die Nahtführung frei. Für die Zuschnittsberechnung ergeben sich je nach Materialität unterschiedliche Kompensationswerte, sodass für beide Membranseiten individuelle Zuschnittslayouts erstellt wurden. Da sich aus dem Entwässerungskonzept auch verschiedene Neigungswinkel für die Rautenkonstruktion ergaben, wurden final 18 verschiedene Zuschnittsgeometrien für die Dachmembrane entwickelt.

Projekt Vordach Neue Messe Süd, Düsseldorf/DE

Bauherr Messe Düsseldorf GmbH

Architekt slapa oberholz pszczulny | sop architekten, Düsseldorf/DE

Tragwerksplanung Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH, Düsseldorf/DE

Planung Membrandach formTL ingenieure für tragwerk und leichtbau gmbh, Radolfzell/DE

Unternehmer Membranbau            

Temme // Obermeier GmbH,
Experts for Membrane Buildings, Rosenheim/DE

Material

Obere   Membrane: PTFE-Glas, Verseidag 18039

Untere Membrane: PVC-PES Mesh, Soltis FT 381 Serge Ferrari

Überdachte Fläche 7.800 m², davon 5.500 m² Membrane

Fertigstellung Dezember 2020

Fotos Ansgar M. van Treeck

Pläne formTL

Zeltdach unter Bogenträgern

Das Tragwerk für die beeindruckende Konstruktion des Lunar Dome bilden vier Fachwerkbögen aus Stahl. Die größte Last des 73 Meter langen Theaterzelts tragen die beiden Hauptbögen, welche von außen sichtbar, symmetrisch geneigt im Mittelbereich angeordnet sind. Sie spannen über eindrucksvolle 55,8 Meter und ragen an ihrem höchsten Punkt 27 Meter über den Boden. An den Stirnseiten des Lunar Dome, über dem Foyer- und Backstagebereich, befinden sich zwei weitere, rund 11 Meter hohe Fachwerkbögen. Alle vier Bögen bestehen aus rechteckigen Fachwerkelementen, die mit Bolzen gekoppelt sind. Stahlseile überspannen die gesamte Konstruktion, um die Bögen in Position zu halten. Die Fußpunkte der Bogenfachwerke sind gelenkig mit stählernen Fußplatten verbunden – mit großen Erdnägeln im Boden verankert dienen sie als Gründung. Bei der Planung legten formTL Ingenieure großes Augenmerk auf eine einfache Montage: So lassen sich die einzelnen Segmente der Bogenträger am Boden liegend mit Steckverbindern zusammensetzen. Anschließend werden sie mit Kränen aufgestellt, über den Fundamentplatten positioniert, mit Bolzen an den Fundamenten befestigt und zuletzt mit Stahlseilen gesichert.

Die Hülle des eindrucksvollen Zeltdachs besteht aus einem rund 4.900 m² großen, PVC-beschichteten Polyestergewebe. Es ist außen weiß und innen schwarz beschichtet. Um die Last der Hüllfläche auf die Konstruktion zu übertragen, sind unter den Bogentragwerken Gratseile aus Stahl in die Membranhülle integriert. Als Doppelseile ausgeführt, dienen sie gleichzeitig als Montagestoß. Während transluzente ETFE-Kissen das Foyer nach außen abschließen – bis zu 10 m lange Fassadenstützen unter dem Fachwerkbogen tragen die Kisseneindeckung – spannt an der gegenüberliegenden Stirnseite die Membran über den Backstage-Bereich. Sie ist an ihren Fußpunkten mit Erdnägeln im Boden verankert. Ein ebenfalls beeindruckendes Raumerlebnis für die Besucher bietet die Projektionskuppel im Innenraum – mit ihrem Durchmesser von 46 Metern und einer Höhe von 15 Metern. Sie besteht aus einer schallabsorbierenden PVC-beschichteten Polyester-Membran, die ebenfalls für einen leichten Aufbau optimiert wurde. Ein großformatiger Ausschnitt in Richtung Backstagebereich gibt den Blick auf die dahinter liegende Leinwand und Kulisse (Ground Control) frei. Für die Montage werden im ersten Schritt die einzelnen Bahnen am Boden mit Schäkeln verbunden, anschließend ziehen in die Bogenträger integrierte Elektrowinden die Membran an so genannten Bumerang-Aufhängungen nach oben. Sie sind an den Gratseilen der Membran befestigt. Hat die Membrankuppel ihre Endposition erreicht, werden die Aufhängungen an den Querstreben der Fachwerkträger eingebolzt. Anschließend wird die Membran zu den Bogenfüßen gespannt und dort befestigt.

Das von formTL bis ins Detail durchdachte Leichtbaukonzept erfüllt die Planungsvorgaben für den Lunar Dome auf ideale Weise: Die Video-Projektionskuppel formt einen geschützten Raum, um die Besucher ungestört in die Zeit der ersten Mondlandung zu entführen; zudem ermöglicht die leichte Konstruktion aus Stahltragwerk und Membranhülle die gewünschte Flexibilität – für einen schnellen und einfachen Ortswechsel der Apollo 11-Roadshow.

Projekt

Apollo Theater

Apollo Production Concepts US Tour 2019

Bauherr

Matthew Churchill Production Ltd.,

78 York Street, London W1H 1DP/GB

Architekt

Teresa Hoskyns und Matthew Churchill

Tragwerksplanung, Membranplanung

formTL ingenieure für tragwerk und leichtbau gmbh, Radolfzell/DE
www.form-TL.de