Fachbeiträge & Interviews
Sonntag, 28. November 2021
Ausgabe 7405 | Nr. 332 | 21. Jahrgang
D.I.E. Baustatik Software - Einfach | Anders | Besser
Autor: Christian Wieg
Herausgeber: bauingenieur24® Informationsdienst email-weiterempfehlendruckansicht

Hydraulisches Seilsystem steuert Stadiondach in Nan Tong (China)

# 01.11.2006

Das neue Stadion von Nan Tong in der chinesischen Provinz Jiangsu ist Chinas erstes großes Stadion mit einem Dach, das geöffnet und geschlossen werden kann.

Die 2.200 t schwere, bewegliche Dachkonstruktion aus Stahl des Nan Tong Stadions wird hydraulisch geöffnet und geschlossen, Foto: Enerpac Die 2.200 t schwere, bewegliche Dachkonstruktion aus Stahl des Nan Tong Stadions wird hydraulisch geöffnet und geschlossen, Foto: Enerpac

Das Besondere dabei besteht darin, dass erstmals in der Geschichte Antrieb und Stabilisierung der beweglichen Dachelemente hydraulisch erfolgen. In dem neuen Stadion sind ein Fußballfeld, eine 400m-Leichtathletikbahn und weitere Einrichtungen zusammengefasst. Das Stadion nimmt eine Fläche von 48.000 m2 ein. Für den Bau des Stadions und angrenzende Einrichtungen sind 1,1 Mrd. RMB (China Yuan Renminbi) bzw. nahezu 107 Mio. EUR investiert worden.

Halbkugelförmige Dach-Schalen
Zwei halbkugelförmige Schalen aus Stahl und Glas bilden die beweglichen Dachelemente, die sich über das halboffene und gewölbte Stadiondach schieben. Jede der beiden Schalen wiegt ungefähr 1.100 t und legt beim Öffnen und Schließen jeweils eine Distanz von ca. 60 m zurück. Um diese schwere Stahlkonstruktion reibungslos und ohne übermäßige Torsion bewegen zu können, entwickelte das niederländische Unternehmen Enerpac einen speziellen hydraulischen Antrieb, der zum Öffnen und Schließen des beweglichen Daches eingesetzt wird.

Hydraulische Winden

4 hydraulische Winden je Dachhälfte ermöglichen das Dach auf Schienen über eine Umlenkrolle zuzuziehen, Foto: Enerpac 4 hydraulische Winden je Dachhälfte ermöglichen das Dach auf Schienen über eine Umlenkrolle zuzuziehen, Foto: Enerpac

Das Verschieben einer Dachschale erfolgt mit 8 Stahlseilen (Durchmesser 64 mm) über 4 große Winden mit jeweils 136 kN Zugkraft. Zum Schließen des Stadiondaches werden die Dachschalen synchron über eine Umlenkrolle im oberen Dachbereich nach oben gezogen. Das Öffnen erfolgt mit Hilfe der Schwerkraft. Die Dachschalen gleiten gewissermaßen über das Dach nach unten in ihre Ausgangsposition, wobei die Stahlseile dem Gewicht der Schalen entgegenwirken. Die Seiltrommel jeder Winde wird durch eine Kombination aus sechs Hydraulikmotoren und Planetenantrieb-Reduktionsgetrieben mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment angetrieben. Durch diese Anordnung ist die Systemzuverlässigkeit und damit die Sicherheit gewährleistet. Selbst beim Ausfall von zwei Motorkombinationen gleichzeitig, ist ein normaler Betrieb sichergestellt.

Laufkatzen auf Schienen

Die 44 Laufkatzen fungieren als "Räder" für die beiden Dach-Schalen, Foto: Enerpac Die 44 Laufkatzen fungieren als "Räder" für die beiden Dach-Schalen, Foto: Enerpac

Die halbkugelförmigen Dach-Schalen werden von zusammen 44 Laufkatzen gestützt - 22 je Dachhälfte. Diese Laufkatzen laufen auf Schienen und sind in die Dachkonstruktion integriert. Sie fungieren gewissermaßen als Räder der Dachschalen. Als Lösung für den komplizierten Mehrpunktantrieb der beweglichen Dachschalen wurde jede Laufkatze mit einer eigenen hydraulischen Einheit ausgestattet. Diese Einheit besteht aus einer Pumpe und verschiedenen Korrekturzylindern, mit denen beim Öffnen und Schließen jeder Stützpunkt der beweglichen Dachschalen in drei Richtungen korrigiert werden kann. Über Druck- und Bewegungssensoren wird fortwährend kontrolliert, ob eine mögliche (Schienen)Blockade der Laufkatze auftritt, sei es als Folge eines Installationsfehlers des Hauptbogens, sei es aufgrund einer abweichenden Bewegung beim Öffnen oder Schließen. Aufgrund der Daten dieser Sensoren werden der Hydraulikdruck und der Hub der Korrekturzylinder angesteuert und das Stahlseil kann entsprechend angepasst werden.

Vertikale und horizontale Korrektur

Das Verschieben einer Dachschale erfolgt mit 8 Stahlseilen (Durchmesser 64 mm) über 4 große Winden mit jeweils 136 kN Zugkraft, Foto: Enerpac Das Verschieben einer Dachschale erfolgt mit 8 Stahlseilen (Durchmesser 64 mm) über 4 große Winden mit jeweils 136 kN Zugkraft, Foto: Enerpac

Mit dem vertikalen Korrekturzylinder auf der Laufkatze lassen sich eventuelle Höhenunterschiede zwischen den Dachschalen und der festen Dachkonstruktion kompensieren. Derartige Unterschiede können durch Verformung der Stahlkonstruktion des festen Daches bzw. der beweglichen Dachschalen auftreten. Das Steuerungssystem misst dazu den Zylinderhub und den Öldruck im Korrekturzylinder. Anhand dieser Werte berechnet das Steuerungssystem beim Öffnen und Schließen der Dachschalen die Belastung der Laufkatze. Auf Basis einer bestimmten Strategie und bestimmter Algorithmen, steuert das System ein proportionales Servoventil an, um auf diese Weise den Druck und die Bewegung der Hubzylinder anzupassen. So kann die Belastung jeder einzelnen Laufkatze im Prinzip ausgeglichen und eine Überbelastung vermieden werden.

Die vertikalen Zylinder auf den Laufkatzen haben außerdem im Verlauf der Installation und Inbetriebnahme der Konstruktion eine Funktion erfüllt: Sie wurden eingesetzt, um die Installationshöhe der Laufkatzen zu kontrollieren und eventuelle Fehler zu korrigieren, die beim Bau und der Montage der Stahlkonstruktion aufgetreten sein können. Außerdem dienten die vertikalen Hydraulikzylinder dazu, beim Vermindern der Schweißspannung in der Stahlkonstruktion ein neuerliches Anpassen der Belastung der Laufkatzen zu vermeiden.

Hydraulische Zylinder kompensieren horizontale Pendelbewegungen der Laufkatzen und verhindern ein Entgleisen, Foto: Enerpac Hydraulische Zylinder kompensieren horizontale Pendelbewegungen der Laufkatzen und verhindern ein Entgleisen, Foto: Enerpac

Die beiden quer positionierten Hydraulikzylinder auf den Laufkatzen kompensieren die unvermeidliche horizontale Pendelbewegung der Laufkatzen auf den Schienen und verhindern ein seitliches Entgleisen. Zu diesem Zweck werden die wirkenden Kräfte auf die Führungsscheiben (durch den Öffnungs- und Schließvorgang) mit Hilfe von Sensoren in Echtzeit kontrolliert. Werden die auf die Führungsscheibe wirkenden Kräfte zu groß, steuert das Steuerungssystem unmittelbar die beiden quer positionierten Hydraulikzylinder an (seitliche Korrektur), um diese Kräfte zu reduzieren und auf diese Weise eine zu hohe Belastung der Bogenkonstruktion zu verhindern.

Der hier montierte hydraulische Antrieb des beweglichen Stadionsdaches, ist nach eigener Auskunft von Enerpac eine Neuheit - sowohl für China als auch für den Stadionbau weltweit. Der Einsatz der Hydraulik bietet den großen Vorteil, dass das Öffnen und Schließen der Dachschalen schrittweise, reibungslos, synchron und vor allem ohne große Torsionskräfte erfolgen kann.

Ihre Bewertung für diesen Fachbeitrag
0 von 5 Sternen | 0 Abstimmungen
Quellen-und-Verweise  QUELLEN UND VERWEISE:
Enerpac BV
Kurz-Link  Kurz-Link zu diesem Beitrag:
https://www.bauingenieur24.de/url/700/1759