Stahl-Innovationspreis 2015 für Ovaldach am Tor Nord der Messe Frankfurt

alle Fotos: Christian Richters, (Bild vergrößern)
 

(11.6.2015, Stahl-Innovationspreis) Das von Ingo Schrader (Berlin) und den Ingenieuren von Bollinger und Grohmann ent­wickelte Projekt „Messe Frankfurt - Ovaldach am Tor Nord“ ist mit dem Stahl-Innovationspreis 2015 ausgezeichnet wor­den (und auch mit dem Stahlbaupreis 2014; siehe auch Goo­gle-Streetview, allerdings noch ohne Dach). Das speziell für diese Bauvorhaben entwickelte Berechnungsverfahren opti­miert die Konstruktion durch Anlehnung an biologische Struk­turen.

Die ästhetische Qualität bezieht das Dach mit seinem 42 m langen und 18 m breiten Oval aus der Filigranität der Konstruk­tion und der erkennbaren Logik der Lastabtragung. Form und Funktion, Architektur und Konstruktion bilden  eine Einheit und sind auf das Wesentliche fokussiert. Nur der Baustoff Stahl ermöglicht wirtschaftlich die besondere Leichtigkeit des Tragwerks, das in seiner Konstruktion an natürliche, gewachsene Strukturen erinnert. Diese Analogie beruht auf der Anwendung mathe­matischer und geometrischer Prinzipien. Der speziell hierfür entwickelte Algorithmus optimiert die Konstruktion durch Nachbildung biologischer Strukturen: Material wird nur dort eingesetzt, wo es zur Lastabtragung zwingend notwendig ist.

Die eingeschränkten Gründungsmöglichkeiten auf der bestehenden Zufahrtsbrücke er­forderten im Grundriss unregelmäßig aufgestellte, eingespannte Stützen, die sich drei­ecksförmig nach oben hin verjüngen.

• In einem zweistufigen computergestützten Optimierungsprozess wurde erst die Lage der bis zu 10 m auskragenden Dachträger ermittelt. Aufgrund der asymme­trischen Anordnung der Stützen schied ein abgestuftes Tragsystem mit Haupt- und Nebenträgern aus. Dies erfüllte auch nicht den architektonischen Anspruch an eine minimalistische Detaillierung der Struktur. Entwickelt wurde ein nicht hierarchisches Tragwerk, das auf einer scheinbar zufälligen Anordnung von Trä­gerachsen basiert. Auf den ersten Blick irrational, ist dieser Trägerrost aber das Ergebnis eines Entwurfsprozesses, der strukturelle, formale und fertigungsbe­dingte Randbedingungen in Einklang bringt.
• In einem zweiten Optimierungsalgorithmus wurden die Querschnitte der lamel­lenförmigen Träger ermittelt. Beginnend mit homogenen Abmessungen ergaben sich nach mehreren Iterationsschritten, bei denen die Steifigkeiten stets umver­teilt wurden, Stahllamellen mit Höhen von 150 bis 600 mm und Dicken von 20 bis 40 mm. Die Querschnitte entsprechen dem exakten Kräfteverlauf. Der Baustoff­einsatz ist effizient und ressourcenschonend.

Bild: B+G Ingenieure Bollinger und Grohmann GmbH 

Mit Hilfe der computerbasierten Entwurfsoptimierung und durch den Einsatz von Bau­stahl S355 konnte das Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionsformen und dem Einsatz üblicher Berechnungsverfahren erheblich reduziert werden. Der ma­terialeffiziente Stahleinsatz zeigt sich wohltuend in der Linienhaftigkeit der weit aus­ladenden Dachscheibe.