Verschiebbares Glasdach European Headquarter KIA Frankfurt / Main

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1 Verschiebbares Glasdach European Headquarter KIA Frankfurt / Main Mit der außergewöhnlichen Architektur des Neubaues der europäischen Hauptverwaltung in Frankfurt / Main führt KIA eindrucksvoll die Firmenphilosophie des Unternehmens vor Augen. So setzt das Gebäude eine der Zeit angemessene Architektur in einprägsamer Formsprache um und verweist auf die technische Innovationskraft des Unternehmens, indem der Präsentationsraum in dem Obergeschoß für die neuesten Automodellreihen als XXL Wintergarten mit einem großflächig verfahrbaren, tonnenförmigen Glasdach versehen wurde, das in dieser Ausführungsart nicht alltäglich ist. Die publikumswirksame Ausrichtung des Gebäudes und der Glasdachkonstruktion bewirkt, dass die internationalen Messebesucher auf dem Weg zu dem Messegelände Frankfurt die Glasdach- und Fassadenkonstruktion direkt vor Augen haben. 1

2 Die Dachkonstruktion Das Glasdach befindet sich in der Theodor-Heuss-Allee 11 in Frankfurt / Main, wodurch Anlieferung und Montage der Bauteile den Erfordernissen eines ungestörten Verkehrsbetriebes Rechnung tragen mussten. Die Dachkonstruktion besteht aus einem Primärtragwerk aus Stahlrundrohren mit 500 mm Durchmesser. Die Hauptbaugruppen des Primärtragwerkes sind der Rahmen in Achse 8, die unterspannten Binder in den Achsen F und D / 8 4 und der Rahmen in Achse 4. Detail biegesteifer Fußpunktanschluss Um den Transport und die Montage zu vereinfachen wurde der Rahmen Achse 8, der zusammengebaut die Abmessungen b x h = 15,0 x 10,0 m hat, noch einmal unterteilt in Pfosten und Windverband - diese wurden auf der Baustelle miteinander verschweißt und am Fußpunkt biegesteif verschraubt. Die Montage der Binder an die Rahmen Achse 4 und 8 erfolgte über seitliche Eingrifföffnungen im Binder mittels Kopfplatten/Sechskant HV Schrauben. Die Fest- und Fahrdächer wurden ebenfalls zur Transportzwecken dreigeteilt und vor Ort verschweißt. Zur Montage dieser Sekundärkonstruktion wurde ein Raumgerüst installiert, so dass die Monteure sich im Montagebereich frei bewegen konnten. 2

3 Der Stahlbau im Detail 10,0 m 15,0 m Der Rahmen in Achse 8 mit b x h = 15,0 x 10,0 m war ursprünglich mit einer waagrechten Abstützung gegen das Gebäude (grüner Pfeil) geplant. Vor Planungsbeginn wurde entschieden diese Abstützung entfallen zu lassen, um eine Fassadendurchdringung weniger zu haben. Dadurch änderte sich das statische Systems des Rahmens immens: Er wurde freistehend und musste die anrechenbare Seitenlast der Glasfassade b x h =30 x 10 14m abtragen. Dadurch haben sich die Wandstärken der Rundrohrstützen von 10,0 auf 30,0 mm erhöht, die Schweißnähte und die Rahmenecken mussten entsprechend ausgeführt und der Fußpunkt biegesteif ausgebildet werden. Geöffnete Dachhälfte Innenansicht in Richtung Achse 8 3

4 Wie zuvor erwähnt, besteht der Primärstahl aus miteinander verschweißten und verschraubten Rundrohren d=500mm in verschiedenen Wandstärken. Durch die notwendig gewordenen Steifigkeit des frei stehenden Rahmens mussten die Rahmenecken verstärkt ausgeführt werden. Hierzu wurden in die Rohre Schwerter eingeschweißt, die sich gegenseitig durchdringen und für die notwendige Drehmomentsteifigkeit sorgen. Schraubeingriff Binder Binder Querrohr Querrohr Schraubstoß Stütze Stütze Aussteifungen t=20mm Um die aussteifenden Bleche kraftschlüssig einschweißen zu können, wurden das Rundrohr des Querriegels, die Rundrohrstücke der Stütze und des Binders geschlitzt. In diese Schlitze wurden dann die Bleche eingeschoben und verschweißt. Die Blechfahnen aus Stahlblech S355 t=20mm (rotes und blaues Blech) wurden mit einem ellipsoiden Stahlblech S355 t=20mm (grünes Blech) verschweißt. Diese Baugruppe wurde mit dem Rundrohr des Querriegels und dem Rundrohrstück der Stütze verschweißt, an diese Baugruppe wiederum wurde abschließend das Rundrohrstück des Binders angeschweißt. 4

5 Das Antriebskonzept Es wurden verschiedene Antriebskonzepte in Betracht gezogen, letztendlich durchgesetzt hat sich ein Ω Kettenantrieb mit einer Doppelkette. Der bisher mehrmals geplante und erfolgreich eingesetzte Antrieb durch Radreibung entfiel bedingt durch das Gefälle; ein Antrieb mittels Zahnstange, Zugseil oder Triebstockantrieb wurde ebenfalls als nicht geeignet angesehen. Bei einem Ω Kettenantrieb umläuft die Kette 3 Zahnräder, davon das Mittlere das Antriebsrad ist. Der Vorteil gegenüber einem Zahnrad /-stangenantrieb oder einem Treibstockantrieb liegt in der größeren Prozesssicherheit. Bei einem Zahnrad /-stangenantrieb o.ä. besteht die Möglichkeit, dass, bei fehlendem Synchronlauf und folgendem Schrägstand das Zahnrad schräg in die Zahnstange eingreift und die Zahnstange hochsteigt. Ähnliches kann bei einem Antrieb mit liegender Kette und von oben eingreifendem Kettenrad geschehen. Davon abgesehen hätte eine Zahnstange als Kreissegment mit übergroßem Radius hergestellt werden müssen und die Genauigkeit in der Fertigung und der Montage im Stahlbau ist nicht kompatibel mit der Genauigkeitsforderung von Zahnrad/Zahnstange. 28B2 Kette, Kettenbefestigung und Zahnrad Getriebemotor und Motorkonsole Dachverriegelung (Linearantrieb mit mechanischer Kraftumlenkung) 5

6 Das Dichtungssystem Das Dichtungssystem wurde mittels EPDM Folien realisiert, die an den Enden und den Ecken durch eingeklebte Formstücke miteinander verbunden wurden. Auf Grund der disponierten Lage wurde auch auf Kundenwunsch - hier ein großer Aufwand betrieben, um die Dichtigkeit zu gewährleisten. Die seitlichen Dichtungen gleiten an Fläche mit geringem Reibwiderstand entlang, so dass ein dauerhafter Anpressdruck gegeben ist, aber keine Abrieb oder ein störender Reibwiderstand. Die seitlichen und hinteren Anschläge haben drei Ebenen, der mittlere Anschlag (der mittige Dachstoß) hat vier Ebenen. Eine Ebene ist als geschlossene Hohlkammer ausgeführt. Der Zweck ist analog der Funktionalität der Stoßdichtungen bei Elementfassaden. Fazit: Motorisch öffenbare Elemente in der Fassade oder im Dachbereich bereichern in vielen Fällen die Architektur und sind für alle Beteiligte eine interessante Herausforderung. Jedoch sind damit auch hohe Anforderungen an alle Beteiligten verbunden, damit das Projekt zufrieden stellend abgewickelt werden kann. Das Ändern von Antriebskonzepten oder der Entfall von Bauteilen entgegen der Planung sollte unterlassen werden, da es sich hier um Bauteile mit Gefährdungspotential handelt. Die Umsetzung gemäß Planung ist zwingend, andernfalls sollten die Bedenken entsprechend angezeigt und die korrekte Ausführung, wenn möglich, durchgesetzt werden. 6

7 Projektdaten: Firsthöhe des Glasdaches: + 42,00 m Abmessung des Glasdaches: Länge x Breite = ca. 30,0 x 15,0 m Abmessung eines Fahrdaches: Länge x Breite = ca. 8,0 x 15,0 m Lichte Öffnung des geöffneten Daches: ca. 12,0 x 14,0 m Einzelgewicht eines Fahrdaches: ca. 25 To Gefälle bei Endposition des geöffneten Glasdaches: 15 Primärstahltragwerk aus Rundrohr d=500mm, t = mm Binder mit einem Rohr 159 x 16 mm vorgespannt. Sekundärstahlkonstruktion aus geschweißten Profilen: T Profile, u.a. in den Abmessungen: 180/60/20/20 180/60/20/20 280/60/20/20 300/80/35/20 360/80/20/20 Kastenprofile, u.a. in den Abmessungen: 200/100/20/80 300/100/16/16 360/200/60/80 420/160/10/80 420/160/12/30 Raico Stahlaufsatzkonstruktion mit 56 mm Ansichtsbreite. 7