IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 6/1998, Seite 72 ff.
REPORT
"KölnArena" - Spielplatz für die "Haie"
In Köln - auf dem früheren Festplatz Deutz - entsteht auf einer Fläche von rd. 72500 mē Deutschlands größte und modernste Multifunktionshalle, "die KölnArena". Die Dachentwässerung dieser Halle wird eine der aufwendigsten Konstruktionen, die in Deutschland bisher gebaut wurde.
Anfänge
Bereits 1988 begannen die Planungen für das Großprojekt, welches vom "Immobilienfonds Köln-Deutz Arena und der Mantelbebauung GbR", gegründet durch die Oppenheim-Esch-Gruppe, finanziert wird. Im Herbst 1998 sollen dann, nach rund zweijähriger Bauzeit, Sport-, Kultur- und Unterhaltungsveranstaltungen aller Art stattfinden. Hauptsportart wird Eishockey sein. Neun Monate im Jahr soll die Eisfläche für die "Kölner Haie" installiert sein. Für andere Veranstaltungen wird die Eisfläche abgedeckt und mit dem jeweils notwendigen Bodenbelag ausgelegt. Geplant ist die Halle für 18.000 Besucher, durch Veränderungen in der Bestuhlung können aber bis zu 22.000 Menschen in der Halle Platz finden. Verkehrsgünstig gelegen, bietet sie ausreichende Parkmöglichkeiten für die Besucher. Unter der Arena befindet sich eine Tiefgarage mit 2900 Einstellplätzen. Weitere 1600 Parkplätze werden im mehrgeschossigen Parkhaus direkt neben der Arena zur Verfügung stehen. Ein direkter Anschluß an öffentliche Verkehrsmittel ist ebenfalls vorgesehen.
In der weiteren Mantelbebauung werden das technische Rathaus, das Sozialamt, die Jugendverwaltung und andere städtische Einrichtungen Einzug halten. Moderne Technik erlaubt zudem auch die Nutzung als Tagungsstätte für Kongresse oder als Rechenzentrum. Vor allem aber sollen Ladenlokale, Cafeteria und Beratungsstellen Anziehungspunkte für die breite Öffentlichkeit werden.
| Der elliptische Bogen, markantestes Zeichen der "KölnArena" . . . |
| . . . überspannt die gesamte Dachfläche, von der aus das Regenwasser . . . |
Durchführung
Unter der Baugrube "KölnArena" verläuft die U-Bahn. Um die Trasse zu überbauen, mußte das gesamte Fundament auf Bohrpfähle gesetzt werden. Die anfangs etwa 100 Arbeiter, die auf der Baustelle beschäftigt waren, haben inzwischen Verstärkung bekommen. Bis zu 1000 Monteure aus den verschiedensten Gewerken, sind mit den Ausbauarbeiten beschäftigt, so ein Vertreter des Generalunternehmers Philipp Holzmann AG. Natürlich verlangt ein solches Bauvorhaben eine effiziente Planung und Bauleitung. Diese wird von einem Containerkomplex aus gesteuert, welcher über eine Holzbrücke mit der Baustelle verbunden ist. Allein die Installation der Ver- und Entsorgungsleitungen für diesen Containerkomplex wäre für manches Unternehmen ein lukrativer Auftrag. Hier ist es jedoch nur Mittel zum Zweck. In der Mitte der Arena sind zahlreiche fahrbare "Riesenkräne" damit beschäftigt, das markanteste Zeichen der KölnArena zu montieren. Den elliptische Bogen; von innen begehbar, mit 245 m Länge, 183 m Spannweite, 76 m Höhe und einem Gewicht von 480 Tonnen ist wohl eine herausragende Leistung der Ingenieure. Er wird später die gesamte Dachfläche tragen.
| . . . über die Dachrinne . . . |
| . . . - hier ein Sicherheitsüberlauf im Detail - . . . |
Dachentwässerung
Hauptrinne
Das anfallende Regenwasser, der ellipsenförmig in sich verdrehten Dachkonstruktion der Arena, wird mit Hilfe einer rundum verlaufenden, den Dachneigungen und Versprüngen angepaßten Rinne gesammelt und über zwei Hauptfallstränge abgeleitet.
Damit ein möglichst gleichmäßiger Abfluß in der Rinne gewährleistet werden kann und eine erhöhte Schmutzablagerung vermieden wird, wurden die Rinnensohlengefälle auf die dafür erforderlichen hydraulischen Betriebsverhältnisse abgestimmt.
Wegen der sich durch die Dachgestaltung ergebenden unregelmäßigen Höhenunterschiede zwischen den einzelnen jeweils benachbarten Rinnenauflageflächen der Sägezahnträger ist es nicht möglich, ein hydraulisch erforderliches kontinuierliches Sohlengefälle der Dachrinne zu gewährleisten. Daher ist vorgesehen diese Höhenunterschiede mit Hilfe von unter 45° geneigten, kaskadenförmigen Sohlenversprüngen zu überwinden.
| . . . in die Rotunde, |
Die Einleitung des Dachwassers in die Rinne erfolgt mit Hilfe einer abgekanteten, an das Dachrinnenprofil und das Dach angepaßten Schürze, die mit der zum Dach hin ausgerichteten Rinnenseitenwand überlappt. Diese zum Gebäude hin gewandte Seitenwand ist so hoch ausgelegt, daß auch bei extremem Niederschlag die sich einstellende Wasserstandshöhe diese Seitenwand nicht übersteigt. Dadurch wird gewährleistet, daß es auch bei Undichtigkeiten von Wand- oder Tragkonstruktion unter dem Dach, nicht zu Wassereinbrüchen in den Innenraum der Arena kommen kann.
Als eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme gegen einen solchen Wassereinbruch werden in der gegenüberliegenden Rinnenseitenwand (der vom Gebäude weg gewandten) Überlauföffnungen vorgesehen, über welche das Wasser im Notfall in die zur Entwässerung des Dachrandes vorgesehenen Regenrinne strömt. Sollte auch diese in diesem Notfall überlastet sein, gelangt das Wasser von hier direkt ins Freie.
| . . . 25 Meter in die Tiefe, . . . |
Die wasserführende Konstruktion des Daches besteht aus senkrecht zur Längsachse verlaufende Kastenprofile, über welche das Niederschlagswasser der Rinne zugeführt wird. Über Profile, die auf der Schürze angebracht werden, wird das Regenwasser so umgelenkt, daß es in die Fließrichtung der Rinne eingeleitet wird. Die zur Ableitung des Regenwassers vorgesehenen beiden Hauptfallrohre müssen aus baulichen Gründen außermittig, jeweils ca. 20 m entfernt angeordnet werden.
Die gewölbte Dachkonstruktion in Verbindung mit der Dachneigung, bedingt, daß sich in der ovalförmigen, rundum verlaufenden Rinne zwei Abwasserströme mit gegensätzlich ausgerichteter Fließrichtung ausbilden. Die Wasserströme werden durch schnecken- und trichterförmig ausgebildete Einläufe abgefangen und in die Fallrohre eingeleitet.
In der Falleitung wird das Wasser aus einer Höhe von 22,91 m auf Erdniveau abgeleitet.
| . . . durch den Übergang in die Fallleitung, . . . |
HDE-System
Zur Entlastung des Hauptentwässerungssystems und aus sicherheitstechnischen Gründen werden zusätzlich zwei unabhängig voneinander arbeitende, den beiden entsprechenden Hauptentwässerungssträngen zugeordnete HDE-Systeme (Hochleistungs-Dachentwässerungssysteme mit Vollfüllung) vorgesehen.
Die erforderlichen in die Dachrinne zu integrierenden Spezialdachabläufe der beiden HDE-Systeme, welche so ausgelegt sind, daß die für den Raum Köln (nach DIN 1986) normale Bemessungsniederschlagsmenge abgeleitet werden kann, werden im Bereich der Rinnensohle angeordnet. Diese Spezialdachabläufe sind notwendig, weil das HDE-System mit Vollfüllung der Regenwasserleitungen arbeitet und daher die Lufteinschleusung, hervorgerufen durch die Corioliskraft*, verhindert werden muß. Um eine möglichst gleichmäßige und einwandfreie Funktion der Abläufe zu ermöglichen, wurden im Bereich der Rinnensohle Schwellen vorgesehen, mit deren Hilfe das Wasser angestaut wird, so daß die zur einwandfreien Funktion erforderliche Wasserstandshöhe von mindestens 5 cm über den Abläufen erreicht wird. Diese Schwellen erhalten in der Sohlenmitte eine Aussparung, um Ansammlungen von Schmutz zu verhindern und eine Durchspülung zu erreichen.
| . . . zum Energieumwandlungsbecken und schließlich über zwei 400er Gußrohre in das öffentliche Kanalsystem fließt. |
Auslegung
Da Betriebsschwierigkeiten durch Verstopfungen oder starken Windangriff nicht ausgeschlossen werden können, wurde bei der Auslegung der Hauptfallrohre die Entlastung durch das HDE-System nicht berücksichtigt. Zusätzlich wurde die Rinnenprofil- und Hauptfallstrangbemessung so vorgenommen, daß das gesamte, durch das Dach anfallende Niederschlagswasser, durch einen der beiden Hauptfallstränge abgeführt werden kann. Bei auftreten dieser Belastung des Hauptfallrohres arbeitet dieses nahezu mit Vollfüllung, so daß sich in diesem Fall analog zum HDE-System extreme Betriebsverhältnisse einstellen.
Energieumwandlung
Die aus der enormen Fallhöhe resultierende Energie bewirkt parallel zum HDE-System am Ende des Fallstranges, im Bereich des Überganges auf das mit Teilfüllung für freien Spiegelgefälleabfluß ausgelegte Kanalsystem, aufgrund der gespeicherten Geschwindigkeitsenergie eine so hohe Austrittsgeschwindigkeit, daß eine Einleitung in das dem Fallstrang nachgeschaltete Kanalsystem ohne Entspannung, d.h. Abbau der Geschwindigkeitsenergie, zu Betriebsschwierigkeiten des dem Fallstrang nachgeschalteten Kanalsystems führen könnte.
| Keine "leichte Arbeit" war die Verlegung der 400er Gußrohrleitungen. |
Zum Abbau der Geschwindigkeitsenergie wurden jedem der beiden Hauptfallstränge mit HDE-Nebenfallstrang ein Energieumwandlungsbecken zugeordnet. Das aus dem Haupt- als auch den HDE-Nebenfallrohren mit hoher Geschwindigkeit strahlförmig austretende Wasser wird jeweils auf eine Prallwand gelenkt, wodurch die mit ihm gespeicherte Geschwindigkeitsenergie in eine von der Wand zu kompensierende Stoßkraft umgewandelt wird. Hierdurch wird die Geschwindigkeit abgebaut und das Wasser so beruhigt, daß ein gleichmäßiger Abfluß des Regenwassers, im freien Spiegelgefälle, durch die dem Energieumwandlungsbecken nachgeschalteten Kanalsysteme gegeben ist.
Eine einwandfreie Funktion der Energieumwandlungsbecken bedingt jedoch, daß der Expansionspunkt des Wassers oberhalb der Rückstauebene angeordnet werden muß. Um in jedem Betriebsfall sowohl diese Voraussetzung zur Sicherstellung der vollen Funktion, als auch ein Leerlaufen in Verbindung mit einer guten Bedienung des Beckens zu gewährleisten, werden diese im Erdgeschoß über der Rückstauhöhe angeordnet. Aufgrund der im Straßenbereich (Busbahnhof) durch Fernwärme, Elektro- und Wasserleitungen sowie Fundamente eingeschränkten Verlegemöglichkeiten werden je Energieumwandlungsbecken zur Ableitung des Wassers zwei Kanalisationsrohre DN 400 vorgesehen, mit deren Hilfe dann das Wasser der öffentlichen Kanalisation zugeführt wird.
| Reges Treiben herrschte auch im oberen Tribünenbereich. |
Winterbetrieb
Damit das Dachentwässerungssystem auch den sich im Winter durch Schneefall und Eisbildung einstellenden Betriebsverhältnissen gerecht werden kann, ist folgendes vorgesehen:
Aus Sicherheitsgründen wird die dem Gebäude abgewandte Rinnenseitenwand so weit hochgezogen, daß sie in der Lage ist, in Ergänzung zu den auf dem Dach vorgesehenen Schneefanggittern auch noch als Schnee- und Eisfang zu wirken.
Um die Betriebssicherheit der Rinne zu gewährleisten, so daß bei Tauwetter das Regenwasser den Erfordernissen entsprechend problemlos abgeführt werden kann, ist eine elektrische Dachrinnenbeheizung vorgesehen, mit deren Hilfe die Dachrinne schnee- und eisfrei gehalten wird.
Werkstoff
Als Werkstoff des Entwässerungssystems kommt Gußrohr der Fa. Ako mit der Typenbezeichnung SML und BML zum Einsatz, das sich durch seine hohe Druckbeständigkeit den guten schallabsorbierenden Eigenschaften und der Tatsache, daß es unbrennbar ist, hervorragend eignet.
KölnArena und Mantelbebauung | |
Bauherr | Immobilienfonds Köln-Deutz Arena und Mantelbebauung GbR vertreten durch: Josef Esch Fonds-Projekt GmbH |
Generalunternehmer | Philipp Holzmann AG, Hauptniederlassung Köln |
Architekt | Architekturbüro Böhm, Köln |
Planung der Entwässerung KölnArena | Ing. Büro K. Wiederhold, Overath |
Ausführende Installations- | Fa. Theis, Bad Marienberg |
Bauleitung | Philipp Holzmann AG, Hauptniederlassung Köln |
Bauleitung Sanitär | Scheu und Wirth AG, Niederlassung Leipzig |
Grundstücksgröße | ca. 72.500 mē |
Dachfläche der Arena | ca. 16.500 mē |
Vorgesehene Bauzeit | Zwei Jahre |
Voraussichtliche Baukosten | Rund 950 Mio. DM |
* Corioliskraft (Wirbelbildung), basierend auf dem Atmosphärischen Luftdruck in Verbindung mit der Erddrehung.
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