Lastüberwachung in der Olympiahalle München

Konzerte speziell im Bereich der Popmusik werden heute immer aufwendiger. Entsprechend groß und schwer ist die Ausrüstung, welche Künstler für Licht und Sound einsetzen. Da die maximale Last, die gefahrlos an einer Dach- oder Beleuchtersteg-Konstruktion befestigt werden kann, begrenzt ist, muss diese wirkungsvoll überwacht werden. In der Olympiahalle München mit seiner einzigartigen Dachkonstruktion stellte das Lastmonitoring die Ingenieure vor große Herausforderungen. Gelöst wurden diese mit Messtechnik aus dem Hause HBM.

Die Architektur des Olympiaparks, der anlässlich der XX. Olympischen Sommerspiele 1972 in München gebaut wurde, sollte – insbesondere im Gegensatz zu den Olympischen Spielen 1936 in Berlin – Freiheit und Demokratie symbolisieren.

Die Architekturgruppe Olympiapark im Architekturbüro Behnisch & Partner entwarf zusammen mit Frei Otto die weltbekannte Dachkonstruktion, die das Stadion, die Olympiaschwimmhalle, die Olympiahalle sowie den Platz zwischen den Sportstätten überspannt. Die Sportstätten sind in einen 850.000 m2 großen Park mit aufgeschütteten Hügeln und einem künstlich angelegten See eingebettet. Da die Sportstätten zum Teil unter der Erde liegen, ist das 80.000 m2 große geschwungene Dach eindrucksvoller Blickfang des Olympiaparks. Das Dach besteht aus einer Stahlseilkonstruktion, die an bis zu 80 m hohen Pylonen aufgehängt ist und mit Acrylglasplatten gedeckt ist.

Die Deckenkonstruktion der Olympiahalle mit zwei Hauptträgern und vier Beleuchterstegen ist an vier Punkten aufgehängt.

In der Olympiahalle, in der während der Olympischen Spiele 1972 die Wettbewerbe im Turnen und Handball ausgetragen wurden, finden heute überwiegend Konzerte und andere Großveranstaltungen statt. Gerade bei großen Konzerten ist der Aufwand, den die Veranstalter in Bezug auf Beleuchtung treiben, enorm.

In der Olympiahalle sind unter dem Zeltdach insgesamt vier in Ost-West-Richtung verlaufende Beleuchterstege vorhanden, an denen die Veranstalter ihre Technik anhängen können. Diese vier Beleuchterstege sind statisch bestimmt an den beiden in Nord-Süd-Richtung verlaufenden Hauptträgern befestigt. Diese sind – wiederum statisch bestimmt – über Stahlseile in die, auch das Zeltdach tragenden, Stützen aufgehängt.

Der Übergang zwischen Hauptträger und Aufhängeseil ist über eine durch den Auflagerträger geführte Gewindespindel mit Durchmessern von 80 mm bzw. 110 mm gelöst. Zwischen Spindel und Auflagerträger ist ein Nadellager vorhanden, wodurch eine Biegebeanspruchung der Spindel in Nord-Süd-Richtung verhindert wird. Eine gleichartige Beweglichkeit in West-Ost-Richtung war durch die frühere Nutzung nicht geplant und daher auch nicht vorgesehen worden.

Die gesamte Konstruktion aus Hauptträgern, Beleuchterstegen und fest installierte Licht-, Ton- und Videotechnik wiegt insgesamt rund 350 Tonnen und verhält sich durch die Seilaufhängung ähnlich wie eine Schaukel. In West-Ost-Richtung ungleichmäßig verteilte Lasten, was bei Konzerten durch die einseitig angeordneten Bühnen mit dem Großteil der Technik die Regel ist, führen zu einer Verschiebung der gesamten Stegkonstruktion und damit einer unplanmäßigen Biegebeanspruchung der Gewindespindeln.

Im Rahmen des Umbaus der Olympiahalle entschlossen sich daher die Stadtwerke München als Inhaber des Gebäudes und die Olympiapark GmbH als Betreiber dazu, ein Monitoringsystem zu installieren, das sowohl die Biegebeanspruchung der Spindeln im Bestand prüft als auch die Masse der bei einer Veranstaltung angehängten Technik und deren Verteilung auf die Stege permanent überwacht.

Um eine zuverlässige und präzise Messung zu gewährleisten, entwarfen die Fachleute von Dr. Linse Ingenieure eine konstruktiv vergleichbar aufwendige Lösung. Im Bereich der Aufhängung der Beleuchterstege schweißten sie auf der Unterseite der Hauptträger (Druckzone) an zwei Stellen jeweils zwei Metallhalter für Dehnungsaufnehmer an.

Laständerungen am Beleuchtersteg führen zu Verformungen des Auflagerträgers, welche über die Metallhalter auf die Aufnehmer übertragen werden. Zum Einsatz kommen hier Dehnungsaufnehmer vom Typ SLB700A von HBM. Die Aufnehmer, die mit DMS-Vollbrücken arbeiten, sind aus rostfreiem Stahl gefertigt und zeichnen sich durch eine sehr geringe Nullpunktverschiebung und eine gute Temperaturkompensation aus. Um die Präzision der Messung zu erhöhen wurden die Aufnehmer mit einem isolierten Gehäuse versehen. „So konnten wir die teilweise sehr großen Temperaturschwankungen und die damit verbundenen Temperaturgradienten minimieren“, erläutert Dr. Schmiedmayer: „Zusätzlich haben wir in den Gehäusen Temperaturaufnehmer angebracht, um eine zusätzliche Temperaturkompensation vornehmen zu können.“

Für die vier Spindeln der Hauptträger ist die Konstruktion noch deutlich komplexer: Hier entwarfen die Ingenieure viergeteilte Muttern, die exakt auf die Gewindespindeln passen und über eine Verschraubung dort montiert werden können. Jeweils zwei dieser Muttern pro Gewindespindeln dienen als Halter für je vier Dehnungsaufnehmer. Diese werden – anders als an den Beleuchterstegen – nicht parallel geschaltet sondern einzeln ausgewertet. Auf diese Weise lässt sich eine Biegung der Spindel, die bei einer Belastung auftritt, die nicht durch die Nadellager ausgeglichen werden kann, detektieren.

Auch Störungen durch elektromagnetische Einflüsse mussten die Ingenieure in den Griff bekommen. „Bei den ersten Vorversuchen haben wir gesehen, dass das Ein- und Ausschalten der großen Scheinwerfer in unmittelbarer Nähe der Messtechnik zu großen Störungen führen kann“, erinnert sich Dr. Schmiedmayer. Zum Einsatz kommen daher geschirmte Messleitungen, die zusätzlich in durchgehend geschlossenen Metallrohren verlaufen, womit eine doppelte Schirmung erreicht wird.

Gleichzeitig wurde darauf geachtet, dass keine der Messleitungen länger als 20 m ist. Als Messverstärker kommenMX840A-Module aus dem Datenerfassungssystem QuantumX von HBM zum Einsatz. Diese kompakten Messverstärker mit jeweils acht Kanälen lassen sich leicht auf der Stegkonstruktion montieren, sodass die kurzen Längen der Messleitungen möglich werden. Die insgesamt vier Messverstärker übertragen die Messdaten über eine zwischengeschaltete Glasfaserstrecke zu einem Gateway-Modul vom Typ CX27, das als zentraler Messknoten dient.