1.   Allgemeines

In Bangkok (Thailand) wurde bis September dieses Jahres ein nahezu einmaliges Projekt realisiert: Auf Grundlage der Entwürfe des deutsch-amerikanischen Architekten Helmut Jahn entstand hier ein komplett neuer Großflughafen, der in der Leistungsfähigkeit mit dem Flughafen Frankfurt vergleichbar ist.

Abgesehen davon, dass ein zentraler Anlaufpunkt für den Flugverkehr in Südostasien entstanden ist, stellt das neue Bauwerk ein Wahrzeichen Bangkoks dar und Eingangstor für Touristen und Geschäftsleute, denen ein erster Eindruck des Landes vermittelt werden soll.

 

2.   Konstruktion

Im Rahmen der statischen Bearbeitung des Gesamtprojektes durch das Ingenieurbüro Werner Sobek Ingenieure in Stuttgart wurde unsere Ingenieursozietät damit beauftragt die Tragfähigkeit der Hauptknotenpunkte mit der Methode der finiten Elemente nachzuweisen.
Unter der Leitung von Josef Lindner wurde die 610.000 m² große Konstruktion über zehn Jahre lang berechnet.

Das dominierende Objekt des Geländes stellt das 606 x 210 m überspannende Stahldachtragwerk dar, unter dem sich nicht nur das Terminalgebäude befindet, sondern auch Geschäftszeilen, Restaurants und sogar Garten- und Tempelanlagen.
Auf 12 Stützenpaaren werden die räumlich verwundenen Hauptträger in einer Höhe von etwa 40 m gehalten. Diese tragen das 45.000 Tonnen schwere Dachtragwerk, dessen Glaseindeckung im Windkanal getestet wurde und sogar tropische Wirbelstürme übersteht.

An das Stahldachtragwerk schließen sich insgesamt ca. 3.100 m lange röhrenartige Konstruktionen an. Diese so genannten Concoursen dienen der Erschließung des Flughafengeländes.
Die Hauptwegestruktur setzt sich aus 104 nahezu elliptisch gebogenen Dreigurtträgern aus Rundrohren zusammen, die über etwa 42 m spannen und sich in einer lichten Höhe von 20 m treffen.
Zwischen diesen Hauptträgern wechselt sich eine verglaste einlagige Trägerrostkonstruktion aus Rechteckprofilen mit einer dreilagigen Membran ab.

Zusätzlich gibt es noch Sonderbauwerke, die als Kreuzungspunkte und Kopfenden der Concoursen sowie als Anschlusspunkte der Concoursen an den Hauptterminal dienen.

 

3.   Detailuntersuchung an Knotenpunkten

Die Ingenieursozietät Peil, Ummenhofer und Partner wurde vom Ingenieurbüro WSI beauftragt Detailuntersuchungen an den folgenden Gusskonstruktionsdetails durchzuführen.

 

3.1 Fußpunkt

FE-Modell des Fußpunktes

Auf Grundlage der Konstruktionszeichnungen wurde mit einem FE-Programm der Knoten mit Tetraederelementen generiert (siehe nebenstehendes Bild) und anschließend für die maßgebenden Beanspruchungen berechnet.

Besondere Sorgfalt war hier bei der Generierung der Kontaktstellen der sich berührenden Teile und der hier notwendigen Kraftübertragung gefragt, wobei unterschiedliche Spaltbreiten untersucht wurden.

 

 

 

 

 

 

Vergleichsspannung in N/mm²

Die Berechnungen mit den maßgebenden Lastfällen ergaben hoch beanspruchte Hauptzug- und Vergleichsspannungen, die jedoch örtlich sehr berenzt waren (siehe Bild). Die Streckgrenze wird vorwiegend in Bereichen, in denen keine Ausrundungsradien modelliert wurden, erreicht, die wegen ihrer Singularitäten nicht zu berücksichtigen sind.

Unkritisch sind auch die Bereiche der Ränder, an denen sich der Bolzen anlegt, da auch diese örtlich begrenzt sind.

 

 

 

 

 

 

 

Plastische Vergleichsdehnung

Auf dem rechten Bild sind die plastischen Vergleichspannungen angegeben.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vergleichsspannung in N/mm²

Die Bolzenspannungen erreichen auch in dem höher beanspruchten Druckbereich nicht den Bemessungswert der Streckgrenze des wenig duktilen Werkstoffes (Festigkeitsklasse 10.9).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kontaktstatus am Bolzen

 

3.2 Kopfpunkt

FE-Modell des Kopfpunktes

Der betrachtete Kopfknotenpunkt wurde mit Tetraederelementen modelliert.

Als maßgebender Lastfall wurde der einseitige Membranausfall untersucht. Dabei war fraglich, ob eine ausreichende Tragsicherheit auch bei einem Spalt von 15 mm zwischen den Gelenkteilen gegeben sei.

 

 

 

 

 

 

 

 

Vergleichsspannung in N/mm²

Im Gegensatz zum Fußpunkt bilden sich größere hoch beanspruchte Bereiche aus.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vergleichsspannung

Auch die Beanspruchung des Bolzens, unter Berücksichtigung der infolge des mehrachsigen Spannungszustandes reduzierten Vergleichsspannungen, liegt über dem Bemessungswertes der Streckgrenze und gewährleistet daher keine ausreichende Tragfähigkeit der Konstruktion bei einseitigem Membranausfall. Ein Versagen des Knotens ist nicht auszuschließen.

 

 

 

 

 

 

 

 

Kontaktstatus, Spalt 5 mm

Reduziert man den Spalt zwischen den Gelenkteilen, werden die örtlichen Spannungsspitzen deutlich abgebaut. Der Bolzen gibt nun seine Beanspruchungen an mehreren Stellen über Kontaktpressung ab (siehe rechtes Bild).