Dämpfer für Olympia – und das ist auch gut so

Von: Thorsten Karbach
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epa04045776 (HANDOUT) The handout photo released by CNES/Astrium Services/Spot Image on 28 January 2014 shows a satellite picture by Airbus Defence and Space taken in January 2014 and depicting Russian bathing location Sochi with the Olympic Park with its venues for the Olympic Games in 2014 at the Black Sea in Sochi, Russia. The Olympic Winter Games of 2014 take place in Sochi from 07 until 23 February 2014. CNES/Astrium Services/Spot Image/dpa EPA/CNES/Astrium Services/Spo ATTENTION: For editorial use only; use only in connection with the covering of the meeting. Mandatory credit: Siemens AG/dpa.) +++(c) dpa - Bildfunk+++
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epa04041156 View of the Olympic cauldron at the Olympic Park in Sochi, Russia, 25 January 2014. The Olympic Winter Games 2014 in Sochi run from 07 to 23 February 2014. EPA/SERGEI ILNITSKY +++(c) dpa - Bildfunk+++
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Zwischenzeitlich sah es düster aus für die olympische Fackel: Die schlanke Form hätte unkontrollierbar ins Schwingen kommen können, wären nicht noch Dämpfer eingebaut worden. Foto: Andreas Steindl (3), dpa (3)

Aachen. Frank Kemper war natürlich Feuer und Flamme. Die Olympische Fackel von Sotschi hatte sich für die russischen Planer im letzten Jahr zum sprichwörtlich heißen Eisen entwickelt. Denn für das spektakuläre und vor allem spektakulär schlanke Bauwerk im Zentrum der Wettkampfstätten am Schwarzen Meer musste zwischenzeitlich befürchtet werden, dass es den pfeifenden Winden nicht stand halten könnte.

Im Windkanal des Lehrstuhls für Stahlbau und Leichtmetallbau der RWTH Aachen konnte Kemper dies dann sogar bestätigen – und eine Lösung erarbeiten: Dämpfer sorgen für die erforderliche Sicherheit, wenn das olympische Feuer am Ende der riesigen Fackel am 7. Februar entzündet wird.

Im Aachener Windkanal haben die Experten vom Lehrstuhl für Stahlbau und Leichtmetallbau schon eine ganze Reihe besonderer Bauwerke als Modelle auf windbedingte Schwingungen geprüft: die Fußballstadien in Hannover und Mönchengladbach, Hochhäuser, die einander am Persischen Golf überragen und Brücken aus aller Welt. Sie haben alle technischen Register gezogen, der sogenannte Grenzschichtwindkanal simuliert sogar die Turbulenzen, welche Häuser, Bäume und Böden in der Wirklichkeit erzeugen. Platten und Holzklötzchen erzeugen ein natürliches Windprofil. „Der natürliche Wind ist nicht konstant, er verändert sich und damit auch die Lasten, die auf Bauwerke wirken“, erklärt der RWTH-Experte. Mit Nebel, wie ihn jeder Discogänger von der Tanzfläche kennt, und Laser werden diese Wirbelungen sichtbar.

Letztlich kommen so bei jedem Gebäude die Probleme ans Licht. Im Windkanal kann gezeigt werden, wie sehr Brücken schwingen und Hochhäuser in den obersten Etagen wanken können. Aus der Ruhe bringt das die Forscher nicht. Solche Tests gibt es regelmäßig. Aber den Turm, auf dem am Ende letztlich bis zum 23. Februar das olympische Feuer brennen wird, so etwas hatten sie in Aachen noch nie geprüft. Dafür sorgte die Firma Kalzip.

Das Unternehmen aus Koblenz hatte den Auftrag, die sogenannten Composite Paneelen, die geformten Bleche der Verkleidung des Turmes, der mitten auf der Medals Plaza errichtet wird, zu liefern. Es sind Bleche an der Grenze des Möglichen. Und bei Kalzip wussten sie, welche Probleme mit der komplexen Fassadenverkleidung montiert werden würden. Ein russisches Institut hatte vorab bereits darauf hingewiesen, dass das Monument bei starkem Wind – und der weht an der Schwarzmeerküste oft – derart ins Schwingen gebracht werden könnte, dass es in seiner Standfestigkeit erschüttert werde. Gerade bei schlanken Bauwerken besteht diese Gefahr immer. Und die olympische Fackel ist ein besonders schlankes Bauwerk mit einer schwierigen geometrischen Form.

Während in Russland sogar diskutiert wurde, auf die Verkleidung – auf Kosten der eleganten Optik – zu verzichten, suchte Kalzip die Hilfe an der RWTH in Aachen. Die Stahlfachwerkkonstruktion wurde in Sotschi bereits montiert. Mit einem 3D-Drucker schuf Kemper in Aachen ein Modell der Fackel im Maßstab 1:100. Brennend interessierte alle Seiten, wie die Winde denn nun tatsächlich wirken würden. Dafür wurden kleine Löcher gebohrt, Schläuche montiert und alle erdenklichen Wirkungen im Windkanal gemessen. Kann das Monument mehrere Meter schwingen, so sehr, dass es bedrohlich wird?

Ja, Kemper fand genau das heraus, Experten sprechen in solchen Fällen vom sogenannten Galloping. Es gibt Videos im Internet, die zeigen eine Brücke in den USA die stärker und stärker ins Schaukeln kommt bis es zum Kollaps kommt – und sie einstürzt. Stoppen lässt sich ein solcher Prozess nicht mehr. Und an der olympischen Fackel könnte er bereits bei geringen Windgeschwindigkeiten von rund 40 Stundenkilometern auftreten.

Er muss vorab verhindert werden. Und genau das war Kempers Ziel. „Es bestand akuter Handlungsbedarf“, erklärt er. Kemper stellte daraufhin fest, wo Dämpfer – in etwa vergleichbar mit Stoßdämpfern in Autos - die charakteristische Gestaltung retten könnten. Aufkommende Schwingungen werden durch die Dämpfer gebremst. „Wir haben mit dieser Technik eine recht große Erfahrung, zahlreiche Brücken und Industrieschornsteine wurden in den vergangenen Jahren mit Dämpfern ausgerüstet, die von uns berechnet und zum Teil sogar technisch entwickelt wurden. Damit konnten wir die russischen Auftraggeber überzeugen“, erzählt er – Baustellen hatten die ohnehin genug. Kritik an den Bedingungen, unter denen vor Ort die Stadien entstanden, wurde immer lauter.

Während in Aachen die kleine Fackel weiter untersucht wurde – der Windkanal kann Windgeschwindigkeiten von bis zu 120 Stundenkilometern erzeugen -, wurde die große Fackel in Sotschi dann eben doch noch wie geplant gebaut. Die Zeit drängte: Kaum ein halbes Jahr vor der Eröffnungsfeier begannen die Experimente. „Wir waren in der Pflicht, auch eine schnelle Lösung zu erarbeiten“, erklärt Kemper. Sozusagen in Windeseile.

Zwei Mal war der RWTH-Wissenschaftler vor Ort in Sotschi. Beim ersten Mal prüfte er die Berechnungsannahmen aus dem Labor. Es regnete heftig, der Wind pfiff, doch die Berechnungen stimmten, und die Minen der Organisatoren hellten sich langsam aber sicher auf. Beim zweiten Mal wurden die drei dynamischen Schwingungsdämpfer, produziert von einer Münchener Firma, in Position gebracht. 600 Kilogramm Masse bringt jeder Dämpfer auf die Waage. Feineinstellungen folgten, die Schwingungen wurden gemessen – ohne Auffälligkeiten. Alles lief glatt, die Fassade glänzt seitdem in der Sonne. „Das ist schon ein unglaubliches Areal, das dort entstanden ist“, findet Kemper. „Das wird im TV alles perfekt aussehen.“

Natürlich wird er sich das anschauen. Bei der Eröffnungsfeier wird sein Blick logischerweise auf das olympische Feuer gerichtet. „Und vorher werde ich mir die Windprognosen anschauen“, sagt er und lacht. Feuer und Flamme für Olympia ist er auf jeden Fall.

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