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Der elliptische Platz – das „Forum“ des Sony Centers – ist das Herzstück des Sanierungsprojektes am Potsdamer Platz. Es wird von einem beeindruckenden und innovativen Dach gekrönt.
Arup erbrachte Leistungen der Tragwerksplanung und der Umwelttechnik für das Forum. Darüber hinaus hat Arup die Planung der Tragwerke für drei weitere Gebäude am Potsdamer durchgeführt.
Das Dach des Forums hat die Verlängerung der Nutzung des Platzes bei allen Wetterbedingungen zum Ziel. Der Raum, der sich unterhalb des Daches befindet ist nicht klimatisiert. Dadurch ergaben sich besondere Anforderungen an Belüftung und Tageslicht, die von der städtischen Bauabteilung auferlegt wurden.
Dach
Dem Architekten Helmut Jahn war es wichtig, dass das Dach den Platz wie einen Regenschirm überdeckt. Das Forum sollte weder geschlossen sein, noch sollte es dem Benutzer ein Freiluft-Erlebnis vorenthalten.
Die außergewöhnliche Glas-Membran-Dachkonstruktion ruht auf einem rund 500t schweren Ringanker. Die Konstruktion, die unter abwechselnder Verwendung von Glas und Membranen an einer Kabelstruktur befestigt ist, überspannt 102m. Strukturell ähnelt das Dach einem Fahrradrad in einer horizontalen Position, das mit einer hängenden und zentrierten 42m langen Fahrwerkswelle die Schaffung eines stützenfreien Platzes erreicht.
Im Vorfeld der Detailplanung des Daches führte Arup eine Umweltstudie durch, bei der Windkanaltests, dynamische thermische Modelle und Analysen numerischer Strömungssimulationen eingesetzt wurden, um die Behaglichkeit innerhalb des Forums zu beurteilen.
Das Forum Dach ist einzigartig sowohl in seinem außergewöhnlichen Design, dem urbanen Kontext, der Größe als auch in seiner baulichen Verwendung der vielfältigen Materialien.
Tageslicht-Studie
Arup führt eine Tageslicht-Studie mit Hilfe von Computersimulationen durch. Das Berliner Bauamt verlangte strenge technische Beweise dafür, dass das Forum-Dach die hohen deutschen Tageslichtanforderungen erfüllt, die für die vielen, den Platz umsäumenden Büros und Wohnungen gelten.
Die Herausforderung bestand darin, den komplexen Durchgang des Tageslichts durch das Dach und dessen Rückstrahlung in die Büros und Wohnungen zu modellieren. Tageslichtwerte einzelner Räume mussten prognostiziert und mit den gesetzlichen Vorgaben verglichen werden.
Arup meisterte diese große Herausforderung durch den Einsatz innovativer Ray-Tracing-Verfahren (computergestützte Simulation von Räumen und Bereichen), die zusätzlich zu unserem Tageslichtdesign-Expertenwissen zum Tragen kamen.
Unsere Ingenieure entwickelten eine Methode, die die Helligkeit in ausgewählten Beispielräumen bestimmte und dadurch Rückschlüsse auf die Lichtbedingungen aller anderen Räumen der Gebäude ermöglichte.
Es wurde eine sehr detaillierte 3D-Computersimulation generiert, die die komplexe Geometrie des Daches beinhaltete und sowohl den physikalisch präzisen Durchgang der Lichtstrahlen durch das Dach als auch deren Lichtreflektion auf die Gebäudefassaden beinhaltete.
Das Tragsystem
Ein durchgehender Ringanker wurde entlang der Kante eines geneigten Schnitts durch einen hyperbolischen Kegel angeordnet, der einer Felge im Laufrad eines Fahrrades ähnelt.
Die beiden oberen Kabel des dreiseitigen Ringankers folgen der Oberfläche des hyperbolischen Kegels. Der ringförmige Träger ist im Grundriss elliptisch und verfügt über eine Spannweite von 102 Metern in der Hauptachse und 78 Metern in der Nebenachse.
Der 42,5m lange Ringanker wurde in einer geneigten Achse im Rad angeordnet. Zwei sternförmige Kabelschichten verbinden die Ober- und die Unterseite des Stützbalkens mit dem Ringanker. Der obere Teil der Kabel erzeugt durch seine abwechselnde Anordnung von höher und niedriger liegenden Kabeln die gefaltete Oberfläche des Daches. Die untere Schicht der Kabel, die mit der Mittelstütze verbunden ist, formt den unteren Endpunkt oberhalb des Forums.
Das ganze System wurde vorgespannt, um die Oberfläche, die aus Kabeln, Glas und Membranen besteht, zu stabilisieren. Der Ringanker ist vertikal an sieben Punkten auf den das Forum umsäumenden Gebäudedächern befestigt. Horizontal wurde die Tragkonstruktion strukturell begrenzt, um jegliche Kräfte, die vom Dach auf die Gebäude und umgekehrt wirken könnten, zu unterbinden.
Arup erbrachte Leistungen der Tragwerksplanung und der Umwelttechnik und führte Windkanalmessungen, numerische Strömungssimulationen mit dynamischen Analysen und Tageslichtstudien durch.
