A dániai Aarhus új, 24 000 férőhelyes stadionja a mérnöki precizitás és az építészeti formálás különleges találkozása. A Dánia második legnagyobb városában épülő létesítményt a környező Marselisborg-erdő ihlette, ezért az „Erdő Arénája” néven is emlegetik. Meghatározó látványelemei a fehér, előregyártott vasbeton oszlopok, amelyek fatörzsekre emlékeztetve szerkezeti koronát alkotnak a stadion körül. Az ambiciózus építészeti koncepció és az összetett tartószerkezeti követelmények támogatásához a Sweco a FEM-Design szoftvert használta az acél tartók és az előregyártott oszlopok fejlett statikai analíziséhez.
1. ábra – Az új Aarhus Stadion látványterve. Kép: ZHA Architects
A projekt rövid áttekintése
Az új Aarhus Stadion meghatározó sportlétesítmény, amelyet úgy terveztek, hogy szervesen illeszkedjen természetes környezetéhez, miközben nagy befogadóképességet és magas műszaki teljesítményt biztosít.
A projekt fő szereplői:
- ZHA Architects – vezető építészet
- Tredje Natur – tájépítészet
- Sweco – többszakági mérnöki tervezés: tartószerkezet, szélvizsgálat, akusztika, klíma, épületgépészet, fenntarthatóság, építészet, tűzvédelem és geotechnika
A tartószerkezeti kialakítás vasbeton és acél rendszereket ötvöz, amelyek a nagy konzolos tetőszerkezetet, a lelátószinteket és az összetett homlokzati rendszert támasztják alá. A koncepció központi elemei az építészetileg hangsúlyos, ugyanakkor szerkezetileg kulcsfontosságú előregyártott oszlopok és a nagy fesztávú acél tetőtartók.
2. ábra – Az új Aarhus Stadion látványterve. Kép: ZHA Architects.
Előregyártott vasbeton oszlopok tervezése FEM-Design-nal
Szerkezeti szerep és modellezési megközelítés
A stadion előregyártott vasbeton oszlopai az épület legkarakteresebb elemei közé tartoznak. Esztétikai szerepük mellett jelentős tartószerkezeti feladatot is ellátnak:
- megtámasztják a konzolos tetőszerkezetet,
- viselik a lelátókról érkező jelentős terheket,
- rögzítik a homlokzati rendszert.
3. ábra – Az új Aarhus Stadion szerkezete. Kép: Sweco.
4. ábra – Egy szerkezeti szakasz felépítése. Kép: Sweco.
Az oszlopok összetett viselkedésének pontos leírásához a Sweco részletes végeselemes modellt készített FEM-Design-ban. A modellben gondosan figyelembe vették:
- a valósághű geometriát,
- a kapcsolatok merevségét és viselkedését,
- a szerkezeti elemek közötti teherátadást.
Nemlineáris analízis és vasalásoptimalizálás
A FEM-Design nemlineáris analízise lehetővé tette, hogy a mérnökcsapat:
- vizsgálja a feszültségeloszlást az összetett geometriájú oszlopokban,
- azonosítsa a kritikus feszültségkoncentrációkat,
- elemezze a teherátadást az összetett terhelési esetekben.
A vasaláskiosztás optimalizálásához számos keresztmetszet változatot vizsgáltak. Ez lehetővé tette, hogy a mérnökök:
- igazolják a szabványi megfelelést,/li>
- csökkentsék az anyagfelhasználást,
- megőrizzék az építészeti koncepció integritását.
Stabilitás és másodrendű hatások
A stabilitásvizsgálatokhoz is FEM-Design szoftvert használtak, többek között az alábbi feladatoknál:
- kritikus kihajlási hosszok meghatározása,
- másodrendű, P–Δ hatások figyelembevétele,
- Eurocode szerinti követelmények ellenőrzése.
Ezek a vizsgálatok biztosították, hogy az oszlopok biztonságosan és hatékonyan működjenek az összetett terhelési viszonyokra.
5. ábra – Stabilitásvizsgálat FEM-Design-ban. Kép: Sweco.
Acél lemeztartók ellenőrzése FEM-Design-nal
Fejlett modellezés FEM-Design-ban
A tetőtartók rúd-héj modellként készültek el, ami lehetővé tette a geometria, a merevségi viszonyok, a kihajlási viselkedés és a feszültségeloszlás részletes vizsgálatát FEM-Design-ban.
A tetőszerkezet eredeti koncepciójában a főtartók rácsos tartóként szerepeltek. A tervezés során azonban több jelentős kihívás merült fel: nagy lehajlások jelentkeztek, a tető konzolos kinyúlása 1,5 méterrel megnőtt, az északi lelátónál pedig a VIP-helyiségek feletti beépítés miatt csökkenteni kellett a tartómagasságot.
6. ábra – Tartókialakítás. Kép: Sweco.
A fenti okok miatt az alábbi módosításokra volt szükség:
- A keleti, déli és nyugati oldalon lévő rácsos tartók hosszának körülbelül egyharmadát változó keresztmetszetű lemeztartóval váltották ki.
- Az északi lelátó szerkezeti kialakítása teljesen megváltozott. Itt két változó keresztmetszetű lemeztartót vezettek be: az egyik alátámasztó, a másik konzolos szerepet kapott.
Mérnöki kihívás: változó keresztmetszetek
Az acél tetőszerkezet egyik legfontosabb kihívását a hegesztett, változó keresztmetszetű lemeztartók jelentették. Ezek nem illeszkednek közvetlenül azokhoz a szokásos Eurocode ellenőrzési eljárásokhoz, amelyeket jellemzően állandó keresztmetszetű elemekre dolgoztak ki.
Az „Általános módszer” alkalmazása
A probléma kezeléséhez a Sweco az általános módszert alkalmazta, amelyhez az alábbi paraméterek pontos meghatározására volt szükség:
- αcr – kritikus teherszorzó lineáris kihajlásvizsgálat alapján
- αult – képlékenyedéshez tartozó teherbírási teherszorzó
Ezeknek az értékeknek a pontos meghatározása alapvető a szerkezeti stabilitás értékeléséhez.
7. ábra – Tartókialakítás. Kép: Sweco.
A szoftver automatikusan azonosította a kritikus keresztmetszeteket a maximális von Mises-feszültségek alapján, meghatározta a mértékadó kihajlási módokat, és kiemelte a legalacsonyabb αcr értékeket.
Ez az automatizmus jelentősen javította a tervezési folyamat hatékonyságát, növelte a szerkezeti ellenőrzések megbízhatóságát, és biztonságot adott az összetett, nem szokványos szerkezeti elemek méretezésénél.
8–9. ábra – Kihajlási mód és von Mises-feszültségek. Kép: Sweco.
Fő mérnöki kihívások
- Az előregyártott oszlopok összetett geometriája részletes nemlineáris analízist igényelt a valósághű feszültségeloszlás meghatározásához.
- Az építészeti és tartószerkezeti szempontok szoros összekapcsolása nagy pontosságot követelt a kapcsolatok és teherátadások modellezésében.
- A változó keresztmetszetű acélelemek speciális stabilitásellenőrzési módszerek alkalmazását tették szükségessé.
- A több modellből származó nagy adatmennyiség kezelése megbízható munkafolyamatokat és hatékony adatátadást kívánt.
- A másodrendű hatásokat és a kihajlást mind a vasbeton, mind az acélszerkezetek esetében részletesen vizsgálni kellett.
10. ábra – Lemeztartók maximális hajlítónyomatéka. Kép: Sweco.
11. ábra – Lemeztartó-kapcsolatok vázlatai. Kép: Sweco.
12. ábra – Északi lelátó – használhatósági határállapot: lehajlásellenőrzés a kapcsolatok merevségének figyelembevételével. Kép: Sweco.
13. ábra – Acél lemeztartók gyártása. Képek: Sweco.
Miért választotta a Sweco a FEM-Design szoftvert az összetett statikai analízishez?
A FEM-Design központi szerepet játszott a projektben, mivel egységes környezetben tudta kezelni a vasbeton és acélszerkezetek tervezését. A legfontosabb előnyök:
- fejlett nemlineáris analízis szabálytalan geometriákhoz,
- integrált stabilitás- és kihajlásvizsgálati eszközök,
- összetett teherátadások hatékony értékelése,
- kritikus tervezési helyzetek automatikus azonosítása,
- nagy méretű, adatigényes modellek kezelése,
- beépített dokumentációkészítés.
Az összes jelentés – öt darab, egyenként körülbelül 200 oldalas dokumentáció – teljes egészében a FEM-Design dokumentációs moduljában készült, és közvetlenül a szoftverből nyomtatták.
14. ábra – Dokumentáció FEM-Design-ban. Kép: Sweco.
A FEM-Design hatása a munkafolyamatra
- Hatékony tervezési iteráció: a gyors analízis lehetővé tette, hogy a mérnökök több változatot is megvizsgáljanak, és rövid idő alatt finomítsák a megoldásokat.
- Valósághű szerkezeti viselkedés: a geometria, a kapcsolatok és az anyagok részletes modellezése pontosabb képet adott a szerkezet tényleges működéséről.
- Átláthatóbb ellenőrzési folyamat: a kritikus feszültségek és kihajlási módok automatikus azonosítása csökkentette a manuális munkát.
- Integrált dokumentáció: minden jelentés közvetlenül a FEM-Design-ban készült, ami következetesebb dokumentációt és egyszerűbb frissítést tett lehetővé.
- Jobb szakági együttműködés: a platform támogatta a különböző szerkezeti rendszerek és mérnöki szakterületek közötti koordinációt.
Ügyfélvisszajelzések
„A FEM-Design használata az acél tetőszerkezet tervezésénél nagyon felhasználóbarát élményt nyújtott. A sokoldalú acélméretezési modul mellett – beleértve a tűzhatás alatti ellenőrzést is – különösen értékesnek tartom az integrált dokumentációkészítési lehetőségeket.
Az öt darab, egyenként körülbelül 200 oldalas dokumentációt közvetlenül a FEM-Design-ból generáltuk. Ez különösen hasznosnak bizonyult, amikor a tervmódosítások után frissíteni kellett a dokumentációt, mivel a folyamat így hatékony és következetes maradt.” — Michał Paulewicz, tartószerkezeti tervező / csapatvezető, Sweco
„A FEM-Design segítségével pontos képet kaptunk a meglehetősen szokatlan alakú főoszlopok feszültségeloszlásáról, és szabványoknak megfelelő vasalási kiosztást tudtunk készíteni. A szoftver megkönnyítette a különböző modellek közötti adatátvitelt is, például a reakciók és igénybevételek átvételét egyik modellből a másikba.”— Martin Hilberg Rahbek, tartószerkezeti tervező, Sweco
Helyszíni képek, 2026 júniusából
Ügyfélbemutató
A Sweco Európa egyik vezető mérnöki és építészeti tanácsadó vállalata. Épületekhez és infrastrukturális beruházásokhoz nyújt tervezési és tanácsadási szolgáltatásokat, kiemelt figyelmet fordítva a fenntartható megoldásokra. Összetett projektjeiben több szakterület tudását és korszerű digitális eszközöket kapcsol össze.
Acél tartók és előregyártott vasbeton oszlopok statikai analízise FEM-Design-nal
A FEM‑Design magabiztos alapot adott a Sweco mérnökeinek az acél tartók és előregyártott vasbeton oszlopok fejlett statikai analíziséhez. A szoftver egy környezetben kezelte az összetett geometriákat, a teherátadást és a stabilitásvizsgálatokat. A nemlineáris oszlopviselkedéstől a változó keresztmetszetű acéltartók kihajlási és feszültségvizsgálatáig a FEM-Design pontos eredményeket és optimalizált megoldásokat támogatott, anélkül hogy feleslegesen bonyolította volna a munkafolyamatot.
