Mit einem Konzept, das den Stadionbau revolutionieren sollte, gewann das Team um Architekt Günther Behnisch 1967 gemeinsam mit Jürgen Joedicke den Ideenwettbewerb für das Olympiagelände. Die Leitidee der „Olympischen Spiele im Grünen und der kurzen Wege“ verschmolz mit dem Anspruch, etwas „Jugendliches, Fröhliches und Beschwingtes“ zu schaffen. Als Gegenentwurf zu monumentalen Baukörpern wie dem Berliner Olympiastadion entwarfen sie eine fließende „Nicht-Architektur“, in der die Stadien und Hallen elegant in die Geländemulden eingebettet wurden und teilweise unter der Erdoberfläche verschwanden. Zum weithin sichtbaren Wahrzeichen der bayerischen Landeshauptstadt wurde das über alle drei Arenen gespannte, 74.800 Quadratmeter umfassende Zeltdach, das uns mit seiner Leichtigkeit und Eleganz bis zum heutigen Tag in seinen Bann zieht. 

Trotz der Auszeichnung mit dem ersten Platz, hatte das Preisgericht erhebliche Zweifel, ob die Zeltdachkonstruktion als Dauerbauwerk ausgeführt werden könne. Das Team um Behnisch stand jetzt vor der Aufgabe, die Konstruktion betriebssicher und dauerhaft zu gestalten. Es gelang, Frei Otto, den Pionier des Leichtbaus, für die Tragwerksplanung zu gewinnen. Er hatte den deutschen Pavillon für die „Expo 67“ in Montreal, der als Vorbild für die Zeltdachkonstruktion in München diente, entworfen. 

Die gesamte Seilnetzkonstruktion steht unter konstanter Zugspannung

Dabei gab es zwei wesentliche Herausforderungen: Die exakte Krümmung der sattelförmigen Membranflächen sowie die sichere Ableitung der Lasten, da die gesamte Seilnetzkonstruktion unter konstanter Zugspannung steht. Für die geometrische Berechnung der hochkomplexen Dachkonstruktion kam erstmals in großem Stil ein Computerprogramm auf Basis der numerischen Element-Methode (FEM) zum Einsatz.

Im Unterschied zu klassischen Zeltdächern reicht die Dachhaut nicht bis zu den Mastspitzen. Das Flächentragwerk, bestehend aus entgegengesetzt konkav-konvex eingespannten Trag- und Spannseilen sowie den dazwischenliegenden Seilnetzflächen, nimmt die Lasten der Dachhaut auf und leitet sie in das 440 Meter lange Hauptseil am vorderen Dachrand. Dieses überträgt die enormen Zugkräfte von fast 50 Meganewton auf bis zu 81 Meter hohe Pylone hinter dem Stadion. Diese Konstruktion hat einen weiteren Vorteil: Sie ermöglicht die freie Sicht von der Haupttribüne, da die Dachlast nicht über Stützen abgeleitet werden muss. 

Stump-Duplex-Anker erhält als erster Daueranker eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung 

Neben den Schwergewichtsfundamenten kamen Verpressanker zum Einsatz. Als weitere Fundamentart wurden nach eingehender Prüfung verschiedener Optionen Erdankerblöcke mit dem Dauer-Verpressanker System „Stump-Duplex“ vom Bayerischen Staatsministerium des Innern zugelassen – mit der Einschränkung, dass der Daueranker ausschließlich für die Aufnahme formgebender Zugbelastungen verwendet wird. Daueranker dienen der dauerhaften Sicherung von Böschungen und Geländesprüngen. Daher gelten besonders hohe Anforderungen an die Haltbarkeit des Traggliedes und die fachgerechte Ausführung. Neben dem Schutz beim Transport und Einbau ist vor allem eine sorgfältige Korrosionsschutzmaßnahme am Ankerkopf entscheidend. Mit der ersten allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung für den Duplex-Anker im Jahr 1969 übernahm Stump eine Vorreiterrolle und setzte neue Standards für Qualität und Sicherheit im deutschen Bauwesen.

Der von der Münchner Stump Bohr GmbH entwickelte Druckrohranker war zu jener Zeit erst seit zehn Jahren verfügbar und wurde nicht nur temporär während der Bauphase, sondern als dauerhafter Bestandteil der Konstruktion eingesetzt – eine durchaus mutige Entscheidung. Ausschlaggebend waren zwei Faktoren: Erstens galt der aufwendige Korrosionsschutz als technisch ausgereift und zuverlässig. Zweitens erwies sich die Kraftübertragung über das Druckrohr auf den Verpresskörper und den Baugrund unter schwierigen Bodenverhältnissen als besonders vorteilhaft. Der Anker überträgt die Vorspannkraft auf die tragfähige Bodenschicht und besteht aus Ankerkopf, freier Stahllänge sowie der Krafteintragungslänge (Verpresskörper).

Daueranker sind wirtschaftlicher und ressourcenschonender als Schwergewichtsfundamente

Die Duplex-Ausführung ist von wesentlicher Bedeutung für die lange Lebenszeit der Daueranker. Da die Krafteintragungsstrecke vollständig unter Druck gehalten wird, können im Verpresskörper keine Zugrisse auftreten. Zugleich wird das Zugglied über seine gesamte Länge wirksam gegen Korrosion geschützt – eine unabdingbare Voraussetzung für die Zulassung als Daueranker.

Christian Rinke, Geschäftsführer der PORR Spezialtiefbau GmbH, in der die Stump Bohr GmbH und deren Nachfolgefirmen aufgegangen sind, sagt: „Die Stump-Duplex-Anker sind die unsichtbaren Helden des Olympiastadions. Ohne sie hätte man diese weitgespannte Dachstruktur nicht so wirtschaftlich und ressourcenschonend realisieren können. Ein Beispiel dafür ist die enorme Menge Beton, die durch ihren Einsatz anstelle der damals üblichen Schwergewichtsfundamente eingespart wurde.“

Installation und Verankerung

Zunächst wurden Stahlbetonfundamente (die sogenannten Erdankerblöcke) zur Überleitung der Seilzugkräfte auf die Ankerstähle hergestellt. Über maß- und neigungsgerecht eingebaute Aussparungsrohre wurden die Bohrrohre abgeteuft. Nach Erreichen der Endtiefe wurden die Bohrungen gespült, mit einer Suspension aus Zementgefüllt und die vormontierten „Stump-Duplex“-Daueranker in die Bohrungen eingeführt. Nach dem Ziehen der Verrohrung bis zum Ende der Krafteintragungsstrecke wurde die Zementschlämme unter hohem Druck verpresst. 

Die Ankerköpfe liegen in Aussparungen innerhalb des Fundaments, sodass sie jederzeit für Prüfungen zugänglich sind. Bei der ersten Prüfung wurde der Anker zunächst auf das 1,5-fache der berechneten Gebrauchslast von 0,36 MN vorgespannt. Nach dem Ablassen auf null wurde die Ankerkraft schließlich auf 0,36 Meganewton festgelegt. Die Seile der Netzabspannung wurden erst nach dem Vorspannen der Anker in das Fundament eingeführt und während des Aufziehens der Seilnetzkonstruktion auf die erforderliche Zugkraft gespannt.

Im Rahmen des Bauprojekts wurden insgesamt 474 Druckrohranker mit einer Gesamtlänge von rund 8.000 Laufmetern bei 38 Fundamenten verbaut. Je nach Standort und Belastungsanforderungen variierte die Länge der Einzelanker zwischen 13 und 22 Metern. Die Anzahl der pro Fundament installierten Anker wurde entsprechend der zu erwartenden Belastung bemessen und bewegte sich zwischen 8 und 26 Stück. Das Verankerungssystem ist für eine Gesamtseilkraft von 1,54 MN. Die Konstruktion war so konzipiert, dass sie selbst bei einer 10-prozentigen Erhöhung der Seilzugkraft noch innerhalb der zulässigen Ankergebrauchslast bleibt. Auch die Tragfähigkeit der einzelnen Fundamente ist beeindruckend: Abhängig von ihrer Ausführung können sie Seilzugkräfte zwischen rund 2,84 und 9,31 Meganewton sicher aufnehmen.

Rinke sagt abschließend: „Der Einsatz der ‚Stump-Duplex‘-Daueranker im Münchner Olympiastadion trug entscheidend dazu bei, die Vision der Zeltdachkonstruktion als Dauerbauwerk Wirklichkeit werden zu lassen. Sie sind ein Beispiel dafür, wie sehr der Erfolg spektakulärer Architektur von der Lösung scheinbar nebensächlicher, aber technologisch entscheidender Details abhängt. Dass diese 474 Anker nach über 50 Jahren noch immer zuverlässig ihren Dienst tun, beweist ihre außerordentliche Qualität und verhinderte mehrfache Sanierungszyklen mit entsprechendem Material- und Energieverbrauch. Die in den Dauerankern gebundene graue Energie blieb dadurch erhalten, während die Investitionskosten sich über die Jahrzehnte hinweg vielfach amortisiert haben. Gleichzeitig ermöglicht das ingenieurtechnisch ausgereifte Fundament den Erhalt eines architektonischen Wahrzeichens, das längst zum identitätsstiftenden Symbol für München geworden ist. Der ‚Olympiaanker‘ verkörpert damit in besonderer Weise den Grundgedanken nachhaltigen Bauens: langlebige Lösungen zu schaffen, die ökologische, wirtschaftliche und kulturelle Werte über Generationen hinweg bewahren.“