Freigeformtes Holzdach für Technisches Museum in Stockholm

Anforderung:

Bau einer wissenschaftlichen Erlebnis-Arena in Holzbauweise für ein Museum

Lösung:

Freigeformtes, stützenfreies Holzdach als Gitterschalen-Konstruktion mit kreuzweise angeordneten LVL-Stäben

Entworfen wurde die freigeformte Überdachung vom schwedischen Architektenpaar Elding Oscarson in Zusammenarbeit mit dem norwegischen Bauingenieur Florian Kosche. Der identitätsstiftende Entwurf ging aus einem Architekturwettbewerb als Sieger hervor.

Bahnbrechendes Holzdesign

Mit einer kraftvollen Wölbung verbindet ein freigeformtes Holzdach die Innen- und Außenbereiche des Technischen Museums und schafft einen spektakulären Innenraum. Die stützenfreie Dachgeometrie überspannt dabei eine Fläche von 25 x 48 Metern. Basis der »Main Roof« genannten Freiform-Konstruktion ist ein Rastersystem aus LVL-Balken.

Im Inneren der freiüberdachten Erlebnis-Arena befindet sich der eigentliche »Wisdome Stockholm«: ein halbkugelförmiges Kuppel-Theater mit einem Durchmesser von fast 22 Metern und rund zwölf Metern Höhe, das ein 3D-Kino mit 100 Sitzplätzen beherbergt. In seinem Inneren werden die Besucher von 360-Grad-3D-Projektionen vollständig umhüllt – hochmoderne Visualisierungstechniken schaffen hier Möglichkeiten für ein völlig neues Erleben von Technik und Wissenschaft. Die Kuppelschale ist aus Brettsperrholz gefertigt.

Freiform parametrisch geplant

Meilenstein für klimagerechtes Bauen

Das Bauen mit Holz – vor allem mit den beiden Holzwerkstoffen Brettsperrholz (CLT, Cross Laminated Timber) und Furnierschichtholz (LVL, Laminated Veneer Lumber) – war eine der Vorgaben im Architektenwettbewerb.

Einer der Hauptpartner des Wisdome-Projekts ist Stora Enso, eines der größten Forstunternehmen der Welt mit Hauptsitz in Finnland, das auch das gesamte Holzmaterial für das Projekt zur Verfügung stellt. Damit soll das Vorzeige-Objekt in Stockholm ein Meilenstein für nachhaltiges und klimagerechtes Bauen werden und technische Innovationen beim Bauen mit Holz vorantreiben. 

Holzdach-Tragwerk aus 20 km LVL-Plattenstreifen

Für die plangerechte Umsetzung des ambitionierten Projekts sorgen die Schweizer Holzbauspezialisten von Blumer Lehmann. Gemeinsam mit ihren Partnern aus vorangegangenen Freiform-Projekten – den Holzbau-Ingenieuren von SJB Kempter Fitze sowie den parametrischen Planern von Design-to-Production – haben sie die Planung und Detaillierung der hochkomplexen Dachkonstruktion übernommen.

„Unsere Aufgabe war es vor allem, ein Tragwerkskonzept zu erarbeiten, mit dem sich das gewünschte Architekturdesign umsetzen ließ“, erklärt Martin Looser-Frey, Bereichsleiter Free Form bei Blumer Lehmann.

Die Holzbau-Ingenieure von SJB Kempter Fitze entschieden sich bei der Dachkonstruktion des »Main Roofs« für eine Gitterschalen-Konstruktion mit kreuzweise angeordneten LVL-Stäben. Es besteht aus Trägern, die mit formschlüssigen Dübelverbindungen zu einem doppelt gekrümmten Gitterrost zusammengesetzt werden, berechnet mithilfe modernster Planungstools.

Getragen wird die unterschiedlich stark gewölbte Dachkonstruktion am Rand von 24 massiven Stützen, die aus blockverleimtem LVL in der Größe 60 x 80 bzw. 60 x 60 Zentimetern bestehen. Die Stützen werden dort biegesteif mit dem circa 1,20 Meter hohen Betonsockel verbunden. Um die horizontale Deformation des Dachtragwerks zu begrenzen, werden Spannstäbe in die Holzstützen integriert, auf die nach der Montage eine beträchtliche Vorspannkraft aufgebracht wird. Auf den Stützenköpfen ist ein massiver Randträger angeordnet, der die Freiformkonstruktion umlaufend auf allen Seiten umschließt.

Moschee in Holzbauweise gewinnt Publikumspreis

1:1-Modellaufbau für die Dachkonstruktion

Zwei Mock-ups lieferten die erforderlichen Informationen für die Bauweise. „Damit konnten wir die Bauherrschaft letztlich überzeugen“, sagt Looser-Frey rückblickend.

Jeweils drei Lagen aus LVL-Stäben in Querrichtung und zwei Lagen in Längsrichtung bilden das Gitterschalen-Dachtragwerk. Anders als bei Konstruktionen aus Brettschichtholz, die im Werk gebogen und gefräst als komplette Bauteile auf die Baustelle gelangen, wurde beim Bau des »Main Roofs« nur die unterste Plattenstreifen-Lage in der gewünschten Krümmung verklebt und als fertiges Bauteil geliefert. Diese Lage diente während des anspruchsvollen Montageprozesses als Lehrgerüst beziehungsweise als Hilfskonstruktion. Die weiteren vier Trägerlagen wurden erst bei der Montage auf der Baustelle gebogen und verdübelt. Alle Verbindungen sind mit Dübeln und Zapfenverbindungen gestaltet, die aus dem gleichen LVL-Material gefräst sind. 

Der eigentliche Kuppel-Dom im Inneren des Gebäudes wurde direkt im schwedischen Werk von Stora Enso zu 100 Prozent aus CLT produziert und vor Ort unter einem Montagezelt montiert. Auch für diesen Holzbau erfolgte die Detail-Planung in der Schweiz durch das Team von Blumer Lehmann.

Im Juni 2022 starteten die Holzbauarbeiten für das »Main Roof«. Die Einweihung von Wisdome Stockholm ist für 2023 avisiert.