Doppelt gekrümmt hält besser
Lösungsansätze
Als erstes wurde versucht, die angedachte Brettstapellösung zu planen. Dabei sollten die zwölf inneren, sichtbar verdrehten und sich kreuzenden, rautenartigen Bauteile als Brettstapel tragend ausgebildet werden. Bei der Berechnung zeigte sich jedoch, dass bereits ohne äußere Lasten – nur durch das Verdrehen und Verwinden der Holzbretter – die Bruchgrenzen auf Grund der kleinen vorgegebenen Radien überschritten waren. Auch mit einer Aufteilung der Brettbreite in zwei kleinere Lattenquerschnitte konnten die wesentlichen Beanspruchungen aus äußeren Lasten nicht aufgefangen werden. Eine Brettstapellösung war somit aus geometrischen Gründen nicht zu realisieren.
Ein Ausweg wäre gewesen, ein räumliches Fachwerk aus gebogenen Sparren und mit dazwischen gelegten Druckringen in Verbindung mit einer Diagonalschalung zu wählen. Die sichtbaren „Rautenhölzer“ wären allerdings nichttragend gewesen und fielen als reine „Zierelemente“ somit durch.
Statisches Konzept
Für die Umsetzung des anspruchsvollen architektonischen Entwurfs mussten die Brettstapel-Rauten durch ein anderes Material ersetzt werden. Zum Einsatz kamen schließlich räumlich gebogene und verdrehte „Rautenrippen“ mit Ausklinkungen an den Kreuzungspunkten, die mittels CNC-Fräsung aus Brettschichtholz-Rippen hergestellt wurden.
Die Holzkuppel steht auf einem 12 Meter Durchmesser breiten Wandkreis und drückt mit ihren Lasten auf die ringförmigen Außenwände. Die einfach gekrümmten Sparren, die doppelt gekrümmten Diagonalen und die geraden Querriegel werden zu einem räumlichen Tragwerk – einer Art Gitterschale – miteinander verbunden.
Für die Öffnung des Oberlichts wurde ein, aus einem Stück gefertigter, Druckring aus Brettschichtholz hergestellt. Der untere Abschluss der Schale besteht aus einem vierteiligen Zugring, der auf zwölf Stützen aufliegt.
Druckring oben und unten
Im fertigen Zustand sind von der Gitterschale nur noch die Diagonalen sichtbar, die das gewünschte rautenförmige Muster ergeben. Die doppelt gekrümmten Diagonalen wurden aus einfach gekrümmten Brettschichtholz-Balken mit Hilfe einer fünf-achsigen CNC-Fräse ausgefräst.