The Smile (wörtlich: „Das Lächeln“) mag eine fröhliche, schwungvolle Installation sein, aber ganz offensichtlich und für jeden augenfällig stecken viele baustatische Überlegungen und Können dahinter. Wie viel wirklich dazu gehörte, mag nicht gleich auf den ersten Blick sichtbar sein.

Andrew Lawrence, der Holzspezialist bei Arup, sagt dazu: „Das ist mit Abstand die komplexeste Konstruktion aus Brettsperrholz (BSP), die jemals gebaut wurde.“ Und er muss es ja wissen.

Lawrence hat an den komplexesten Holzkonstruktionen von Arup mitgewirkt, darunter ein 18 Stockwerke hohes Gebäude, das derzeit für Amsterdam geplant wird und bei dem Brettschichtholz (BSH, Glulam) und Brettsperrholz (BSP) eingesetzt werden sollen; und er hat mit Foster and Partners beim Projekt Crossrail Place, Canary Wharf am größten Holzdach im Vereinigten Königreich mitgearbeitet. Er hat auch früher schon an einigen Projekten mit dem AHEC (American Hardwood Export Council) zusammengearbeitet, darunter The Endless Stair (wörtlich: „Unzählige Treppen“), dem allerersten Einsatz von BSP aus tulipwood (Tulpenbaum). Diese Projekte erforderten nicht nur umfangreiche Ingenieurskompetenz, sondern auch Grundlagenforschung bezüglich der Materialeigenschaften und des Materialverhaltens.

„The Smile ist in jeder Hinsicht großen statischen Belastungen ausgesetzt", sagt Lawrence. Das Konstrukt hat nicht nur zwei Auskragungen, sondern der Eingang in der Mitte liegt auch noch genau dort, wo die statischen Belastungen am höchsten sind. Diese Herausforderungen zu meistern war sehr lehrreich, sowohl für diese Konstruktion, als auch für alle künftigen mit BSP gebauten Gebäude. 

„Auch wenn es eine Skulptur ist", sagt er, „schauen sie tatsächlich auf eine 20 Meter lange Auskragung, konzipiert wie ein Gebäudekern, den wir zur Stabilisierung eines Gebäudes brauchen. Das Gewicht von 60 Personen am Ende eines Kragarmes entspricht der Windlast auf einem fünfstöckigen Gebäude. Keiner hat je einen schlankeren Gebäudekern aus Holz als diesen gebaut.“  

Ishan Abeysekera, der bei Arup verantwortliche Ingenieur für die detaillierte Ausarbeitung der Pläne für The Smile, erläutert: „Wir haben alles gelesen, was je über BSP veröffentlicht wurde; aber viele Aspekte von The Smile sind einfach so kompliziert, dass niemals jemand darüber nachgedacht hat.“

Tulipwood (Tulpenbaum) ist das ideale Holz für dieses Projekt, meint Lawrence. „Dichteres Holz ist fester, aber wenn es zu dicht ist, dann ist die Kammertrocknung sehr teuer und man kann es schlecht verschrauben.“ Der Reiz von tulipwood (Tulpenbaum) besteht darin, dass es nicht viel dichter als Nadelholz (Weichholz) ist, aber viel fester. Tulipwood (Tulpenbaum) aus amerikanischen Wäldern wächst auch etwa doppelt so schnell wie Nadelhölzer in skandinavischen Wäldern.

Nadelholz wird immer das Zugpferd im Holzbau bleiben, aber wo größere Festigkeit und eine schönere Anmutung gefragt sind, glaubt er, dass BSP aus tulipwood (Tulpenbaum) großes Potential hat. Die Zeit ist reif, glaubt er: „Dass der Holzbau richtig durchgestartet ist, hat – neben der Nachhaltigkeit – drei Hauptgründe“, sagt Lawrence; das sind die CNC-Technik, die Erfindung von BSP und die Einführung von günstigen, modernen, gewindeschneidenden Schrauben. „Bei diesem Projekt“, sagt er, „kommen alle drei innovativen Faktoren zum Tragen. Es ist aus BSP, fast alle Verbindungen bestehen aus modernen gewindeschneidenden Schrauben und es ist komplett mit CNC-Technik gefertigt.“ 

So konnte alles unheimlich akkurat vorgefertigt werden. Die Montage von The Smile beschreibt Lawrence „wie bei einem Möbelstück von IKEA, nur viel größer.“

Mit CNC-Technik kann man bis auf einen Millimeter genau schneiden. „Wenn man etwas vorfertigen will, dann braucht man was Festes, Leichtes, das maschinell mit ganz geringen Abweichungen hergestellt und leicht zu montieren ist", kommentiert Lawrence. 

Eine der ersten Aufgaben, die Lawrence zu bewältigen hatte, bestand in der Bestimmung der Eigenschaften des im Projekt eingesetzten American tulipwood (Tulpenbaum). Wegen der hohen statischen Belastungen war dies von äußerster Wichtigkeit. Der Festigkeitswert für das BSP leitet sich ab aus den Werten von 15 Jahre zuvor durchgeführten Tests mit 100 Bauschnitthölzern in voller Länge aus tulipwood (Tulpenbaum).

In allen Bereichen mit hoher statischer Belastung sind nur Äste bis 25 Millimetern zugelassen. Weniger feste Bretter mit größeren Ästen kommen in die Mitte der „Brettsperrholz-Sandwiches“, wo sie nicht so hohen Belastungen ausgesetzt sind.

Beim Entwurf mussten einige sehr schwierige Umstände berücksichtigt werden. Die Form und die Statik bringen mit sich, dass genau über der Eingangstür Zug wirkt und – über den Boden – unter der Tür Druck herrscht. Zusätzlich zur Lage der Eingangstür stellte auch die Art, wie The Smile auf seinem hölzernen Sockel befestigt wird, eine Herausforderung dar. Der sollte teilweise im Boden versenkt liegen, um den optischen Eindruck der Skulptur so wenig wie möglich zu stören. Aus dem gleichen Grund wurde er so klein wie möglich gehalten, ohne dabei die Stabilität zu gefährden, damit des Konstrukt nicht umkippen und den mit Stahlgewichten beschwerten holzverschalten Kasten aushebeln konnte.

Das Verhalten der Besucher musste ebenfalls bedacht werden. Die Zahl der Besucher darf 60 zu keinem Zeitpunkt überschreiten. Aber die Planer mussten mit einrechnen, dass sich alle Besucher gleichzeitig an einem der Enden der Röhre aufhalten könnten – ein Gedanke, der gar nicht so abwegig ist, wenn man sich vorstellt, dass ein Gruppenfoto von Schulklassen oder einem (wahrscheinlich schwereren) Rugbyclub gemacht wird. Auch musste bedacht werden, dass alle Besucher eventuell gleichzeitig auf einer Längsseite von „The Smile“ stehen und es dadurch umkippen könnte.

Aber nicht genug mit den Betrachtungen des menschlichen Verhaltens, auch der Wind musste bedacht werden. Das Konstrukt musste auch stabil genug sein, um der Tendenz standzuhalten, sich von einem quadratischen zu einem rhombenförmigen Querschnitt zu verziehen, wenn der Wind von einer Seite mit einem Druckäquivalent von zehn Tonnen auf das Gebäude einwirkt. An den Übergängen vom Dach zu den Wänden mussten daher steife Verbindungen angebracht werden, um die oben beschriebene Tendenz zum Verziehen so gering wie möglich zu halten. 

Alle Verbindungen werden mit etwa 400 Millimeter langen, gewindeschneidenden, sehr sorgfältig positionierten Schrauben ausgeführt. Die ersten 40 Millimeter jedes Schraubenlochs werden in der Fabrik mit CNC-Technik vorgebohrt, um sicherzustellen, dass alle Schrauben in der richtigen Richtung hineingedreht werden; das ist auch für das äußere Erscheinungsbild wichtig, um alle Schrauben präzise auf einer Linie anzuordnen. 

Die hohen statischen Belastungen beschränkten die Zahl und Größe der von der Architektin Alison Brooks in ihrem ursprünglichen Design vorgesehenen Löcher in den Wänden für den Lichteinfall – die Konstruktion war einfach zu großen statischen Belastungen ausgesetzt, um mehr zuzulassen. Die Löcher wurden sorgfältig positioniert, auch im Hinblick auf die Faserrichtung des Holzes.

Eine weitere Problemstellung ergab sich aus der schieren Größe der Bauteile. BSP lässt sich in großen Bauteilen fertigen. In diesem Fall war das wichtig, weil der mittlere Teil des Konstruktes, wo die statischen Belastungen am höchsten sind, keine Übergänge aufweisen durfte. Deshalb sind die Module bis zu 14 Metern lang und 4,5 Meter breit, passen also auf keinen normal großen Lastwagen. Sie können daher nur zwischen Mitternacht und sechs Uhr morgens aus Deutschland abtransportiert werden.

Trotz aller sorgfältiger Planung musste der Entwurf in verschiedener Hinsicht an unerwartete Aspekte angepasst werden – insbesondere an die Entdeckung, dass der Turm des alten Millbank-Gefängnisses direkt an dem Ort liegt, wo ursprünglich das Fundament für The Smile stehen sollte.

Nach all der Arbeit und den Bemühungen wird die Montage relativ einfach. Sie wird größtenteils von einem geübten Team aus sechs qualifizierten Männern mit Elektroschraubern ausgeführt. Wenn The Smile erstmal steht, wird Lawrence zweifelsohne erleichtert aufseufzen. 

Auf die Frage, warum er so gerne mit Holz arbeitet, sagte er: „Es macht einfach sehr viel Spaß, alle Details der Verbindungen auszuarbeiten, und das Großartige ist, dass die hinterher auch noch am Endprodukt sichtbar sind; das ist einer der Aspekte, die Holzkonstruktionen so reizvoll machen.“ Das gilt sicherlich auch für The Smile.