Kirche: Wie Ingenieure die Sagrada Familia in Barcelona schufen

Als äußerst ehrgeiziger junger Architekt und gläubiger Katholik hatte Gaudí zwei Ziele, sagt Gijs van Hensbergen, Kunsthistoriker und Gaudí-Biograf.

„Zuallererst eine Heilige Bibel in Stein zu schaffen, die Sagrada Família, aber auch alle Fehler früherer Architekturstile zu korrigieren.“

Dazu blickt er auf eines der Weltwunder der Antike zurück, den Taq-Kasra-Bogen in der antiken Stadt Ktesiphon im heutigen Irak, ein Beispiel für eine bemerkenswert stabile Struktur, die als Oberleitungsbogen bezeichnet wird.

Gaudí glaubte, dass der Oberleitungsbogen es ihm ermöglichen würde, die seiner Meinung nach störenden Elemente in den Kathedralen seiner Zeit zu korrigieren.

Als Stütze dient das Kuppeldach der großen neugotischen Kirche fliegende Strebepfeiler– Steinfinger, die sich von der oberen Wand bis zur Unterseite erstrecken.

Gaudí betrachtete es als „Stütze“ für Gebäude, die ihr eigenes Gewicht nicht tragen konnten.

Stattdessen verwendete er Oberleitungsbögen für die 18 Türme der Sagrada Familia. Wenn die Türme in dieser Form gebaut würden, könnten sie ihr eigenes Gewicht tragen.

„Er war eindeutig jemand, der von Mathematik fasziniert war, weil es das Werk des Schöpfers war“, sagte van Hensbergen.

Gaudí glaubte, dass Schwerkraft und Kettenkrümmung göttliche Schöpfungen seien.

„Es wurde für ihn zu einem schönen Leitmotiv, als ob er Gott als dem großen Architekten gehorchen würde.“

Als sein Wissen über Strukturen und Stile zunahm, wuchs Gaudís Selbstvertrauen bei der Entfernung strukturell unnötiger Kuppeln und Bögen aus Basiliken.

„Er hat den Tempel dreimal umgestaltet“, sagte Liam Duff, ein Bauingenieur, der das Team leitete, das beim globalen Ingenieurbüro Arup an der Sagrada Família arbeitete.

Im Inneren werden einfache Verzweigungsspalten verwendet Kirchenschiffder Hauptraum der Kirche. Diese von der Natur inspirierte Säule ähnelt einem Baum, dessen Äste nach oben reichen, um das Gewicht des Daches und des darüber liegenden Turms zu tragen.

Die baumförmigen Säulen stehen im Kirchenschiff und werden von orangefarbenem und rotem Licht aus den Buntglasfenstern auf der Westseite beleuchtet. Sie vermitteln einen sorglosen Eindruck.

Obwohl das Turmdesign vereinfacht und effizient ist, gibt es beim Bau eines der höheren Türme eine große Herausforderung: Er ist zu schwer.

Der Turm der Jungfrau Maria ist 138 m hoch und damit nur niedriger als der Turm Jesu Christi, der 172,5 m hoch ist.

Beim Bau des Turms wurde erkannt, dass die darunter liegenden Pfeiler überlastet würden, wenn traditionelle Mauerwerkstechniken oder steinverkleideter Stahlbeton verwendet würden.

Eine Lösung ist ein interner Stahlrahmen zur Stützung des Turms, der mit dünneren Betonplatten verkleidet ist, um die Belastung zu reduzieren. Für diesen Plan nahm die Sagrada Família im Jahr 2014 die Dienste eines Teams von Bauingenieuren der Firma Arup in Großbritannien in Anspruch.

„Die Sagrada Família ist ein legendärer Ort, nicht wahr?“ sagt Steve McKechnie, ein Bauingenieur bei Arup, der von Anfang an beteiligt war. „Es ist etwas, von dem wir geträumt haben, daran beteiligt zu sein, und die Chance ergab sich für uns.“

Die Ingenieure von Arup hatten eine radikale Idee, um das Gewicht des Turms zu überwinden.

Sie schlugen vor, auf Stahlrahmen und Stahlbeton zu verzichten. Stattdessen schlugen sie die Verwendung dünnerer Gesteinsschichten vor, die mit innenliegenden Stahlspanngliedern gespannt sind.

Das war eine große Änderung gegenüber dem ursprünglichen Plan.

„Das ist eine große Veränderung“, sagte McKechnie. „Es gab Zeiten, in denen wir dachten, unsere Dienste würden nicht benötigt, und es wurde sehr ruhig um das Projekt.“

Glücklicherweise, sagte McKechnie, ändert sich das.

Die Theorie hinter vorgespannten Steinplatten besagt, dass Stein bei Belastung sehr stark wird, bei Dehnung jedoch leicht Risse bekommt und seine Festigkeit verliert.

Wenn der Wind gegen den Turm bläst und ihn nach hinten drückt, erfährt die dem Wind zugewandte Seite Spannung. Durch diese Belastung besteht die Gefahr von Rissen und Beschädigungen des Steinturms.

Die Form des Oberleitungsbogens trägt dazu bei, den Stein mithilfe der Masse des Turms selbst in einem komprimierten Zustand zu halten. Durch die Verwendung von Platten, denen durch Stahlspannglieder eine innere Spannung verliehen wird, erhöht sich der Druck, sodass sie stärker werden.

Wenn der Wind weht, entsteht bei dieser Konstruktion nur eine sehr geringe Belastung auf der dem Wind zugewandten Seite. Die Spannglieder über und zwischen den Fenstern tragen außerdem zur Vorspannung in rissgefährdeten Bereichen bei. Dies ist wichtig, da Gaudís Entwurf Fenster enthielt, um die darunter liegende Basilika zu beleuchten.

Der Turm der Jungfrau Maria und fünf weitere Türme, darunter der Turm Jesu Christi, wurden aus vorgespannten Steinplatten fertiggestellt.

„Gaudí wäre von den Möglichkeiten, die diese neue Technologie bietet, sehr begeistert gewesen“, sagte van Hensbergen.

Gaudí experimentierte mit verschiedenen Methoden am St.-Barnabas-Turm an der Geburtsfassade, der zu seinen Lebzeiten fertiggestellt wurde.

Er begann unten mit Sandstein, der vom nahe gelegenen Berg Montjuïc abgebaut wurde und subtile Farbvariationen von Grau über Creme, Grün, Ocker, Gold, Lila und Rot aufweist.

Für die Oberseite verwendete er Portlandzement.

„Es war damals neues Material in Barcelona“, sagte Duff.

Seine Experimente trugen Früchte.

„Es ist beeindruckend, die Bauqualität aus Gaudís Zeit zu entdecken“, sagte Fernando Villa, Direktor für Technologie und Innovation an der Sagrada Família.

Während sich Würdenträger, darunter Papst Leo XIV., zum Gedenken an den 100. Todestag von Gaudí versammelten, war der Bau der Kirche noch lange nicht abgeschlossen. Unter ihnen ist die Hauptfassade der Kirche, die Fassade der Herrlichkeit, noch unvollständig.

Auch nach der Fertigstellung trägt moderne Technik zur Erhaltung des Gebäudes bei. Änderungen des Windes, der Temperatur und der Bewegung des Gebäudes im Laufe der Zeit können dazu führen, dass innerhalb und außerhalb der Kirche Risse entstehen, sagte Villa.

Zuvor war die Sagrada Família auf Kletterer angewiesen, um sie auf Risse und Schäden zu prüfen. Es dauerte zwei Jahre, alle Teile der Basilika abzudecken.

Jetzt nutzen sie Drohnen und künstliche Intelligenz, um Risse zu erkennen, die repariert werden müssen.

„Sobald unsere KI trainiert ist, wird es möglich sein, die gesamte Basilika in einem Monat zu scannen“, sagte Villa.

Die Sagrada Família ist keineswegs nur ein statisches Steinmonument, sondern reagiert fast wie ein Lebewesen auf die Elemente der Natur.

Diese ständige Bewegung und Entwicklung spiegelt Gaudís organische Gestaltung der Kirche wider, sagte Villa. „Die Natur ist der Lehrer.“