72 km Holz, keine Stütze: Die geniale Dachkonstruktion der Multihalle Mannheim

Wer heute vor der Multihalle im Mannheimer Herzogenriedpark steht, sieht ein Bauwerk, das auch 50 Jahre nach seiner Fertigstellung ungewöhnlich wirkt. Die geschwungene Dachlandschaft erinnert eher an eine natürliche Formation als an klassische Architektur. Nichts wirkt streng oder rechtwinklig. Stattdessen scheint sich die Konstruktion wie ein Hügel aus Holz und Licht aus dem Park herauszuheben.

Hinter dieser organischen Form steckt jedoch keine gestalterische Spielerei. Die Multihalle zählt zu den wichtigsten Ingenieurbauwerken der Nachkriegszeit. Sie entstand für die Bundesgartenschau 1975 und gilt bis heute als größte freitragende Holzgitterschalenkonstruktion der Welt. Rund 72 km Holzlatten bilden ein Tragwerk, das eine Fläche von etwa 7400 m² ohne innere Stützen überspannt.

Eigentlich war die Halle nie für die Ewigkeit gedacht. Die Planer rechneten mit einer Nutzungsdauer von etwa 20 Jahren. Dass das Bauwerk heute noch existiert und derzeit aufwendig saniert wird, verdankt es seiner besonderen Stellung in der Architektur- und Ingenieurgeschichte.

Eine Vision für die Bundesgartenschau

Die Multihalle entstand in enger Zusammenarbeit zwischen dem Mannheimer Architekturbüro um Carlfried Mutschler und dem Leichtbaupionier Frei Otto. Gemeinsam entwickelten sie eine Halle, die sich bewusst von der monumentalen Architektur früherer Jahrzehnte absetzen sollte.

Statt eines massiven Gebäudes entstand ein offener Raum mit fließenden Übergängen zwischen Innen- und Außenbereich. Die Architektur sollte Begegnung ermöglichen und sich harmonisch in die modellierte Parklandschaft einfügen.

1975 wurde die Halle nach einer Bauzeit von nur 17 Monaten eröffnet. Schnell sorgte sie weit über Deutschland hinaus für Aufmerksamkeit. Fachleute sahen in ihr den Beweis, dass sich große Spannweiten auch mit vergleichsweise wenig Material realisieren lassen.

Technische Daten der Multihalle Mannheim

• Bauort: Herzogenriedpark Mannheim
• Anlass: Bundesgartenschau 1975
• Architektur: Carlfried Mutschler + Partner, Frei Otto
• Konstruktion: freitragende, doppelt gekrümmte Holzgitterschale
• Länge: rund 160 m
• Breite: rund 115 m
• Maximale Höhe: etwa 20 m
• Überdeckte Grundfläche: ca. 7400 m²
• Dachfläche: ca. 9500 m²
• Größte Spannweite: bis zu 85 m
• Holzgitter: rund 72 km Holzlatten
• Lattenquerschnitt: ca. 5 cm × 5 cm
• Rastermaß: 50 cm × 50 cm
• Holzart: überwiegend westamerikanische Hemlocktanne
• Aussteifung: diagonale Stahlseile und verschraubte Knotenpunkte
• Randträger: Brettschichtholz auf Stahlbetonfundamenten
• Denkmalschutz: Kulturdenkmal von besonderer Bedeutung

Das Geheimnis liegt in der Form

Wer die Multihalle betrachtet, könnte zunächst annehmen, dass die enorme Spannweite nur durch besonders starke Bauteile möglich wird. Tatsächlich ist das Gegenteil der Fall.

Die einzelnen Holzlatten besitzen lediglich einen Querschnitt von 5 x 5 cm. Verwendet wurde überwiegend westamerikanische Hemlocktanne. Die Latten kreuzen sich in einem Raster von 50 mal 50 cm und bilden ein engmaschiges Netz. Insgesamt kamen rund 72 km dieser Holzelemente zum Einsatz. Die Tragfähigkeit entsteht nicht durch die Stärke der einzelnen Bauteile, sondern durch ihre räumliche Anordnung.

Ingenieurinnen und Ingenieure sprechen von einer doppelt gekrümmten Schale. Eine solche Form kann Lasten besonders effizient aufnehmen. Statt große Biegemomente zu erzeugen, werden die Kräfte überwiegend als Druck- und Zugkräfte innerhalb der Schale weitergeleitet. Die Lasten fließen entlang der gekrümmten Oberfläche bis in die Randträger und schließlich in die Fundamente.

Genau dieses Prinzip macht die großen Spannweiten möglich. Die größte freie Spannweite der Multihalle beträgt rund 85 m. Die Konstruktion erreicht dabei eine Höhe von knapp 20 m.

Wie aus einem beweglichen Netz ein Tragwerk wurde

Besonders bemerkenswert ist die Bauweise. Zunächst entstand am Boden ein flaches Gitter aus Holzlatten. Die Verbindungspunkte wurden mit Bolzen verbunden, blieben aber zunächst beweglich. Dadurch konnte sich das Netz verformen. Die quadratischen Maschen ließen sich verschieben und veränderten ihre Form ähnlich wie ein Gelenksystem. Anschließend begann der eigentliche Aufbau.

Mithilfe provisorischer Türme drückten die Monteure das flache Gitter schrittweise nach oben. Die elastischen Holzlatten verbogen sich und nahmen die gewünschte räumliche Geometrie an. Erst nachdem die endgültige Form erreicht war, wurden die Verbindungen fest angezogen und die Ränder dauerhaft verankert. Zusätzlich stabilisierten Stahlseile die Konstruktion gegen Scherverformungen. Aus einem beweglichen Netz wurde so ein steifes räumliches Tragwerk. Ähnlich entstand übrigens auch das Zeltdach des Olympiastadions in München.

Frei Otto löste das Problem ohne moderne Computer

Heute würden solche Freiformstrukturen mithilfe leistungsfähiger Simulationssoftware entwickelt. Anfang der 1970er-Jahre existierten solche Werkzeuge praktisch nicht. Frei Otto setzte deshalb auf physikalische Modelle.

Er nutzte sogenannte Hängemodelle. Dabei werden Netze oder Ketten frei aufgehängt. Unter ihrem Eigengewicht entstehen Formen, in denen ausschließlich Zugkräfte wirken. Dreht man diese Geometrie gedanklich um, erhält man eine Struktur, die Druckkräfte besonders effizient aufnehmen kann.

Genau dieses Prinzip nutzte Otto bei der Entwicklung der Multihalle. Die spätere Dachform entstand somit nicht am Reißbrett, sondern gewissermaßen aus den Naturgesetzen selbst.

Anschließend mussten die komplexen Formen exakt vermessen werden. Forschende der Universität Stuttgart entwickelten dafür ein photogrammetrisches Verfahren. Mehrere Fotografien aus unterschiedlichen Blickwinkeln lieferten die Grundlage für die Berechnung der räumlichen Koordinaten. Für die damalige Zeit war das eine außergewöhnlich moderne Methode.

205 Mülltonnen als Belastungstest

Auch die statische Berechnung stellte die Beteiligten vor Herausforderungen. Die Computer der frühen 1970er-Jahre konnten das komplexe Tragwerk nur vereinfacht abbilden. Viele Zusammenhänge mussten über Näherungen beschrieben werden. Deshalb verlangte der Prüfingenieur Fritz Wenzel einen zusätzlichen Nachweis am realen Bauwerk.

Dafür wurden insgesamt 205 mit Wasser gefüllte Mülltonnen an der Konstruktion aufgehängt. Die Lasten simulierten unterschiedliche Schnee- und Windsituationen. Anschließend verglichen die Ingenieure die gemessenen Verformungen mit ihren Berechnungen.

Das Ergebnis bestätigte die theoretischen Modelle. Die Abweichungen fielen gering aus. Erst danach erhielt die Halle die endgültige Freigabe.

Warum die Konstruktion in Gefahr geriet

Das größte Problem der Multihalle war ihre ursprünglich begrenzte Lebensdauer. Die Dachhaut alterte deutlich schneller als das Tragwerk. Über Jahrzehnte drang Feuchtigkeit in die Konstruktion ein. Das Holz verlor an Qualität, Verbindungen lockerten sich und die Schale begann sich langsam zu verformen.

2008 musste ein umfangreiches Stützgerüst eingebaut werden. Rund 100 Schwerlaststützen stabilisierten die Konstruktion. 2011 wurde die große Halle schließlich für Besucherinnen und Besucher gesperrt.

2016 stand sogar ein Abriss zur Diskussion. Erst der massive Protest aus Fachwelt, Denkmalpflege und Bürgerschaft führte zu einem Umdenken. Die Rettung der Multihalle begann.

Die Sanierung wird selbst zum Forschungsprojekt

Seit einigen Jahren läuft eine der anspruchsvollsten Denkmalrestaurierungen Deutschlands. Die Ingenieurinnen und Ingenieure von Fast + Epp stehen dabei vor einer besonderen Aufgabe. Sie müssen nicht nur beschädigte Bauteile ersetzen. Sie müssen die ursprüngliche Geometrie eines einzigartigen Tragwerks wiederherstellen.

Dafür wurde unter der Halle ein riesiges Hilfsgerüst errichtet. Rund 100 hydraulische Schwerlaststützen drücken die abgesackte Schale kontrolliert in ihre ursprüngliche Form zurück. Sensoren und Lasersysteme überwachen jede Bewegung. Schon kleinste Abweichungen werden sofort erkannt.

Gleichzeitig werden die historischen Knotenpunkte verstärkt. Neue Tellerfedern, zusätzliche Schubverbinder und überarbeitete Anschlüsse sorgen dafür, dass die Konstruktion auch künftig die erforderliche Steifigkeit erreicht.

Sanierung der Multihalle: Die wichtigsten Meilensteine

2008

Einbau eines umfangreichen Stützgerüsts mit rund 100 Schwerlaststützen, um weitere Verformungen der Holzgitterschale zu verhindern.

2011

Die große Halle wird aus Sicherheitsgründen für die Öffentlichkeit gesperrt.

2014

Das Ingenieurbüro Fast + Epp erhält den Auftrag, ein Sanierungskonzept für das denkmalgeschützte Bauwerk zu entwickeln.

2016

Der Mannheimer Gemeinderat beschließt den Abriss der Multihalle für den Fall, dass keine Finanzierung und kein Nutzungskonzept gefunden werden. Der Beschluss löst internationale Proteste aus.

2017–2020

Fördermittel werden eingeworben, Nutzungskonzepte entwickelt und die Rettung des Bauwerks politisch abgesichert.

2021

Erste vorbereitende Dachreparaturen beginnen. Parallel laufen Untersuchungen zur Tragfähigkeit und Schadenskartierung.

2022

Start der eigentlichen Generalsanierung. Fast + Epp übernimmt die weiteren Planungs- und Überwachungsleistungen.

2022–2024

An mehreren Testflächen werden Reparatur- und Verstärkungsmethoden erprobt. Die Ergebnisse fließen direkt in das endgültige Sanierungskonzept ein.

Seit 2024

Das abgesackte Dach wird mit hydraulischen Pressen schrittweise in seine ursprüngliche Form zurückgeführt. Laser und Sensoren überwachen die Verformungen permanent.

2025

Die Multihalle feiert ihr 50-jähriges Bestehen. Im Rahmen von Baustellenführungen können Interessierte die laufende Sanierung besichtigen.

Voraussichtlich 2027

Die große Halle soll wieder nutzbar sein. Geplant sind eine neue transluzente Dachhaut, sanierte Tragwerksknoten und modernisierte Veranstaltungsflächen.

Vom Hängemodell zum digitalen Zwilling

Besonders deutlich wird der technische Fortschritt beim Blick auf die Planungsmethoden. Während Frei Otto mit Kettenmodellen arbeitete und die Ingenieure der 1970er-Jahre nur einen Teil der Konstruktion rechnerisch erfassen konnten, steht heute ein vollständiger digitaler Zwilling der Multihalle zur Verfügung.

Moderne Programme bilden jede einzelne Latte und jeden Knotenpunkt ab. Dadurch lassen sich Lastpfade, Verformungen und Schwachstellen wesentlich präziser analysieren als zur Entstehungszeit des Bauwerks.

Die Multihalle verbindet damit zwei Epochen des Ingenieurwesens. Sie entstand aus physikalischen Modellen und handwerklicher Präzision. Heute wird sie mithilfe digitaler Simulationen erhalten.