Konstruktionsgeschichte

• ca. 1160 
• Wird beim Mauern des Kreuzgewölbes der Kreuzgrat ohnehin durch einen eigenen Lehrbogen unterstützt, so bietet es sich – gerade beim Gewölbebau mit seriellen Steinen oder unregelmäßigen Bruchsteinen – an, die Verschneidungskanten der Kappen durch präzise hergestellte Werksteine zu markieren 
• Bei frühen Kreuzrippengewölben geht jeweils eine der beiden Rippen durch, während die andere Kreuzrippe mit zwei Bogenhälften gegen die erste Rippe stößt. 
• Trotz der stark kuppeligen Form setzen sich die Kreuzgewölbe von Speyer aus kleinsteinigem Natursteinmauerwerk im Kufverband zusammen.  
• Spätere Rippen (14./15. Jh.) weisen oft einen aufwendig profilierten Querschnitt auf und enden an einem vorab hergestellten Schlussstein. 
• Ein exaktes Herstellen der Rippenkonfiguration aus Werkstein oder vorgefertigten Formsteinen aus Terrakotta war nur dann möglich, wenn die Rippenbögen vor Herstellung der Kappen bereits auf den Lehrbögen fertiggestellt werden konnten.  

Sparre Zerrbalken und Kehlbalken

prinzip des sparrendaches

unten ist der stein noch mit Klüpfel und Schlageisen und oben wird der Stein durch das neue populäre Zahnfläche bearbeitet

Im zisterziensischen Kloster Maulbronn finden sich zahlreiche Quader aus der Zeit um 1200, die auf diese Bearbeitung schliessen lassen (Abb. 22).18 Gleichzeitig mit der Einführung dieser neuen, effizienteren Bearbeitungstechnik treten auch Steinmetzzeichen auf den Quadersichtflächen auf (Abb. 22). In vielen Fällen sind dies Buchstaben. 

In einer Kuppel befindet sich im oberen Bereich eine ringdruckkraft und im unteren eine Ringzugkraft. Im unteren Drittel auf Zug beansprucht. 

Ab diesem Punkt vo die Ringkräfte von Druck auf Zug wechseln können auch Risse auftreten. Deshalb nennt man diesen Ort "die Bruchfuge".

Wenn ein Kuppelmauerwerk keine Zugfestikeit aufnehmen kann, so muss die Ringzugkraft durch einen Ringanker aufgenommen werden. 

• die Lehrgerüste mussten aber dennoch sehr stabil sein, um das auf der Schalung lastende Gewicht sicher und ohne grössere Verformungen abtragen zu können. 
• das Gerüst hat vor allem die Aufgabe, die korrekte Bogenform vorzugeben, es dient als «Lehre» 
• Bei grösseren Gewölben muss der Lehrbogen ausreichend steif sein, damit er sich nicht während des Baus verformt 
• Trotz der möglichst stabilen Bauweise muss das Lehrgerüst leicht montierbar und auch demontierbar sein. 
• Die Gerüstkonstruktion muss von Anfang an so konzipiert werden, dass sie auch in luftiger Höhe möglichst einfach zusammengesetzt werden kann  
• Das «Ausrüsten» schliesslich, also das Ablassen des Lehrgerüstes des fertig gemauerten Bogens oder Gewölbes, ist der kritische Augenblick, in dem das Gewölbe selbst die Lasten übernimmt. Die Umlagerung der Lasten von der temporären Stützkonstruktion auf die permanente, gewölbte Konstruktion muss möglichst sanft und gleichmässig vor sich gehen, um Schäden am Gewölbe oder gar einen vorzeitigen Einsturz zu verhindern. Auch die Sicherheit der beim Ausrüsten beschäftigten Arbeiter muss gewährleistet sein. 
• hier:Für grössere Spannweiten sind die Lehrbögen in Brettschichtkonstruktion mit oder ohne Stützung durch Pfetten nicht ausreichend formstabil, und es werden weitere Aussteifungen benötigt. Im einfachsten Fall ergänzt man radiale, speichenartige Streben, um den Lehrbogen zu versteifen.  

• Die neuartige Lösung Alessis («die aussergewöhnliche Art des Lehrgerüstes für Gewölbe, kostengünstiger und stärker als die gewöhnliche»27) hingegen verzichtet sowohl auf die Zerrbalkenlage als auch auf die Mittelstütze und überspannt das Kirchenschiff völlig stützenfrei

• Sie beruht auf einem Sparrenpaar (von Alessi als «ghiane» beschriftet), das vom Kranzgesims der Kirche ausgeht, auf welches als zusätzliches Widerlager ein zwei palmi (ca. 50 cm) hoher Sockel aufgemauert wird.

• dass das frei gesprengte Gerüst zur damaligen Zeit ein Gesprächsthema war, wenngleich die direkt vom Boden gestützten Gerüste den Regelfall darstellten.

• Das freigesprengte Gerüst beruht auf zwei ineinander geschachtelten Trapezsprengwerken, die durch ein eingestelltes Sparrenpaar ausgesteift werden – nur so war die grosse Spannweite sicher zu bewältigen. Das Sprengwerk trägt einen fast schon konventionellen «Dachbinder» italienischer Machart, der das obere Stockwerk des Lehrgerüsts bildet.

• Der Spitzbogen bietet unschätzbare Vorteile bei der Formfindung und Konstruktion zusammengesetzter Gewölbe. 
• Die Verwendung des Spitzbogens für Schildbögen, Gurtbögen und – später – auch für die Kreuzbögen öffnete die Tür zu einer ungeahnten Flexibilität des Gewölbebaus. 
• hier entsprechend einem Kirchenschiff mit der Breite 2a und der Jochweite a . 
• Ein derartiger Grundriss kann mit einem konventionellen Kreuzgratgewölbe nur mit Mühe überdeckt werden, da entweder stark ansteigende Schildkappen entstehen oder stark verzerrte, überhöhte Schildbögen eingesetzt werden müssen. 
• Mit Spitzbögen ist das Gewölbe hingegen leicht zu konstruieren 
• Die Gewölbeform bietet sich wie von selbst zur Konstruktion im Kufverband auf einer Flächenschalung an. 
• Dank der Spitzbogenform sind die Lagerfugen eines gotischen Kreuzrippengewölbes weniger steil gegenüber der horizontalen Ebene geneigt als beim rundbogigen römischen Kreuzgewölbe, bei dem die Lagerfugen im Scheitel vertikal stehen 
• Die wenig geneigten Steinschichten bedürfen beim Mauern nur geringer Stützung, da die Reibung in den Lagerfugen ausreicht, um die Steine am Ort zu halten, und auch ein Kippen der Steine nach innen nicht zu befürchten ist. 

• Platzelgewölbe können nämlich mit minimaler Unterstützung oder sogar völlig freihändig ausgeführt werden.
• Man stellt lediglich über die Diagonalen des Grundrissrechtecks zwei kreisbogenförmige Lehrbögen, die die Form der Kuppelmeridiane angeben
• Dann beginnt man in allen vier Ecken des Raumes mit gebogenen Mauerschichten zu wölben
• Sobald sich die Mauerschichten der angrenzenden Ecken erreichen, wölbt man in dem 
• kleineren offen gebliebenen Rechteck wieder übereck
• Die Schichten werden immer kürzer und sind daher immer leichter zu schliessen 
• Dies ist wichtig, weil im oberen bereich der Kuppel die Lagerfugen stärker gegen den Horizont geneigt sind als weiter unten 

oben links: England: Rotierende Hängewerke und mit "Zangenring" zusammengehalten

unten links: Frankreich Systeme Claude perrault: meist als unter der Fahrbahn liegender Bogen vorgeschlagen wurde Der Stabbogen wird dabei aus mehreren geschachtelten Polygonen gebildet, die so angeordnet sind, dass die Ecken des einen Stabzuges jeweils genau auf die Mitten der Stäbe des nächstfolgenden Stabbogens treffen. Perrault schlug die Konstruktion (neben anderen Varianten) in den 1680er Jahren für eine Brücke über einen Arm der Seine bei Sèvres vor, die diesen ohne Zwischenpfeiler überspannen sollte.

Rechts: Italien: Sprengwerk dessen einzelne Teile Hängewerke sind. hier geschachtelte Hängeweksbinder

Vorbelasten des Lehrgerüste mit Wölbsteinen

Damit sich das Gerüst nicht zu sehr verschiebt. 

Bei schlichten, normalen Quadern dürfte diese Funktion aber eine untergeordnete Rolle gespielt haben. Vielmehr deutet die flächendeckende Einführung der Steinmetzzeichen eher darauf hin, dass die Steine zunehmend seriell gefertigt wurden – vielleicht auch abseits von der eigentlichen Baustelle auf einem Werkplatz – und gleichartige Steine von verschiedenen Handwerkern nebeneinander zur Einbaustelle transportiert wurden, ohne dass der Hersteller des Steins selbst auch mit dem Einbau befasst war. Damit kam den Zeichen eine wichtige Funktion bei der Identifikation der Arbeitsleistung der einzelnen Baubeteiligten zu, die auch für die Entlohnung massgeblich war. Das Steinmetzzeichen ist also Ausdruck sich wandelnder Bauprozesse; es findet seinen Platz im Übergang von der Einzelanfertigung vor Ort zu einer seriellen, aber noch nicht «industrialisierten» Produktion, also bei einer Produktionsweise, bei der jedes Stück immer noch eine gewisse Individualität besitzt, so dass noch nicht allein nach gelieferter Masse oder Stückzahl abgerechnet werden kann.

kragsteine und rüstlöcher für ein Abgesprengtes Gerüst

Balkenschlitze

übereck geschachtelte Hängewerkbinder

Massnahme gegen die Gerüstverformung während des Baus

Vorbelasten des Gerüstes mit Wölbsteinen

Es ist eine Vorkehrung für das Ausrüsten. Durch LAgerung jedes einzelnen Steines auf einem Lagerholz mit Keilen 

ca 1830

Erster grosser Güter und Personeneisenbahn. Liverpool 1830. Speziell neben Güter wurden zum ersten mal auch menschen transportiert

der französische Eisenbahningenieur Camille Polonceau entwickelte in der ersten Hälfte des 19. Jh. einen speziellen Bindertyp für weit gespannte Bahnhofshallen (berühmte Beispiele: Gare du Nord, Paris, und Westbahnhof, Budapest). Nach Polonceaus Konstruktionsprinzip kann man die hölzernen Sparren eines Satteldaches als unterspannte Träger auffassen, die mit einem horizontalen Zugband verbunden sind. Für die Unterspannung und das Zugband hatte Polonceau Schmiedeeisen vorgesehen, so dass es sich ursprünglich um eine Mischkonstruktion handelte, bei der die Werkstoffe entsprechend ihrer spezifischen Eigenschaft eingesetzt wurden. Wegen der Brandgefährdung wurden die Binder später ausschließlich aus Eisen gefertigt. Heute werden bevorzugt im Sporthallenbau Polonceau- Binder vorgesehen. Dabei kommen wieder Mischkonstruktionen aus Holz und Stahl zur Ausführung.

Der Stereobat ist die unterirdische Gründung der griechischen Tempel.

Er besteht aus mehreren Schichten grob zugehauener quaderförmiger Steine. Erst die oberste Schicht, die Euthynterie, ist fein behauen und im Auflager geglättet. Sie ragt teilweise aus dem Boden hervor. Das Verlegen der Fundamentschichten erfolgte nach Beendigung des Erdaushubs für die Baugrube oder der Planierung felsigen Geländes. Das Vorgehen beim Verlegen der Steine scheint keiner Regel gefolgt zu sein: Man konnte mit dem Fundament für die Cella oder für die Säulenstellungen beginnen; auch konnte man von den Mitten aller Seiten gleichzeitig sich zu den Ecken vorarbeiten oder von den Ecken kommend die Steine zu den Mitten hin verlegen.

Die oberste Schicht, die Euthynterie, diente der Aufschnürung des Gebäudegrundrisses. Auf ihr fixierte man alle maßgebenden Details und Einteilungen.

Auf der Euthynterie erhebt sich die meistens dreistufige Krepis, die jedoch nicht mehr zum Stereobat zählt. Stereobat und Krepis bilden zusammen den Unterbau des Tempels.

• Hier sieht man sogenannte "Stemmlöcher"
• Diese Löcher dienten dem Versatz der Binderquader und zwar zur präzisen Positionierung der Steine
• Dazu wurden in die vorbereiteten Löcher nach den Heranschaffen der Quader, Stangen aus Holz oder Eisen eingrsetzt um die Quader exakt an ihren jeweiligen Nachbarstein heranzurücken
• Weitere Stemmlöcher die jeweils der schmalen seite eines Binders entsprechen, ermöglicen das Positionieren des Steines in der orthogonalen Richtung
• Da die Stemmlöcher nicht in der Mitte sind kann aus der Position sogar die genaue Versatzreihenfolge herausgelesen werden 

1. Säule
2. Wand der Cella
3. Stylobat
4. Stereobat
5. Euthynterie
6. Krepis

Alle Quader des Stufenbaus am Tempel von Segesta weisen auf der Ansichtsseite eine auffällige «Nase» oder Bosse auf. Die Funktion dieser Bossen beim Versatz ist ebenfalls offensichtlich: Wie in der Wuchtekehle konnte man auch an der Bosse einen Hebel ansetzen, um den Stein präzise in die gewünschte Endposition zu schieben, oder um die zum Abtransport untergelegten Rollen unter dem Block wegzunehmen. 

• In der Antike wurden die Rohlinge gesetzt und vor Ort verarbeitet. 
• Im Mittelalter werden nur noch fertig verarbeitete Teile gebracht. Nichts wird mehr vor Ort verarbeitet.
• Anrike konnte der Mastkran nur bis etwa 20m in die Höhe heben im Mittelalter konnte man schon bis zu 100m in die höhe bauen.
• In der Antike standen die Kräne neben dem Bauwerk und im Mittelalter standen sie oben aud dem Mauerwerk und die Werkstücke waren oft auf kleiner also auch weniger schwer als in der Antike (Architrav und Eckgeisa)

• Um zu verdecken dass die Säule aus einzelnen Trommeln besteht
• Um einen möglichst monolithischen Eindruck der Säule zu simulieren

• Mit Hilfe von hölzernen Dübeln. Sogenannten Poloi und Empolia. 
• Diese werden in die Einbuchtung der Säulen gelegt und diese so untereinander verankert.
• Die Verdübelung der Trommeln hielt einerseits die Säule im Falle aus- serordentlicher Einwirkung wie z.B. bei den im ganzen Mittelmeerraum häufigen Erdbeben zusammen; andererseits erleichterte sie möglicherweise auch die exakte axiale Positionierung der noch rohen, durch einen Werk- zoll geschützten Trommeln übereinander. 

Ecken der Deckplatte (Abakus) wurden durch einen Schmalen Schutzsteg gegen Beschädigung geschützt.

• An unserer «Tempelbauruine» in Segesta stehen die Säulen noch im unbearbeiteten Zustand mit ihrem «Mantel» der Schutzbosse (Werkzoll) da. 

1. Aufbau der dorischen Ordnung
   1 Tympanon 
   2 Akroter 
   3 Sima 
   4 Geison 
   5 Mutulus 
   7 Triglyphenfries 
   8 Triglyphe 
   9 Metope 
   10 Regula 
   11 Gutta 
   12 Taenia 
   13 Architrav 
   14 Kapitell 
   15 Abakus 
   16 Echinus 
   17 Säule 
   18 Kannelure 
   19 Stylobat

• Damit man weniger hohe Lasten an den Seilen befestigen musste.
• Halbierung der zu hebenden Last
• Nachteil: Im Falle eines Erdbebens ist diese Konstruktion des zweiteiligen Architrav empfindlicher, da ein hochkant stehender Balken leichter kippt als ein nahezu quadratischer Querschnitt.
• Die Klammern in Form eines umge- drehten «U» wurden in entsprechende, paarweise an den Fugen in den benachbarten Blöcken angeordnete Löcher gesteckt und sodann mit Blei vergossen. Daher wurden die Architravblöcke der zweiteiligen Konstruktion durch metallische Klammern miteinander verbunden.

In den Löchern sind kurze Axen befestigt die sich von einem Zugtier gezogenen Rahmen drehen. 

Die unterste Schicht des Gebälkes bilden die "Haupttragbalken" das Architrav.

Der Architrav ist der einzige wesentlich auf Biegung beanspruchte Steinbauteil des griechischen Steintempels.

Um ein gemeinsames Auflager auf der Ecksäule zu finden

An Werksteinbauten, an denen die Steinblöcke mörtellos und ohne sonstige Ausgleichsmaterialien direkt auf- und aneinander versetzt wurden, mussten die Lager- und Stoßflächen möglichst exakt gearbeitet werden. Um den hierfür notwendigen Aufwand zu begrenzen, wurden Anschlussflächen nur in einem schmalen Randstreifen (als Saum der Anathyrose bezeichnet) entlang den Sichtflächen oder den Außenkanten des Blockes fein geglättet und abgeglichen. Der innere Bereich der Anschlussflächen, als Spiegel bezeichnet, wurde hingegen mit gröberem Werkzeug leicht vertieft abgearbeitet, um zu vermeiden, dass wegen vorstehender Stellen kein dichter Fugenschluss erreicht wurde.

Anathyrose 

für die Mörtellose algriechische Form der Stossfuge. Um äusserlich einen perfekten Fugenschluss der Architravbalken an den Stossfugen zu erreichen.

Das ist der Trick dafür. Stossfugen nur längs des Randes der Stossfläche perfekt glatt abgearbeitet und aneinandergepasst und im innern der stossfuge wird  er ein wenig zurückbearbeitet. 

• U-Förmige Seilrinne 
• An Ruinen am auffälligsten sind die in die Stossfugen der Blöcke eingearbeiteten «Seilrinnen» in Form eines «U».  
• Sie ermöglichten das Heben des Blockes und das Heranrücken an den Nachbarblock, ohne das Herausziehen des Seiles zu behindern.  

Für die Steine der Giebelfelder. Sie ermöglichen ebenfalls das Heben mit einer Seilschlinge ohne Behinderung des passgenauen Aneinanderstossens der Blöcke. 

Nachteil: Die Bossen mussten in Situ abgearbeitet werden.

1. Seilrinnen in U Form
2. Bossen
3. Wolf und Wolfsloch

Für welche Technik man sich entschied hing von der Grösse bzw. von dem Gewicht des Blockes ab. Der Art des Versatzes und der daraus sich ergebenden Zugänglichkeit ab.

• Ende der Säule mit dem Abakus als Abschluss. 
• Zweiteiliger Architrav die Fugen stossen im Mittelpunkt der Säule.
• Da zweiteilig muss befestigt werden mit einem Metallischen "Klammern" in Fom eines umgedrehten U.
• Diese wurden paarweise an den Fugen in den benachbarten Blöcken angeordneten Löcher gesteckt und mit Blei vergossen
• Das Architrav grössere Blöcke als Frieszone und Kranzgesims weil es als einziges Bauteil auf biegung beansprucht wird.
• Oben sind es kleinteiligere Blöcke
• Oben sieht man eben abwechseln triglyphe und metopen darüber der Geison und zuletzt typhanon 

Um die Steine des Architravs zu positionieren standen die Arbeiter auf der herausragenden Kapitell Deckplatte.