Konstruktionsgeschichte

• Tonnengewölbe aus Bruchstein im Kufverband 
• Weitaus die meisten Tonnengewölbe sind in regelmäßigem Verband gemauert. Der Regelverband beim Tonnengewölbe ist der Kufverband. 
• Bei dieser Konstruktionsart wird das Tonnengewölbe durch gerade, parallel zur Achse des Gewölbes verlaufende, radial stehende Steinschichten gebildet. Ein im Kufverband gemauertes Tonnengewölbe gleicht somit einer in die Zylinderform gekrümmten, im Verband gemauerten Wand. 
• Entspricht der Verband dem Läuferverband, so ergibt der Kufverband ein halbsteinstarkes Tonnengewölbe. 

• Steinbau ohne Holz
• Freistehendes Gebäude (Feuerschutz)
• Gewölbte Arkadenhalle nach innen und aussen geöffnet 
• Dreispitzbogen gewölbte Lagerhalle im oberen Geschoss

• Das alles aus Stein sein musst, da man es Feuersicher braucht
• Im oberen Stock braucht man grosse Öffnungen für die Belüftung
• Tonnengewölbe mit Stichkappen: Speziell in Frankreich: Steinschnittkunst
• Speziell wieder exakte Geometrien wie in der Renaissance (Kettenlienie Gewölbe)
• Weg von der Gotik und Romanik wieder zurück zur Renaissance

Bogenbohlendächern, eine wohl von Philibert de l'Orme (1510 bis ca. 1570) erfundene und verbreitete Konstruktionsweise für Dächer, die sich vor allem durch große Holzersparnis auszeichnet.

• Das Dachtragwerk besteht aus zwei bis drei aufrecht stehenden nebeneinandergelegten Bohlen. 
• Die Bohlen sind versetzt gestoßen und bilden den bogenförmigen Sparren.
• Die Verbindung erfolgt an den Stößen mit eisernen Nägeln
• Die Aussteifung des Bohlendachtragwerkes erfolgte durch verkeilte Riegel.
• Der große Vorteil gegenüber anderen Dachtragwerken ist der sparsame Holzverbrauch. Durch die Bauweise entsteht auch ein großer Innenraum ohne Stützen.

• Gusseisen ist ein Eisenwerkstoff mit hohem Kohlenstoffgehalt der diesen Werkstoff von Stahl unterscheidet. 
• Gusseisen weist eine gute Gießbarkeit auf (geringer Schmelzpunkt, dünnflüssige Schmelze, ...), lässt sich aber nicht durch Schmieden bearbeiten, da es hart und sprödeist.
• Stahl dagegen lässt sich relativ schlecht gießen, aber sehr gut schmieden.
• Gusseisenteile sind besser korrosionsbeständig als Stahl,

• dieser vertiefte Randstreifen die endgültige Oberfläche des Quaders definiert. Er dient also nach dem Ver- satz als «Lehre» oder Mass für den Steinmetz und gibt ihm an, um wieviel die zunächst noch roh belassene Sichtfläche im Endzustand zurückzuar- beiten ist. 
• Um beim Versatz auch an der schattenfugenähnlichen Lehre Beschädi- gungen zu verhindern, liess man in Segesta sogar am Ende noch eine kleine «Kantenschutzbosse» stehen.  
• Um den endgültigen Quaderspiegel herzu- stellen, würde der Steinmetz später längs aller vier Randkanten der Fläche einen «Randschlag» ziehen (mit einem breiten Meissel oder «Schlageisen») und dann die übrige Bosse innerhalb der Fläche mit der Spitzhacke, dem Spitzeisen oder einem hackenartigen Werkzeug mit quer zum Steil stehen- der Schneide («Dechsel»; Spuren davon in Segesta an den später nicht mehr sichtbaren Fundamentblöcken) abschlagen und sodann mit weiteren Werk- zeugen noch einebnen und glätten. 

• Zur Befestigung der Einrichtung für die Zugtiere schlug man in beide Lagerfugen der Säulentrommel eine rechteckige Vertiefung.  
• Eine im Feld liegengebliebene Trommel zeigt deutlich, dass diese Aussparungen nicht erst vor Ort auf der Baustelle des Tempels hergestellt wurden.  
• rotz- dem hatte die quadratische Eintiefung in der Fuge auch am fertigen Tem- pel einen Sinn: Wie man von Säulentrommeln auf der Akropolis in Athen weiss, nahmen die Aussparungen einen würfelförmigen Holzklotz (empo- lion) auf. In diesem steckte ein grosser zylindrischer Holzdübel (polos), der die Trommeln der Säule axial miteinander verband.  

• Der Versatz der grossen Blöcke der Säulentrommeln und Architrave in grosser Höhe war immer mit der Gefahr verbunden, dass von oben ein Werkstück oder auch nur ein Werkzeug herabfiel. Ein solcher Unfall hätte die empfindliche Vorderkante einer bereits fertig ausgearbeiteten Stufe leicht beschädigen können 
• Indem man an dem versetzten Quader zunächst an allen Schauseiten noch einen «Werkzoll» oder eine «Schutzbosse» beliess, vermied man solche bauzeit- lichen Beschädigungen.  
• Allfällige Ungenauigkeiten der Steinbearbeitung konnten dabei noch ausgeglichen werden, so dass die Säulen trotz des Aufbaus aus individuellen Trommeln dem visuellen Eindruck monolithischer Konstruktion mutmasslich sehr nahe kamen. 

• Die Blöcke des Geisons haben hingegen wieder eine beachtliche Grösse. Dies hängt damit zusammen, dass sie auf der Tempelaussenseite weit aus- kragen (Kranzgesims) und daher durch ein entsprechend schwere rück- wärtiges Stück im Gleichgewicht gehalten werden müssen.
• Somit besteht das Geison meist aus in der Ansicht schmalen, dafür aber weit nach hinten reichenden, binderartigen Blöcken. das heisst die kurzen seiten sind in der ansicht zu sehen 
• Da der auskragende vordere Teil dün- ner und damit leichter ist als der massive hintere Teil, mussten im Fall des Versatzes mit Seilrinnen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um den Block am Kran in perfekt horizontaler Lage zu erhalten. Oft finden sich daher in den Stossfugen der Geisonblöcke gleich zwei Seilrinnen 
• eine normale im hinteren Bereich und eine schräg nach hinten laufende im auskragenden vorderen Teil. Solche Seilrinnen ermöglichen es zum Beispiel beim Anblick des gigantischen Tempels des olympischen Zeus in Agrigent, die Geisonblöcke trotz erheblicher Verwitterung sofort auf den ersten Blick zu identifizieren. 

• "Lehre"

• Der Vergleich mit vollendeten Tempeln zeigt, dass dieser vertiefte Randstreifen die endgültige Oberfläche des Quaders definiert. Er dient also nach dem Ver- satz als «Lehre» oder Mass für den Steinmetz und gibt ihm an, um wieviel die zunächst noch roh belassene Sichtfläche im Endzustand zurückzuar- beiten ist. 

• Bohlenbögen als Träger der Schalung eines Kreuzgewölbes 

• im Inneren des Joches jeweils zwei sich kreuzende Lehrbögen über den Diagonalen sowie zwei weitere Lehrbögen für die Schildbögen angeordnet sind. 

Rom, Pantheon, 2 Jh n chr

Das tragende Mauerwerk besteht aus Opus caementicium, einem Gussmauerwerk, mit Ziegeln als verlorener Schalung unterbrochen durch Ausgleichslagen.

• Eiserne Anker wurden angemacht um die Kransgesimse zu halten.
• Ich vermute wegen der Auskragung und dem Gewicht. Das Loch in der Mitte vermutlich zum heben
• Die an der Seite vermutlich zur justierung

• 2. Mönchschor:
• 3. KonversenenchorHier sitzen die Laien, die Nichtgeistlichen. Eine räumliche Trennung der beiden Chöre nennt man Chorschranke (nicht begehbar) oder Lettner (begehbar).
• 4. Vorhalle
• 6. Speisesaal der Laien und wird daher auch Laienrefektoriumgenannt.
• 7. Küche: 
• 8. Speisesaal der Herrenmönche. Das Herrenrefektorium befindet sich im Normalfall gegenüber des Brunnenhauses (16).
• 9.(Wärmeraum): Das Kalefaktorium ist der einzige beheizte Raum eines Klosters
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• 12. Kapitelsaal/ Kapitelhaus: Der Kapitelsaal ist sozusagen das Rathaus des Klosters. Hier wird Recht gesprochen und Verhandelt.
• 13. Sakristei: Die Sakristei schließt sich in der Regel dem Sanktuarium an. In ihr werden wichtige liturische Gegenstände und Gewänder aufbewahrt. Eine Sakristei befindet sich eigentlich in jeder Kirche, den Laien ist sie nicht zugänglich.
• 14. Kreuzgang: Er dient der Erschließung der einzelnen Räume oder als Raum für liturgische Gänge.
• 15. Kreuzhof
• 16. Brunnenhaus/ Lavatorium: Das Brunennhaus diente den Mönchen zu liturgischen Waschungen wie etwa vor dem Mahl.

• mittelalterliche tonnengewölbe
• Tonnengewölbe durch Gurte unterteilt
• Vermutlich mit Flächenschalung 
• Konstruktion im Kufverband

• 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