Gewölbe sind gekrümmte, tragende Konstruktionen, die traditionell aus Naturstein oder Ziegelmauerwerk hergestellt werden. Ihre Stabilität beruht auf Druckkräften zwischen den einzelnen Bauteilen. Ein wesentlicher Nachteil ist jedoch, dass Gewölbe oft eine große Konstruktionshöhe erzeugen, die sich nur schwer effizient nutzen lässt und zudem viel Baumaterial erfordert. Für den Bau eines Gewölbes ist eine Lehre/Schalung nötig, meist aus Holz. Diese kann nach Fertigstellung zwar entfernt werden, aber sowohl Aufbau als auch Abbau sind arbeits- und materialintensiv. Moderne Deckenplatten ersetzten Gewölbe ab dem Ende des 19. Jahrhunderts nahezu vollständig. Aus ästhetischen Gründen werden Räume manchmal weiterhin mit Gewölben überdeckt – in solchen Fällen bestehen diese Gewölbe häufig aus Stahlbeton.
Gewölbearten
Gewölbe können entstehen durch Extrusion oder Rotation einer Form (eines Bogens) oder durch Durchdringung zweier Gewölbe. Je nach Form unterscheidet man halbkreisförmige, gedrückte oder erhöhte Gewölbe. Je nach Art und Lage der Auflager können sie geschlossen, halboffen oder offen sein.
Hauptbestandteile eines Gewölbes
Gewölbe wurden als Fortsetzung der Wände nach den Regeln eines guten Verbandes gemauert. Durch die Geometrie der Bogenform entstehen radial angeordnete Elemente mit keilförmigen Mörtelfugen. Bei Bögen mit großem Krümmungsradius kann es nötig sein, die Ziegel keilförmig zuzuschneiden.
Der Bauablauf des einfachsten Gewölbetyps – des Tonnengewölbes – wird am Beispiel von Ziegelmauerwerk erläutert:
Ausgehend von der Grundlinie (Ansatzlinie) wird der Kämpferbereich gemauert, also der Punkt, an dem das Gewölbe beginnen soll.
Damit der Bogen im Winkel ansetzen kann, müssen die Ziegel zunehmend auskragen: Es entsteht ein Ziegelauflager mit geneigter Startfläche, die aus einer geraden Ebene mithilfe von Viertel- und Halbsteinen ausgebildet wird. Dadurch entsteht eine geneigte Startfläche mit zugeschnittenen Elementen, typischerweise eine Steinbreite – das ist die Kämpferbreite.
Über dem Kämpfer wird das Mauerwerk mit vertikalen Flächen nach oben fortgeführt; ab der Ansatzlinie beginnt man auf beiden Seiten mit dem Gewölbemauerwerk.
Der Zwischenraum wird meist mit Mauerwerksausfachung verstärkt.
Für das Gewölbe ist eine Lehre und ein Traggerüst vorzubereiten; das Gewölbe wird auf deren Oberfläche gemauert. Zu Beginn wird mit der vollen Ziegelstärke (Kämpferbreite) entlang der Krümmung der Lehre gemauert. Im mittleren Bereich kann das Gewölbe auf die Dicke eines halben Steins verjüngt werden. Allerdings werden etwa alle 1 bis 1,5 m verstärkende Bögen vorgesehen (ähnlich wie bei Wandverstärkungen durch Pfeiler).
Gewölbearten
Die häufigsten Gewölbe aus Stein oder Ziegel sind:
- Tonnengewölbe - Das Tonnengewölbe ist die räumliche (dreidimensionale) Form des Bogens. Man kann es als Entlang der Längsachse „ausgezogenes“ Gewölbe verstehen. Es ist eine Fläche, die nur in eine Richtung gekrümmt ist und nur seitlich (parallel zur Längsachse) Auflager benötigt – daher gilt es als halboffenes Gewölbe. Der Bogen kann unterschiedliche Höhen und Formen besitzen und von der Halbkreisform abweichen, woraus Untertypen wie Segmentbogen, Dreigelenk-/Dreimittelpunktbogen usw. entstehen.
- Kreuzgratgewölbe - Das Kreuzgratgewölbe entsteht durch die Durchdringung zweier gleich großer Tonnengewölbe: Das Material im Schnittbereich wird entfernt, während die Gewölbeflächen außerhalb dieses Bereichs erhalten bleiben. Die Schnittlinie nennt man Grat, und der Stirnbogen entspricht der Kurve des ursprünglichen Bogens. Es gilt als offenes Gewölbe, da nur die unteren Punkte der Stirnbögen Auflager in Form von Pfeilern oder Säulen benötigen. Beim römischen Kreuzgratgewölbe ist die Verbindungslinie gegenüberliegender Stirnbögen horizontal, der Gewölberücken ist halbellipsoid. Beim romanischen Kreuzgratgewölbe ist diese Verbindungslinie ein ansteigender Bogen, der Rücken ist halbkreisförmig.
- Kuppelgewölbe - Wenn zwei Tonnengewölbe sich schneiden, erhält man ein Kuppelgewölbe, indem man das Material im Schnittbereich belässt und die Gewölbeteile außerhalb der Schnittfläche entfernt. Dieser geschlossene Gewölbetyp benötigt rundum Mauerwerksauflager.
- Muldengewölbe - Das Muldengewölbe ist eine verlängerte Form des Kuppelgewölbes, jedoch mit rechteckigem statt quadratischem Grundriss. Auch dieses Gewölbe ist geschlossen.
- Stichkappengewölbe / gekapptes Muldengewölbe - Das Stichkappengewölbe kann aus dem Muldengewölbe abgeleitet werden, indem man es etwa auf halber Höhe durch eine horizontale Ebene schneidet und an der Schnittlinie ein flaches oder nahezu flaches Gewölbe ausbildet.
- Kuppel - Kuppeln sind Rotationsflächen. Sie sind oft halbkugelförmig, können aber auch als gedrückte oder erhöhte Bogenformen ausgeführt werden. Die Basis ist häufig kreisförmig, viele Kuppeln wurden jedoch auch auf elliptischer Grundfläche gebaut.
- Pendentifkuppel - Eine Pendentifkuppel ist eine halbkugelförmige Kuppel, die über einem Kreis errichtet wird, der um ein Quadrat beschrieben ist. Anschließend werden die Teile außerhalb der Quadratseiten durch vertikale Ebenen abgeschnitten. Die entstehenden Stirnbögen sind ebenfalls halbkreisförmig. Die Pendentifkuppel ist offen und wird an den Ecken durch Pfeiler oder Säulen getragen.
- Segelkuppel - Die Segelkuppel gilt ebenfalls als auf allen Seiten offene Kuppel. Sie unterscheidet sich von der Pendentifkuppel dadurch, dass die vertikalen Schnittflächen deutlich weiter nach innen vom Kreis liegen, über dem die Kuppel aufsteigt. Dadurch entsteht ein Segmentbogen statt eines Halbkreisbogens als Stirnbogen.
Hauptbestandteile eines Gewölbes
Gewölbe wurden als Fortsetzung der Wände nach den Regeln eines guten Verbandes gemauert. Durch die Geometrie der Bogenform entstehen radial angeordnete Elemente mit keilförmigen Mörtelfugen. Bei Bögen mit großem Krümmungsradius kann es nötig sein, die Ziegel keilförmig zuzuschneiden. Der Bauablauf des einfachsten Gewölbetyps – des Tonnengewölbes – wird am Beispiel von Ziegelmauerwerk erläutert:
- Ausgehend von der Grundlinie (Ansatzlinie) wird der Kämpferbereich gemauert, also der Punkt, an dem das Gewölbe beginnen soll.
- Damit der Bogen im Winkel ansetzen kann, müssen die Ziegel zunehmend auskragen: Es entsteht ein Ziegelauflager mit geneigter Startfläche, die aus einer geraden Ebene mithilfe von Viertel- und Halbsteinen ausgebildet wird. Dadurch entsteht eine geneigte Startfläche mit zugeschnittenen Elementen, typischerweise eine Steinbreite – das ist die Kämpferbreite.
- Über dem Kämpfer wird das Mauerwerk mit vertikalen Flächen nach oben fortgeführt; ab der Ansatzlinie beginnt man auf beiden Seiten mit dem Gewölbemauerwerk.
- Der Zwischenraum wird meist mit Mauerwerksausfachung verstärkt.
- Für das Gewölbe ist eine Lehre und ein Traggerüst vorzubereiten; das Gewölbe wird auf deren Oberfläche gemauert.
- Zu Beginn wird mit der vollen Ziegelstärke (Kämpferbreite) entlang der Krümmung der Lehre gemauert. Im mittleren Bereich kann das Gewölbe auf die Dicke eines halben Steins verjüngt werden. Allerdings werden etwa alle 1 bis 1,5 m verstärkende Bögen vorgesehen (ähnlich wie bei Wandverstärkungen durch Pfeiler).
