Bogen (Architektur)
gewölbte Überspannung von Öffnungen / aus Wikipedia, der freien encyclopedia
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Als Bogen bezeichnet man in der Architektur ein Bauelement zum Überbrücken von Öffnungen im Mauerwerk.[1] Ein Bogen ohne tragende Funktion heißt Blendbogen.
Form und Breite werden so gewählt, dass im Bogen keine Zugkräfte auftreten. Der Bogen deckt die sogenannte Stützlinie. Die in den Kämpfern an seinen Enden aufzubringenden Kräfte sind gegen die Vertikale geneigt, d. h., dass dort neben vertikalem Druck auch horizontaler Schub herrscht.
Das Gewölbe ist die Urform des Bogens. Später hinzugekommene Bögen bestehen aus Holz, Eisen oder Beton. Die Ausdehnung eines Bogens in die Dritte Dimension ist das Tonnengewölbe, ein um seine senkrechte Mittelachse gedrehter Bogen wird zur Kuppel.
Bögen sind bis zur Fertigstellung nicht selbsttragend und benötigen ein Lehrgerüst.
Sogenannte falsche Bögen oder Kragbogen bestehen aus sukzessive weiter zur Mitte reichenden Verlängerungen gerader Balken. Sie lassen sich ohne Lehrgerüst erstellen.
Der Bogen ist in der Architektur an zahlreichen Bauwerken in unterschiedlichen Ausführungen zu finden. So ermöglicht der Bogen Tür- und Fensteröffnungen ebenso wie das Überspannen von Hallen. Im Bauwesen wird er in Brücken und in Tunneldecken verwendet.
Kragbogen oder unechter Bogen
Vor der Erfindung des echten Bogens verwendete man Kragbögen. Damit konnten nur geringe Weiten überspannt werden. Die Stabilität wurde durch seitliche Auflasten erreicht.
Echter Bogen
Lockeres Mauerwerk besitzt überhaupt keine Zugfestigkeit. Auch Mörtel ändert daran wenig. Seine Aufgabe ist es, die Auflage der Steine zu verbessern, nicht aber, die Steine zu verkleben. Hingegen ist die Druckfestigkeit außerordentlich hoch. Bei Zement liegt sie bei ca. 50 MN/m², ca. 10-fach höher als die Zugfestigkeit.
Balken und Kragbogen setzen Materialien voraus, die unter Zug belastbar sind. Erst eine Bogenkonstruktion nutzt die hohe Druckbelastbarkeit von mineralischen (Stein und Beton) und keramischen (Ziegel) Baustoffen.
Die Steine in den beiden Bildern rechts sind keilförmig angeschrägt und lassen sich zu einem Bogen zusammenfügen. Nur die beiden „Pfosten“ sind gegen seitliches Verschieben gesichert. Die Bogensteine selber sind nicht verklebt und können daher keine Zugkräfte aufnehmen. Die auf diese Weise lose aneinanderliegenden Steine vermögen dennoch hohe Belastungen als Druckspannungen aufzunehmen, die – im Gegensatz zu einem Kragbogen – ein Vielfaches des Eigengewichts betragen.
Die angeschrägten Bogensteine heißen Keilsteine. Der mittlere Stein im Bogen wird Schlussstein (S, siehe Bild rechts) genannt und ist häufig dekorativ herausgearbeitet.
Der Kämpfer (K) ist zugleich der obere Abschluss des Widerlagers und die Basis des Bogens. Dieser Übergangsbereich muss sorgfältig gearbeitet sein, damit die Druckkräfte des Bogens abgeleitet werden können. Die Steine oberhalb der Kämpferlinie (kl) liegen beim Errichten des Bogens nicht mehr durch ihr eigenes Gewicht auf dem Widerlager auf. Sie müssen beim Bau durch ein Lehrgerüst abgestützt werden, um nicht herabzufallen. Oberhalb der Kämpferlinie beginnt der eigentliche Bogen.
Die ersten Steine, die auf dem Kämpfer aufliegen, bezeichnet man als Anfänger (A). Die Bogenlaibung ist die Innenfläche des Bogens (in der Abbildung dunkelgrau schattiert), die Vorderfront die Bogenstirn. Die obere Fläche des Bogens, der Bogenrücken, trägt die nach oben aufgeschichteten Steine. Als Bogenscheitel bezeichnet man den höchsten Punkt der Bogenlaibung.
Ein gemauerter Bogen soll möglichst aus einer ungeraden Anzahl von Keilsteinen bestehen, damit der Schlussstein mittig sitzt[2], obwohl es statisch nicht unbedingt nötig ist. Da dies handwerkliche und gestalterische Tradition ist, sind Bögen ohne mittigen Schlussstein äußerst selten – es entsteht dann eine Schlussfuge.
Ein gestelzter Bogen steht mit seinen Enden auf mehr oder weniger hohen, oder mehreren senkrechten Anfängern, die auch als Bogenstelzung bezeichnet werden. In der Regel sind Bogenstelzungen symmetrisch angeordnet. Eher selten sind unsymmetrische oder einhüftige Stelzungen.
Ein sich nach unten öffnender Bogen, der die Kräfte gleichmäßig als Druckspannung aufnimmt, kann als Umkehrung einer frei hängenden Kette aufgefasst werden, in der ausschließlich Zugkräfte herrschen. Die Ideallinie eines unbelasteten Bogens ist deshalb eine Katenoide. Dennoch kommt ein Halbkreisbogen einer Brücke der Idealstruktur recht nahe, da der Bogen durch die seitlichen Brückenrampen am Anfang und Ende mehr Masse zu tragen hat als die Mitte.
Während sich die altgriechischen Stein-Monumentalbauten aus Tradition an Holzkonstruktionen orientierten, setzten die Römer durchgängig Halbrundbogen als tragende Strukturen ein (s. u.).
Im Laufe der Jahrhunderte wurden verschiedenste Arten von Bögen entwickelt, mit entsprechenden Vor- und Nachteilen.
Giebelbogen
Der Giebelbogen, auch Dreiecksbogen genannt (franz. Arc en mitre), ist eine Bogenkonstruktion aus zwei schräg, in Giebelform, aneinandergelegten Steinen oder Steinreihen. Er wird insofern von zwei Geraden gebildet, erfüllt aber konstruktiv die Voraussetzungen eines Bogens.[3]
Rundbogen oder Halbkreisbogen
Beim Kreisbogen, auch Rundbogen genannt, ist die Bogenlinie kreisförmig und nimmt den kompletten Halbkreis (180 Grad) ein, das bedeutet, die untersten beiden Fugen liegen horizontal. Die Höhe des Bogens (Scheitelhöhe) beträgt damit immer genau die halbe Spannweite. Der Halbkreisbogen war lange Zeit die dominierende Technik des Bogenbaus. Sie wurde von den Römern perfektioniert und vielfältig angewendet, was bis in die Zeit der Romanik wirkte.
- Rundbogen
zu einer Konstruktionsanleitung des Bogens siehe weiter unten
Spitzbogen oder Gotischer Bogen
Der Spitzbogen ist ein aus zwei Kreisen konstruierter Bogen mit Spitze. Er gilt in der Architektur als ein zentrales Element der Gotik.[4]
Erste Spitzbögen fanden sich bereits in der Burgundischen Romanik. In der gotischen Sakralarchitektur (Basilika Saint-Denis) wurden sie seit der ersten Hälfte des 12. Jahrhunderts verwendet. Von Frankreich aus verbreitete sich diese Bogenform um 1200 nach Deutschland, wurde bis in das frühe 16. Jahrhundert hinein benutzt und Jahrhunderte später, in der Neugotik, wieder aufgegriffen.
Den gotischen Bogen gibt es auch als gedrückten Spitzbogen und als überhöhten Spitzbogen, letzterer heißt auch Lanzettbogen.
zu Konstruktionsanleitungen verschiedener gotischer Bögen siehe weiter unten
Tudorbogen
Als Tudorbogen bezeichnet man in der Baukunst einen für den Tudorstil (die letzte Periode des gotischen Stils in England, 1485 bis 1603) charakteristischen gedrücken Spitzbogen.[5] Er besteht aus vier Kreisbogen mit je zwei verschieden großen Radien[6] und fand vor allem in England Verbreitung, weshalb er auch englischer Spitzbogen[7] oder normannischer Bogen genannt wird.
zu einer Konstruktionsanleitung des Bogens siehe weiter unten
Kielbogen
Ein Bogen, dessen Kante wie das Profil eines auf dem Rücken liegenden Schiffes mit Kiel aussieht, wird Kielbogen genannt. Andere Bezeichnungen dafür sind Eselsrücken – abgeleitet von der Rückenform eines Esels – und Sattelbogen, Schottischer Bogen oder Akkolade. Er hat seinen Ursprung in Indien, wo er bereits seit dem 3. Jahrhundert v. Chr. Verwendung fand. In Europa ist er erst ab dem 13./14. Jahrhundert in der Spätgotik in Gebrauch.
zu einer Konstruktionsanleitung des Bogens siehe weiter unten
Vorhangbogen
Der Vorhangbogen ist ein Bogen, der von zwei oder mehr konvexen Bogenlinien begrenzt wird.[8] Im Fall von zwei Bogenlinien heißt er auch Einfacher Vorhangbogen oder Konkaver Spitzbogen.[9]
Zackenbogen
Der Zackenbogen ist eine Bogenform, dessen Laibung aus Pässen und Nasen besteht. Die einfachste Form eines Zackenbogens ist der Kleeblattbogen oder auch Dreipassbogen. Der Kleeblattbogen setzt sich aus drei Kreisbogen zusammen, wobei der mittlere Kreisbogen größer sein kann. Es gibt auch spitze Kleeblattbogen, bei denen der mittlere Bogen ein Spitzbogen ist.
Besteht ein Zackenbogen aus mehr als drei Bogen, so ist dies der eigentliche Zackenbogen, der auch Vielpassbogen oder Fächerbogen genannt wird.
Korbbogen
Der Korbbogen (auch: gedrückter Bogen, Korbhenkelbogen, Ratebogen) vereinigt Eigenschaften des Halbkreisbogens und des Segmentbogens; wie bei dem erstgenannten gehen die Senkrechten bruchlos in den Bogen über. Der Höhenbedarf wird dadurch vermindert, dass der Krümmungsradius von den Kämpfern zum Scheitel hin zunimmt, die Krümmung vom Scheitel zu den Widerlagern. Üblicherweise wurden solche Bögen aus Segmenten mit bestimmten Radien und Mittelpunkten konstruiert, der Radius kann aber auch kontinuierlich zu- und wieder abnehmen. Bogen mit drei oder fünf Mittelpunkten sind die Regel.[10]
Eine spezielle Form des Korbbogens ist im frühen 20. Jahrhundert der Fischerbogen.
Eine Sonderform des Korbbogens ist der einhüftige Korbbogen, auch Schwanenhals, steigender Bogen, fallender Bogen, strebender Bogen, geschwungener Bogen, Hornbogen, Spannbogen oder Hüftbogen genannt, bei dem die Kämpferpunkte in unterschiedlicher Höhe liegen. Dieser Bogentyp ist oft im Strebewerk gotischer Kirchen zu finden. Auch für die tragende Unterkonstruktion von Treppen wird der einhüftige Korbbogen verwendet.
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Segmentbogen
Ein Segmentbogen (auch Flachbogen, Stichbogen, Kreisteilbogen, Teilzirkelbogen) ist ein Kreisbogen, der keinen vollen Halbkreis beschreibt, sondern ein Kreissegment mit einem Winkel kleiner 180°. Der Segmentbogen ist damit flacher als ein Halbkreisbogen. Nachteilig ist allerdings der größere Seitenschub, den der Segmentbogen ausübt. Die flache Bauweise mit Segmentbogen ist besonders vorteilhaft für weit gespannte Bogenbrücken, bei denen der Seitenschub in das angrenzende Erdreich eingeleitet wird und die damit deutlich flacher gebaut werden können als Brücken mit Halbkreisbogen.
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Elliptischer Bogen
Formen: stehender-, steigender-, hochgestellter Ellipsenbogen. Der Bogenverlauf folgt der Ellipse. Beide Brennpunkte liegen auf der Kämpferlinie.[10]
Katenoide
Die Katenoide (Kettenlinie, Kettenkurve, Seilkurve) ist das mathematische Idealmodell eines Bogens mit gleichmäßiger Massenverteilung und ohne zusätzliche Krafteinwirkung. Freistehende Bögen dieser Form können sehr schlank ausgeführt werden. Ein Beispiel, jedoch mit ungleicher Massenverteilung, ist der Gateway Arch in St. Louis.
Parabelbogen
Aufgrund der geringen Abweichung von einer Katenoide werden Bögen manchmal auch als Parabel ausgeführt. Wenn der Bogen eine Last trägt, wie im Beispielbild links, flacht die Ideallinie ab. Sie ist dann weder eine Katenoide noch eine Parabel, sondern nähert sich einem Halbkreis an.
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Hufeisenbogen
Hufeisenbogen haben ihren Namen von der hufeisenähnlichen Form. Die Bogenlänge beträgt zwischen 2/3 und 3/4 eines Kreisumfanges. Dieser Bogen ist in der islamischen Architektur vorherrschend und wird deshalb auch maurischer Bogen oder arabischer Bogen genannt. Allerdings verwendeten die Westgoten bereits den Hufeisenbogen in ihren Kirchenbauten (frühestes Beispiel: San Juan de Baños, geweiht 661, also bevor der Islam auf der iberischen Halbinsel Einzug hielt). Er kann als Rundbogen oder Spitzbogen ausgeführt sein.
Eine andere Spur führt nach Indien, wo die buddhistischen Chaitya-Fenster der Zeit um Christi Geburt und später die von ihnen abgeleiteten kudus und chandrasalas in Hufeisenform gestaltet sind (siehe auch die Schlüssellochfenster von Nachna). Der Hufeisenbogen fand in jüngerer Zeit auch im Jugendstil Verwendung.
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Karniesbogen
Beim Karniesbogen setzen über der Kämpferlinie zwei Kragsteine mit konvex geschwungenem Profil an, an die sich der konkav geschwungene Bogen anschließt, so dass in der Verbindung der beiden Elemente eine S-förmige Linie entsteht. Karnies bezeichnet allgemein ein S-förmiges, also konkav-konvex profiliertes Bauelement.[11]
zu einer Konstruktionsanleitung des Bogens siehe weiter unten
Schulterbogen
Der Schulterbogen ist eigentlich ein Scheitrechter Bogen, dessen Sturzstützweite durch darunterliegende Kragsteine oder auch Konsolsteine verkürzt wurde. Andere Bezeichnungen sind daher Konsolbogen und Kragsturzbogen, auch die Bezeichnungen Bursabogen findet man.[9]
Scheitrechter Bogen
Ein Scheitrechter Bogen, auch Horizontalbogen genannt, ist ein Bogen, der so ausgeführt ist, dass die Unterseite der überspannten Öffnung einem Türsturz gleicht. Konstruktiv ist es ein Segmentbogen, dessen Keilsteine so zugearbeitet werden, dass sich eine waagerechte Unterkante ergibt. Scheitrechte Bogen erlauben keine großen Spannweiten. Man findet sie häufig über Fenstern und Türen. Scheitrechte Bogen dienen auch als Entlastungsbogen über einem Fenstersturz aus Werkstein. Heute findet man viele unechte scheitrechte Bögen an neuen Bauwerken, die aber keine tragenden Bogenkonstruktionen sind, sondern in dahinterliegenden Stahlbetonstützen verankert sind. Oft sind sie leicht zu erkennen, weil die Steine nicht radial angeordnet sind oder weil der mittlere Schlussstein keine schrägen Seitenkanten aufweist oder gar verkehrt herum eingebaut wurde.
Scheitrechte Bogen werden im Feuerungsbau eingesetzt, um die Größe der Öffnungen etwas zu minimieren.
- Portal mit scheitrechtem Bogen, nach François Blondel (1698)
- Scheitrechter Bogen am Fenster eines Wohnhauses, erbaut 1879 (Göttingen, Obere Karspüle 38)
- Scheitrechter Bogen, hier als Entlastungsbogen mit verbliebenen Lehrgerüsthölzern, 1764–1767 (Bad Kissingen, Obere Saline)
Gestelzter Bogen
Der Gestelzte Rund- oder Spitzbogen hat an beiden Bogenschenkeln über der Kämpferlinie einen geraden Anlauf.[12] Die Rundbogenvariante ist häufig in romanischen Chorapsiden zu finden, bei den den Chor umschließenden Arkaden, die sich in den Chorumgang öffnen.
- Gestelze Bögen (Santa Maria des Naranco, Spanien)
- Gestelzte Bögen (Chorapsis und Umgang; St-Nectaire, Frankreich)
Die Serliana (auch Venezianisches Fenster, Palladio-Motiv, Syrischer Bogen) ist ein klassischer Rundbogen bei überwölbten Portal- oder Fensteröffnungen, der durch die seitlichen, schmaleren Rechtecköffnungen ein charakteristisches Erscheinungsbild erhält.
Bögen bei Gewölben
- Gurtbogen: Stützt Tonnengewölbe oder trennt einzelne Felder eines Kreuzgewölbes ab und verbindet die tragenden Pfeiler.
- Schildbogen
- Scheidbogen
- Chorbogen: ist ein Bogen zwischen Chor und Langhaus oder zwischen Chor und Vierung. Dieser Bogen wird auch Triumphbogen genannt.
Arkaden
- Arkaden in der Alten Münze, München
- Arkaden vor dem Schrein der Fatima Masuma
Mauerbogen, Fenster-, Tür- oder Torbogen
Ein Mauerbogen überspannt als Fensterbogen, Türbogen oder Torbogen eine Öffnung im Mauerwerk und trägt die Last des darüberliegenden Mauerwerks (siehe auch Archivolte)
- Fensterbögen in Armenien
- Torbogen, Culzean Castle
- Torbogen auf den Philippinen
Entlastungs- oder Überfangbogen
Ein Entlastungs- oder Überfangbogen ist ein in der Mauer liegender, gemauerter, konstruktiver Bogen zur Lastabtragung über einer Maueröffnung, um die Kräfte seitlich auf andere Bereiche zu verteilen.[13] Entlastungsbögen werden häufig aus Werkstein oder Backsteinen über empfindlichen Stürzen von Fenstern und Türen errichtet, wobei der verbleibende Zwischenraum zwischen Sturz und Entlastungsbogen nur lose vermauert ist. Manchmal werden Entlastungsbögen auch sichtbar zur Fassaden- oder Wandgliederung verwendet. Im Historismus kann er auch nur aufgeputzt sein, teilweise wird er durch einen Schlussstein verziert. Auch kleine, statisch unwirksame, über einer Wandöffnung vorgeblendete Bögen (meist stabförmig verziert) werden manchmal als Überfangbögen bezeichnet.[14]
- Entlastungsbogen über einer Blockrahmenzarge (Deppoldshausen)
- Vier Entlastungsbögen über Sandstein-Fensterrahmungen (Burg Plesse)
- Entlastungsbögen im Lexikon der gesamten Technik (links: scheitrechter Entlastungsbogen)
- Scheitrechter Entlastungsbogen über einem Fenstersturz (antike Ruine in Perge)
- Falscher Entlastungsbogen, Löwentor (Mykene)
Breschbogen
Von den Entlastungsbögen zu unterscheiden sind die ähnlich aussehenden Breschbögen im Festungsbau. Diese tragen die Mauer und sollen deren Einsturz bei einem Beschuss verhindern.[15]
- Breschbögen an der Festung Ehrenbreitstein, 1817–1828
- Breschbögen im Batterieturm von Burg Steinbrück, 1573 (sog. Kehrwiederturm, 1955–1956 umgenutzt zur Kirche)
Schwibbogen
Der Schwibbogen (auch Schwiebbogen, Schwebebogen) ist ein waagrecht gespannter Bogen zur Übertragung des Horizontalschubs zwischen zwei Gebäuden.[16]
Der Bogen ist in der Regel so übermauert, dass sich oben ein gerader Abschluss ergibt. Häufig findet sich der Schwibbogen in den engen Gassen mittelalterlicher Städte.
Eine konstruktive und gestalterische Sonderform des Schwibbogens ist der Scherenbogen.
- Schwibbogen
- Schwibbögen in der Via Botteghelle in Salerno
- Scherenbogen in der Vierung der der Kathedrale von Wells
Strebebogen
Beim Strebebogen handelt es sich um einen asymmetrischen Bogen, der hoch aufragende Bauteile stützt. Er ist ein typisches Konstruktionsmerkmal an gotischen Basiliken als Teil des Strebewerkes.
- Strebebogen an Notre Dame in Paris
- Strebebogen am Straßburger Münster
Triumphbogen
Der Triumphbogen ist ein monumentales Denkmal, das in Form eines freistehenden Bogens errichtet wird. Auch der Chorbogen wird Triumphbogen genannt.
- Triumphbogen in Maladsetschna, Belarus
Brückenbogen
Ein Brückenbogen ist das tragende Element einer Bogenbrücke aus Stein. Wenn der Brückenbogen relativ breit ist, kann dies auch als Tonnengewölbe bezeichnet werden.
- Brückenbogen der Bogenbrücke über den Ludwig-Donau-Main-Kanal bei Röthenbach
- Brückenbögen der römischen Penkalasbrücke in Aizanoi (Türkei)
- Brückenbogen der Rialtobrücke (Venedig)
- Holzfachwerk-Brückenbogen der Chinesischen Brücke im Schwetzinger Schlossgarten
- Brückenbögen im Aquädukt von Segovia
- Stahlbetonbrückenbogen der Taminabrücke