Gewelf (architectuur)
Koepel
Een van de vroegst bekende voorbeelden van welke vorm van gewelf dan ook is te vinden in het neolithische dorp Khirokitia op Cyprus. De ronde gebouwen, die dateren van ca. 6000 v. Chr., dragen bijenkorfvormige koepelgewelven van ongebakken lemen bakstenen en vormen tevens het eerste bewijs voor nederzettingen met een bovenverdieping. Vergelijkbare bijenkorfgraven, tholoi genaamd, bestaan op Kreta en in Noord-Irak. Hun constructie verschilt van die in Khirokitia in die zin dat de meeste gedeeltelijk begraven lijken en voorzien in een dromos-ingang.
De aanwezigheid van koepels geeft echter een bredere betekenis aan het woord gewelf. Het onderscheid tussen de twee is dat een gewelf in wezen een boog is die in de derde dimensie is geëxtrudeerd, terwijl een koepel een boog is die om zijn verticale as is gedraaid.
Hellend bakstenen tongewelfEdit
Schuine bakstenen gewelven hebben hun naam te danken aan hun constructie: de bakstenen worden verticaal (niet radiaal) geplaatst en leunen (schuin) tegen een bestaande muur: Hierdoor kan de constructie worden voltooid zonder gebruik te maken van centrering. Bij archeologische opgravingen in Mesopotamië uit het 2e en 3e millennium v. Chr. zijn voorbeelden gevonden die in gipsmortel waren gezet.
VatgewelfEdit
Een tongewelf is de eenvoudigste vorm van een gewelf en lijkt op een ton of tunnel die in de lengte doormidden is gesneden.
De vroegst bekende voorbeelden van tongewelven werden gebouwd door de Sumeriërs, mogelijk onder de ziggurat van Nippur in Babylonië, die was opgetrokken uit gebakken bakstenen met kleimortel.
De vroegste tongewelven in het oude Egypte zijn vermoedelijk die in de graanschuren die werden gebouwd door de 19e dynastie Farao Ramesses II, waarvan de ruïnes zich achter het Ramesseum in Thebe bevinden. De overspanning was 12 voet (3,7 m) en het onderste deel van de boog was gebouwd in horizontale banen, tot ongeveer een derde van de hoogte, en de ringen daarboven waren onder een lichte hoek naar achteren hellend, zodat de stenen van elke ring, plat gelegd, aan elkaar kleefden tot de ring voltooid was, zonder dat enige vorm van centrering nodig was; het aldus gevormde gewelf had een elliptische doorsnede, die het gevolg was van de wijze waarop het was gebouwd. Een soortgelijk constructiesysteem werd gebruikt voor het gewelf boven de grote zaal te Ctesiphon, waar gebakken bakstenen of tegels van grote afmetingen werden gebruikt, gecementeerd met mortel; maar de spanwijdte was bijna 25 voet (25 m), en de dikte van het gewelf was bijna 1,5 m (5 voet) aan de bovenkant, omdat er vier ringen van metselwerk waren.
Assyrische paleizen gebruikten gewelven van pitstenen, gemaakt met zongedroogde lemen stenen, voor poorten, ondergrondse graven en afvoerkanalen. Tijdens het bewind van koning Sennacherib werden ze gebruikt voor de bouw van aquaducten, zoals die in Jerwan. In de provinciestad Dūr-Katlimmu werden ze gebruikt voor de aanleg van gewelfde platforms. De traditie van hun bouw lijkt echter te zijn overgeleverd aan hun opvolgers in Mesopotamië, namelijk aan de Sassaniërs, die in hun paleizen in Sarvestan en Firouzabad koepels bouwden met een vorm die vergelijkbaar is met die van de beelden van Nimrud, met als voornaamste verschil dat zij, opgetrokken uit steengruis en met mortel verhard, nog steeds bestaan, hoewel zij waarschijnlijk bij de Islamitische invasie in de 7e eeuw werden verlaten.
In alle hierboven geciteerde gevallen in Soemerië en Egypte waren de bakstenen, of ze nu verbrand of zongedroogd waren, van de beschrijving waaraan men nu de term “tegel” zou geven; de afmetingen varieerden van 10 duim (25 cm) tot 20 duim (51 cm), waren over het algemeen vierkant en ongeveer 5,1 cm (2 duim) tot 10 cm (4 duim) dik, en ze hadden niet de vorm van voussoirs, omdat het verbindingsmiddel aan de bovenkant dikker was dan aan de onderkant. De vroegste Egyptische voorbeelden van regelmatige voussoirs in steen behoren tot de XXVIe dynastie (ca. 650 v. Chr.) in de toevoegingen die toen aan de tempel van Medinet Habu werden gedaan, en hier is het waarschijnlijk dat er een soort centrering werd aangebracht, aangezien de gewelven in ringen zijn gebouwd, zodat dezelfde centrering kon worden verschoven na de voltooiing van elke ring. Het vroegste voorbeeld van regelmatig gevormde voussoirs, en van ongeveer dezelfde datum, is te vinden in de cloaca te Graviscae in Etrurië, met een spanwijdte van ongeveer 14 voet (4,3 m), waarvan de voussoirs 5 tot 6 voet (1,8 m) lang zijn. De cloaca maxima in Rome, gebouwd door Lucius Tarquinius Priscus (603 v. Chr.) om de moerassige grond tussen de Palatijn en het Capitool af te wateren, werd volgens Commendatore Boni in de 1e eeuw v. Chr. overkluisd, waarbij het gewelf meer dan 800 voet (240 m) lang was, 10 voet (3. Chr.) in spanwijdte, met drie bogen.
De enorme Eyvan-e Khosro in Ctesiphon (bij het huidige Bagdad) werd meer dan 1500 jaar geleden gebouwd tijdens de Perzische Sasanische periode als een troonzaal. De boog is ongeveer 37 meter (121 ft) hoog, 26 meter (85 ft) in doorsnee en 50 meter (160 ft) lang, geheel gebouwd zonder centrering en het was het grootste gewelf dat tot de moderne tijd werd gebouwd.
GroefgewelvenEdit
Tot nu toe zijn alle genoemde gewelven tongewelven geweest, die, wanneer ze niet ondergronds gebouwd waren, doorlopende muren van grote dikte nodig hadden om hun stuwkracht te weerstaan; Het vroegste voorbeeld van de volgende variant, het kruisende tongewelf, zou zich boven een kleine zaal te Pergamum, in Klein-Azië, bevinden, maar de eerste toepassing ervan boven zalen van grote afmetingen is te danken aan de Romeinen. Wanneer twee halfronde tongewelven van dezelfde diameter elkaar kruisen, wordt hun snijpunt (een echte ellips) een kribgewelf genoemd, waarlangs de stuwkracht van het gewelf naar de dwarsmuren wordt overgebracht; wanneer een reeks van twee of meer tongewelven elkaar kruisen, wordt het gewicht overgebracht op de pijlers bij hun kruising en wordt de stuwkracht overgebracht op de buitenste dwarsmuren; Zo wordt in het Romeinse stuwmeer van Baiae, bekend als de Piscina Mirabilis, een reeks van vijf gangen met halfronde tongewelven doorsneden door twaalf dwarsgrachten, waarbij de gewelven worden gedragen door 48 pijlers en dikke buitenmuren. Aangezien deze gangen slechts ongeveer 4 m breed waren, was de bouw van deze gewelven niet zo moeilijk, maar in de Romeinse thermen van Caracalla had het tepidarium een spanwijdte van 24 m, meer dan tweemaal die van een Engelse kathedraal, zodat de bouw ervan zowel statisch als economisch van het grootste belang was.Het onderzoek van de heer Choisy (L’Art de bâtir chez les Romains), gebaseerd op een minutieus onderzoek van die gedeelten van de gewelven die nog in situ bewaard zijn gebleven, heeft aangetoond dat, op een betrekkelijk geringe centrering, bestaande uit spanten die ongeveer 10 voet (3.Om te beginnen werden twee lagen Romeinse baksteen (van bijna 0,61 m in het vierkant en 2 in. dik) op een betrekkelijk geringe afstand van elkaar gelegd en bedekt met planken die van spant tot spant werden gelegd; hierop en op de spanten werden dwarsringen van baksteen gebouwd met op regelmatige afstanden dwarsverbindingen; op de baksteenlagen en op de inbedding van de ringen en dwarsverbindingen werd beton in horizontale lagen gegoten, waarbij de uitsteeksels massief werden opgevuld en het oppervlak aan weerszijden schuin afliep en werd bedekt met een dakpan van geringe hoogte die rechtstreeks op het beton werd gelegd. De ringen ontlastten de centrering van het opgelegde gewicht, en de twee lagen bakstenen droegen het beton tot het was uitgehard.
Aangezien de muren die deze gewelven dragen ook in beton zijn opgetrokken met hier en daar een bakstenen verbandlaag, was de hele structuur homogeen. Een van de belangrijke bestanddelen van de mortel was een vulkanische afzetting die in de buurt van Rome werd gevonden, bekend als pozzolana, dat, wanneer het beton was uitgehard, niet alleen het beton zo stevig maakte als de rots zelf, maar ook tot op zekere hoogte de stuwkracht van de gewelven neutraliseerde, die schalen vormden gelijk aan die van een metalen deksel; de Romeinen schijnen echter de waarde van dit pozzolana mengsel niet te hebben onderkend, omdat zij anders ruimschoots voorzagen in het tegengaan van eventuele stuwkracht die zou kunnen bestaan door het oprichten van kruismuren en steunberen. In de tepidaria van de Thermae en in de basiliek van Constantijn werd, om de stuwkracht goed binnen de muren te brengen, het hoofdgewelf van de hal aan beide zijden naar voren gebracht en rustte het op vrijstaande zuilen, die de voornaamste architectonische versiering vormden. In de gevallen waarin de kruisende gewelven niet dezelfde overspanning hadden als die van het hoofdgewelf, werden de bogen ofwel opgetrokken, zodat hun bovenkruisen dezelfde hoogte hadden, ofwel vormden zij kleinere kruisingen in het onderste deel van het gewelf; in beide gevallen echter waren de kruisingen of kribben gedraaid, waarvoor het zeer moeilijk was een centrering te vormen, en bovendien hadden zij een onaangenaam effect: Bij de versiering van het gewelf werd echter alles in het werk gesteld om dit te maskeren door panelen en reliëfs in stucwerk.
De breedste zaal die door de Romeinen werd gewelfd was die van de troonzaal in het paleis van Diocletianus op de Palatijnheuvel, en deze had de enorme overspanning van 100 voet (30 m), waarbij de stuwkracht werd tegengegaan door andere zalen aan weerszijden met steunberen aan de buitenkant. In provinciesteden en in andere delen van het Romeinse Rijk, waar het materiaal pozzolana niet verkrijgbaar was, moesten de Romeinen vertrouwen op hun mortel als cement, maar deze, hoewel uitstekend in zijn soort, had niet voldoende cohesieve sterkte om de bouw van gewelven met een overspanning van meer dan ongeveer 40 voet (12 m) mogelijk te maken, die over het algemeen werden gebouwd in puin metselwerk. In Klein-Azië en Syrië bestaan nog gewelfde zalen, meestal verbonden met thermen, die op muren van grote dikte rusten. Er waren vele varianten van het Romeinse gewelf, doorlopend of doorsneden, zoals die welke gebruikt werden boven de gangen van het Colosseum en het theater van Marcellus, maar in deze gevallen bevond het gewelf zich boven de top van de bogen van het hoofdfront, zodat er geen doorsnijding was; aan de andere kant waren er boven de gangen ofwel elliptische of halfronde, of boven de trappen opgaande gewelven, die allemaal moeilijker te construeren waren; Er waren ook talrijke oplossingen van gewelven boven ronde zalen, waarvan die van het Pantheon het belangrijkste voorbeeld is, met een diameter van 43 voet, en boven de hemicycli, die soms van grote afmetingen waren; die bekend als Canopus in de Villa van Hadrianus te Tivoli had een diameter van 23 meter, en was overdekt met een reeks ribben, waartussen zich afwisselend vlakke en halfronde banen en cellen bevonden; in dezelfde villa en in Rome waren achthoekige zalen met verschillende andere combinaties van gewelven. Een ander type gewelf dat nog niet is genoemd, is dat van de arcade Tabularium, waar het kloostergewelf werd gebruikt. Fig. 3 vergeleken met fig. 2 laat het verschil zien; in de eerste zijn de snijhoeken ingelaten, in de tweede zijn het kribben met uitspringende hoeken aan de basis, die wegsterven aan de top.
RibgewelfEdit
Verwijzing is gemaakt naar het ribgewelf in Romeins werk, waar de kruisende tongewelven niet dezelfde diameter hadden. De constructie ervan moet altijd enigszins moeilijk zijn geweest, maar waar het tongewelf over de koorbeuk heen liep en werd doorsneden (zoals in de St Bartholomew-the-Great in Smithfield, Londen) door halve stenen in plaats van cilinders, werd het erger en werden de kruisgewelven ingewikkelder. Dit lijkt te hebben geleid tot een verandering van systeem en tot de invoering van een nieuw kenmerk, dat de constructie van het gewelf volledig revolutionair heeft veranderd. Tot dan toe waren de kruisende elementen geometrische vlakken, waarvan de diagonale kribben de kruispunten waren, elliptisch van vorm, over het algemeen zwak van constructie en vaak kronkelend. De middeleeuwse bouwer keerde het proces om en zette eerst de diagonale ribben op, die als permanente centra werden gebruikt, en daarop droeg hij zijn gewelf of web, dat voortaan zijn vorm aan de ribben ontleende. In plaats van de elliptische kromming die door de kruising van twee halfronde tongewelven of cilinders werd verkregen, gebruikte hij de halfronde boog voor de diagonale ribben; dit verhoogde echter het midden van het vierkante gewelf boven het niveau van de dwarsgewelven en van de muurribben, en gaf zo de indruk van een koepel aan het gewelf, zoals men kan zien in het schip van Sant’Ambrogio in Florence. Om dit te verhelpen werden aanvankelijk de dwars- en muurribben opgetrokken of het bovenste deel van hun bogen verhoogd, zoals in de Abbaye-aux-Hommes te Caen en de abdij van Lessay, in Normandië. Het probleem werd uiteindelijk opgelost door de invoering van de spitsboog voor de dwars- en muurribben – de spitsboog was al lang bekend en gebruikt, vanwege zijn veel grotere sterkte en de geringere druk die hij op de muren uitoefende. Wanneer de spitsboog werd gebruikt voor de ribben van een gewelf, hoe smal de overspanning ook mocht zijn, kon men door het gebruik van een spitsboog de top in hoogte doen variëren met de diagonale rib; en bovendien, wanneer hij werd gebruikt voor de ribben van het ringvormige gewelf, zoals in de zijbeuk rond de apsidale beëindiging van het koor, was het niet nodig dat de halve ribben aan de buitenzijde in hetzelfde vlak lagen als die aan de binnenzijde; Want wanneer de tegenover elkaar liggende ribben elkaar in het midden van het ringgewelf ontmoeten, wordt de stuwkracht gelijkelijk van de een op de ander overgebracht, en omdat het al een gebroken boog is, is de verandering van de richting niet merkbaar.
De eerste introductie van de spitsboogribbe vond plaats in de kathedraal van Cefalù en dateerde van voor de abdij van Saint-Denis. Hoewel de spitse ribbenboog vaak wordt gezien als een herkenningsteken van de gotische architectuur, is Cefalù een Romaanse kathedraal waarvan de metselaars experimenteerden met de mogelijkheid van gotische ribbenbogen voordat deze op grote schaal door de westerse kerkarchitectuur werd overgenomen. Naast de kathedraal van Cefalù schijnt de invoering van de spitsboogribbe te hebben plaatsgevonden in de koorbeuken van de abdij van Saint-Denis, bij Parijs, gebouwd door de abt Suger in 1135. Het was in de kerk van Vezelay (1140) dat hij werd uitgebreid tot de vierkante travee van het portaal. Alvorens in te gaan op de kwestie van het web of de stenen omhulling van het gewelf op de ribben, moet hier de vroegere ontwikkeling worden vermeld van de grote gewelven die over de schepen van een kathedraal of kerk werden gegooid vóór de invoering van de spitsboogribbe. Zoals reeds gezegd, waren de zijbeuken reeds in de eerste christelijke kerken overdekt met kruisribgewelven, waarbij de enige vooruitgang in de latere ontwikkelingen de invoering van dwarsribgewelven was, die de traveeën in vierkante vakken verdeelden; maar toen in de 12e eeuw de eerste pogingen werden ondernomen om de zijbeuken te overkluizen, deed zich een andere moeilijkheid voor, omdat deze twee keer zo breed waren als de zijbeuken, zodat het noodzakelijk werd twee traveeën van de zijbeuken op te nemen om één vierkante travee in het schip te vormen. Dit was een immense ruimte om te overspannen, en bovendien had elke andere pier geen nut meer voor de ondersteuning van het schipgewelf, en dit lijkt een alternatief te hebben voorgesteld, namelijk een extra rib dwars over de kerk en tussen de dwarsribben. Dit resulteerde in een zogenaamd sexpartite of zes-cellig gewelf, waarvan een van de vroegste voorbeelden te vinden is in de Abbaye-aux-Hommes (S. Etienne) te Caen. Deze kerk, gebouwd door Willem de Veroveraar, was oorspronkelijk gebouwd om alleen een houten dak te dragen, maar bijna een eeuw later werd het bovenste deel van de muren van het schip gedeeltelijk herbouwd, zodat het met een gewelf kon worden overdekt. De immense afmetingen van het vierkante gewelf boven het schip maakten echter een extra ondersteuning noodzakelijk, zodat een tussenrib dwars over de kerk werd gegooid, die het vierkante compartiment in zes cellen verdeelde, en het sexpartite gewelf werd genoemd. Dit werd overgenomen in de kathedralen van Sens (1170), Laon (1195), Noyon (1190), Parijs (1223-1235), en Bourges (1250). De tussenribbe had echter het nadeel dat hij één zijde van de vensters van de lichtbeuk gedeeltelijk aan het zicht onttrok, en dat hij een ongelijk gewicht legde op de pijlers, zodat in de kathedraal van Soissons (1205) een vierdelig of viercellig gewelf werd ingevoerd, waarvan de breedte van elke travee de helft was van de overspanning van het schip, en dus overeenkwam met de pijlers van de zijbeuken. Hierop zijn enkele uitzonderingen, in Sant’ Ambrogio, Milaan, en San Michele, Pavia (het oorspronkelijke gewelf), en in de kathedralen van Speyer, Mainz en Worms, waar de vierdelige gewelven bijna vierkant zijn, terwijl de tussenliggende pijlers van de zijbeuken van veel kleinere afmetingen zijn. In Engeland bestaan vierdelige gewelven te Canterbury (1175) (uitgezet door Willem van Sens), Rochester (1200), Lincoln (1215), Durham (oostelijk transept), en St. Faith’s kapel, Westminster Abbey.
In het vroegere stadium van ribgewelven bestonden de gewelfribben uit onafhankelijke of afzonderlijke voussoirs tot aan de veer; de moeilijkheid echter om de ribben afzonderlijk te bewerken leidde tot twee andere belangrijke veranderingen: (1) het onderste deel van de diagonale dwars- en muurribben werd uit één steen bewerkt; en (2) de onderste horizontale ribben, die de zogenaamde tas-de-charge of massieve springer vormen. De tas-de-charge, of vaste springer, had twee voordelen: (1) de steenlagen konden recht door de muur lopen, zodat het geheel veel beter aan elkaar hechtte; en (2) de overspanning van het gewelf werd kleiner, omdat er dan een centrering van kleinere afmetingen nodig was. Zodra de ribben klaar waren, werd de baan of het stenen omhulsel van het gewelf erop gelegd. In sommige Engelse werken had elke steenrij een gelijke hoogte van de ene kant naar de andere; maar omdat de diagonale rib langer was dan de dwarsribben of de muurribben, liepen de rijen naar de eerste toe af en werden ze aan de top van het gewelf in elkaar gezaagd. In de vroege Engelse gotiek vond men, vanwege de grote overspanning van het gewelf en de zeer geringe stijging of kromming van de baan, het beter om de constructie van de baan te vereenvoudigen door tussenliggende ribben aan te brengen tussen de muurrib en de diagonale rib en tussen de diagonale en de dwarse rib; en om de stuwkracht van deze tussenliggende ribben op te vangen was een nokrib nodig, en de verlenging van deze rib tot aan de muurrib verborg de overgang van de baan op de top, die niet altijd even fraai was, en vormde zo de nokrib. In Frankrijk daarentegen werden de banen altijd horizontaal gelegd en zijn ze dus ongelijk van hoogte, oplopend naar de diagonale rib. Dit stelde de Franse metselaars in staat af te zien van de tussenrib, die pas in de 15e eeuw door hen werd ingevoerd, en dan meer als een decoratief dan als een constructief element, omdat de koepelvorm die aan de Franse banen werd gegeven de nokrib overbodig maakte, die, op enkele uitzonderingen na, alleen in Engeland bestaat. In zowel Engelse als Franse gewelven was centreren zelden nodig voor het bouwen van de baan, een sjabloon (Fr. cerce) werd gebruikt om de stenen van elke ring te ondersteunen totdat deze compleet was. In Italië, Duitsland en Spanje werd de Franse methode van webbouw toegepast, met horizontale banen en een koepelvorm. Soms, in het geval van betrekkelijk smalle compartimenten, en meer in het bijzonder in clerestories, werd de muurrib verstijfd, en dit veroorzaakte een eigenaardige verdraaiing van het web, waar de vering van de muurrib bij K is: aan deze verdraaide oppervlakken wordt de term ploegschaar gewelf gegeven.
Eén van de vroegste voorbeelden van de invoering van de tussenrib is te vinden in het schip van de kathedraal van Lincoln, en daar is de nokrib niet tot aan de muurrib doorgevoerd. Men ontdekte echter al snel dat de constructie van het web veel gemakkelijker was met extra ribben, en daarom was er een tendens om hun aantal te verhogen, zodat in het schip van Exeter Cathedral drie tussenribben werden aangebracht tussen de muurrib en de diagonale rib. Om de kruising van de verschillende ribben te maskeren, werden hun kruispunten versierd met rijk gesneden nokken, en deze praktijk nam toe met de invoering van een andere korte rib, bekend als de lierne, een term die in Frankrijk werd gegeven aan de ribben van de nok. Lierne-ribben zijn korte ribben die tussen de hoofdribben door lopen, en werden voornamelijk gebruikt als versiering, zoals bijvoorbeeld in de Liebfrauenkirche (1482) van Mühlacker, Duitsland. Een van de beste voorbeelden van Lierne-ribben is te vinden in het gewelf van de erker van Crosby Hall, Londen. De tendens om het aantal ribben te verhogen leidde in sommige gevallen tot merkwaardige resultaten, zoals in het koor van de kathedraal van Gloucester, waar de gewone diagonale ribben louter sierlijsten werden op het oppervlak van een doorsneden spits tongewelf, en opnieuw in de kloostergangen, waar de invoering van het waaiergewelf, dat een concaafzijdige conoïde vormt, terugkeerde naar de principes van het Romeinse geometrische gewelf. Dit blijkt verder uit de constructie van deze waaiergewelven, want hoewel in de vroegste voorbeelden elk van de ribben boven de tas-de-charge een onafhankelijk element was, vond men het uiteindelijk gemakkelijker om deze ribben en het web uit de massieve steen te hakken, zodat de rib en het web louter decoratief waren en geen constructieve of onafhankelijke functie hadden.
WaaiergewelfEdit
Het waaiergewelf schijnt zijn ontstaan te danken te hebben aan het gebruik van centreerpunten van één boog voor alle ribben, in plaats van afzonderlijke centreerpunten voor de dwars-, diagonaal- en tussenribben; het werd ook vergemakkelijkt door de invoering van de vierpasboog, omdat het onderste deel van de boog deel uitmaakte van de waaier, of conoïde, en het bovenste deel naar believen kon worden uitgebreid met een grotere straal over het gewelf. De eenvoudigste versie is die in de kloostergangen van de kathedraal van Gloucester, waar de waaiers elkaar op de top ontmoeten, zodat er slechts kleine compartimenten tussen de waaiers zijn die opgevuld moeten worden. In latere voorbeelden, zoals in King’s College Chapel, Cambridge, werd het vanwege de grote afmetingen van het gewelf noodzakelijk geacht dwarse ribben aan te brengen, die voor een grotere sterkte nodig waren. Vergelijkbare dwarsribben zijn te vinden in de kapel van Henry VII en in de Divinity School in Oxford, waar zich een nieuwe ontwikkeling voordeed. Een van de gebreken van het waaiergewelf in Gloucester is dat het er uitziet alsof het half in de muur verzonken is; om dit te verhelpen is in de twee genoemde gebouwen de volledige conoïde losgemaakt en als een pendant behandeld.