Konstruktionsprinzipien: Skelettbau (Gliederbau)

Beim Entwurf der Tragkonstruktion werden heute vier grundlegende Konstruktionsprinzipien unterschieden:

• Massenbau,
• Massivbau (Flächenbau),
• Skelettbau (Gliederbau),
• räumliches Tragwerk (Raumtragwerk).

Skelettbau (Gliederbau)

Beim Skelettbau (Gliederbau) wird die Standfestigkeit des Bauwerkes durch die Aufspaltung der Last in immer kleinere Anteile erreicht, die durch einzelne Tragelemente (Skelett) aufgefangen werden können. Im Gegensatz zum Massivbau trägt ein Rahmengerüst die entlasteten, dazwischen gespannten Wände. Das tragende Skelett bestimmt die Form des Baukörpers. Es kann außen sichtbar bleiben, verputzt oder verkleidet sein.

Das tragende Skelett kann aus

• Holz (z.B. Stabkirchen, Fachwerkbau),
• Stein (z.B. gotische Sakralbauten) oder
• Stahl (z.B. Eiffelturm, Centre Pompidou in Paris)

bestehen.

Hölzerne Skelettbauweise

Zu den ältesten Zeugnissen für die hölzerne Skelettbauweise zählen die Stabkirchen von Norwegen: ein- oder dreischiffige Holzkirchen mit einem steilen, mehrstöckig gestuften Dach. Das bauliche Gefüge besteht aus stabilen Eckpfeilern, die senkrecht in einem viereckigen Holzrahmen verankert sind. Die größte Stabkirche Norwegens in Heddal (24 m x 14 m) aus dem 12./13. Jh. wird im Inneren durch Spanten – eine beim Schiffsbau verwendete Konstruktion – und Andreaskreuze ausgesteift. Rundbögen zwischen den Pfosten und Pfeilern gewährleisten die notwendige Stabilität.

Ein Rahmenwerk aus Holz, meist aus Eiche oder Nadelholz, als tragendes Gerippe ist typisch für den sogenannten Fachwerkbau. Die entstehenden Leerfelder (Gefache) werden mit nicht tragenden Materialien, wie

• Stroh-Lehm-Gemische,
• Holzgeflecht oder mit
• Ziegelsteinen

ausgefüllt.

Grundlage des Skeletts bilden die waagerecht verlaufenden Schwellen (Bundschwellen), auf denen die senkrechten Ständer (Pfosten, Stiele, Säulen) eingezapft stehen. Den oberen Abschluss eines Stockwerkes bildet der Rahmen (Rähm, Stange, Oberschwelle, Bundbalken), auf dem die Deckenbalken aufliegen. Zur weiteren Wandaufteilung werden zwischen Schwelle und Rähm weitere waagerechte Verbindungsbalken (Riegel) eingesetzt. Schräg verlaufende Streben, die an den Riegeln befestigt werden, dienen der weiteren Aussteifung.

Steinerne Skelettbauweise (Strebewerk)

Obwohl schon in der Spätantike Strebewerk verwendet wurde, erreichte es im sakralen Steinbau der Gotik seine höchste Vollendung. Unter Strebewerk versteht man die Gesamtheit der Pfeiler und Mauervorlagen, die den Seitenschub von Gewölben auffangen. Man unterscheidet inneres und äußeres Strebewerk.

Das äußere Strebewerk besteht aus möglichst leichten Strebebögen, die den Gewölbeschub auf Strebepfeiler abtragen. Zur statischen Verbesserung erhalten die Strebepfeiler Aufsätze in Form verzierter Türmchen (Filialen). Bei sehr hohen Mittelschiffen können mehrere Strebebögen übereinander angebracht sein. Durch vielfache Schmuckformen (Maßwerk, Krabben) verziert, kann das Strebewerk seine unverzichtbare Konstruktion verbergen.

Eiserne Skelettbauweise (Eisenskelettbau)

Im 19. Jh. führten neue Techniken – z.B. der Stahlguss und die Vervollkommnung der baustatischen Berechnungen – zum Eisenskelettbau (Kristallpalast, 1851; Eiffelturm, 1887–1889). 1971–1977 wurde in Paris das Kulturzentrum „Centre Pompidou“ als Skelettkonstruktion aus Stahlröhren gebaut. Die Architekten, RENZO PIANO (* 1937) und RICHARD ROGERS (* 1933), ließen die gesamte Tragekonstruktion und die notwendigen Installationen des Bauwerks nach außen verlegen. Die meist gläsernen Wände befinden sich erst hinter dem Tragwerk. Die sechs übereinander liegenden Hallen im Innern werden durch Fachwerkträger von 48 m Länge stützenfrei überspannt.