Als Bogen bezeichnet man in der Architektur eine Konstruktion zum Überspannen von Öffnungen. Der Bogen ist ein wesentliches Merkmal fortschrittlicher Mauertechnik mit Steinen und dient dazu, Biegebelastungen die ein Stein nur unzureichend aufnehmen kann, in Druckbelastungen umzuwandeln, die wesentlich günstiger sind.
Der Bogen dient im Wesentlichen zum Überspannen von Öffnungen im Mauerwerk, während zum Überspannen von Räumen ein Gewölbe verwendet wird. Ber Bogen ist somit die zweidimensionale Variante des Gewölbes, das je nach Konstruktion mehrere raumgestellte Bögen aufweisen kann, zum Beispiel im Kreuzrippengewölbe der Gotik. Das Tonnengewölbe ist ein sehr breiter Bogen.
Entwicklung
Soll eine Öffnung (Fenster, Tür, Tor) im Mauerwerk geschlossen werden, dann ist die einfachste Variante des Abschlusses ein Balken aus Stein oder Holz. Ab einer bestimmten Öffnungsweite ist ein Balken unzureichend bzw. in der benötigten Dimension in Stein technisch kaum mehr zu bewältigen. Holz führt zu einer inhomogenen Konstruktion, obwohl dies auch an mittelalterlichen Burgen nachweisbar ist.
Die Weiterentwicklung führte zu so genannten falschen Bögen, bei denen die oberen Steinlagen an der Öffnung immer weiter hineingerückt werden, bis die verbleibende Öffnung mit einem Balken geschlossen werden kann. Diese Konstruktion führt allerdings zu einem ungünstigen Verlauf der Kräfte. Eine Lösung besteht darin, die Lagerflächen zu neigen, damit diese senkrecht zum Kraftverlauf bleiben. Damit ist der weg zum Halbkreisbogen, bei dem die Fugen radial zum Mittelpunkt des Bogens verlaufen, nicht mehr weit.
Bestandteile des Bogens
- Keilstein: Werkstein, der keilförmig gearbeitet ist, damit die Auflageflächen exakt zur Bogenmitte ausgerichtet sind.
- Kämpfer: Unterster Keilstein am Bogenansatz
- Schlussstein: mittlerer Stein, ist häufig besonders dekorativ gearbeitet
Konstruktionsarten von Bögen
Im Laufe der Jahrhunderte wurden verschiedenste Arten von Bögen entwickelt, mit entsprechenden Vor- und Nachteilen.
Halbkreisbogen oder Rundbogen
Beim Kreisbogen (auch Rundbogen) 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.
Spitzbogen
Der Spitzbogen hat eine Bogenlinie, die aus zwei separaten Kreissegmenten besteht, deren Durchmesser größer als die Spannweite des Bogens ist und deren Mittelpunkte nicht in der Bogenmitte liegen. Die beiden Kreissegmente schneiden sich im Scheitel in einem spitzen Winkel. Durch den Spitzbogen ist der feste Zusammenhang zwischen Spannweite und Scheitelhöhe nicht mehr gegeben. Diese Tatsache ist sehr bedeutsam, wenn ein Kreuzgewölbe über eine rechteckige Grundfläche gebaut werden soll. Mit diesem Problem haben die Baumeister der Romanik gekämpft, wobei eine befriedigende Lösung erst mit dem Spitzbogen der Gotik gefunden wurde. Der Spitzbogen ermöglicht eine bessere Anpassung der Bogenform an die statische Belastung als der Rundbogen, dadurch werden statisch günstigere Bogenformen möglich, bei denen die Bogenlinie näher am Kräfteverlauf liegt. Der Spitzbogen wurde vor allem in der Gotik verwendet, kann aber schon an älteren Bauten beobachtet werden.
Segmentbogen
Ein Segmentbogen 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 Schub, den er ausübt. Die Flache Bauweise ist besonders vorteilhaft für weit gespannte Bogenbrücken, bei denen der Schub in das angrenzende Erdreich eingeleitet werden kann und damit deutlich flacher gebaut werden konnten als Brücken mit Halbkreisbogen.
Korbbogen
Der Korbbogen ist eine Weiterentwicklung des Segmentbogens, bei dem der Krümmungsradius über den Bogenverlauf verändert wird. Die Krümmung verstärkt sich in Richtung Widerlager.
Scheitrechter Bogen
Ein Scheitrechter Bogen ist ein Bogen, der so ausgeführt ist, dass die überspannte Öffnung einem Balken gleicht. Konstruktiv ist es ein Segmentbogen, dessen Keilsteine so zugearbeitet sind, dass sich unten eine waagerechte Kante ergibt. Scheitrechte Bögen erlauben keine große Spannweite und findet man häufig als Bögen über Fenster und Türen. Scheitrechte Bögen dienen oft als Entlastungsbogen über einen Fenstersturz aus Werkstein, auf dem nebenstehenden Foto ist dies zu erkennen. Man beachte den Zwischenraum zwischen Keilsteinen und Fenstersturz, der verhindert, dass der Fenstersturz statisch belastet wird. So hat das Bauteil ca. 1800 Jahre überlebt.
Einsatz von Bögen
- Mauerbogen: überspannt als Fenster- oder Torbogen eine Öffnung im Mauerwerk und trägt die Last des darüberliegenden Mauerwerks.
- Gurtbogen: trennt einzelne Felder eines Kreuzgewölbes ab und verbindet die tragenden Pfeiler.
- Strebebogen: asymmetrischer Bogen, der hoch aufragende Bauteile stützt. Typisches Konstruktionsmerkmal an gotischen Basiliken als Teil des Strebewerkes.
- Schwibbogen: Bogen, der zwei Gebäude spreizt. Der Bogen ist so übermauert, dass sich oben ein gerader Abschluss ergibt. Häufig zu finden in engen Gassen mittelalterlicher Städte, z.B. Regensburg.
- Brückenbogen: tragendes Element einer Brücke aus Stein, ist Grenzfall zu einem Tonnengewölbe.
- Entlastungsbogen: ein Bogen, der komplett im Mauerwerk liegt, um darunter liegende Teile zu entlasten und die Kräfte auf andere Bereiche zu verteilen. Sehr häufig über Fensterstürze aus Werkstein gemauert. Der verbleibende Zwischenraum zwischen Sturz und Entlasungsbogen ist nur lose vermauert.
- Triumphbogen: monumentales Denkmal, das in Form eines freistehenden Bogens errichtet wird; siehe Triumphbogen.