Tonnengewölbe

Ein Tonnengewölbe ist eine durchgehende gekrümmte Dachkonstruktion, die zwischen zwei parallelen Wänden verläuft. Es hat einen halbkreisförmigen oder halbelliptischen Querschnitt, wenn man es senkrecht zu seiner Längsrichtung schneidet, bleibt aber gleichmäßig, die Kurve ändert sich nicht über die gesamte Länge. Das Ergebnis sieht aus wie eine Halbröhre oder ein längsgespaltenes und umgekehrtes Fass. Es ist eine der ältesten Konstruktionsformen in der Architektur, seit römischen Zeiten in Gebrauch, und bleibt praktisch zum Überdecken großer offener Flächen ohne innere Stützen.

Die Geometrie ist der Schlüsselunterschied zu anderen Gewölben. Ein einfaches Tonnengewölbe hat nur eine Krümmungsrichtung: über seine Breite. In seiner Längsrichtung gibt es keine Krümmung, keine Rippen, keine Änderung des Profils. Das ist es, was es von einem Kreuzgewölbe unterscheidet, das aus zwei sich rechtwinklig schneidenden Tonnengewölben entsteht, oder von einem Tonnengewölbe mit Rippen oder Kassettendecke. Das Profil kann ein echter Halbkreis (360-Grad-Radius) sein, ein Kreissegment (flacher oder steiler) oder gelegentlich eine Ellipse.

Historisch wurden Tonnengewölbe aus Stein oder Ziegeln gebaut und eignen sich gut für Spannweiten von etwa 12 bis 15 Metern, je nach Material und Dicke. Moderne Stahlbetontonnengewölbe können viel größere Spannweiten überbrücken. Die Dicke der Gewölbeschale wirkt sich auf Gewicht und Druckfestigkeit aus. Ein typisches Betontonnengewölbe könnte 100 bis 200 Millimeter dick sein für Spannweiten von 10 bis 20 Metern, wobei die Kurve selbst Lasten durch reine Druckbeanspruchung (bei Stein oder Ziegel) oder durch eine Kombination von Druck, Zug und Scherung (bei Stahlbeton) zu den tragenden Wänden oder Strebepfeilern leitet.

Der Lastfluss in einem Tonnengewölbe ist nicht gleichmäßig über die Länge. Die äußeren Kanten des Gewölbes (wo es auf die Wände trifft) tragen höhere Spannungen als die Mitte, besonders wenn das Gewölbe ein echter Halbkreis ist. Lange Tonnengewölbe erfordern oft Zwischenstützen oder Ringanker in Abständen, um übermäßige Durchbiegung oder Risse zu vermeiden. Bei Holztonnengewölben folgen laminierte Rippen oder gekrümmte Sparren dem Gewölbeprofil und sind oft von unten sichtbar; bei Beton ist die Form monolithisch.

Versagen bei Tonnengewölben tritt typischerweise an der Kämpferlinie (wo die Kurve auf die Wand trifft) auf, wenn die Abstützung unzureichend ist, oder durch Längsspannrisse, wenn das Gewölbe zu dünn oder nicht richtig bewehrt ist. Der Name kommt direkt vom Fass selbst: ein gekrümmtes hölzernes oder metallisches Behältnis, und das Gewölbeprofil entspricht der gerundeten Seite dieses Behälters. Architekten und Ingenieure bevorzugen Tonnengewölbe in Industriegebäuden, Lagerhallen, landwirtschaftlichen Bauten und Kirchen, weil sie freie Innenräume, konstruktive Einfachheit und bekanntes, vorhersehbares Verhalten unter Last bieten.