Graatgewelf
Definitie
Een gewelfconstructie gevormd door de haakse versnijding van twee tongewelven, waarbij de overgang tussen de gewelfvlakken bestaat uit scherpe, onversterkte snijlijnen of graten.
Omschrijving
Uitvoering en methodiek
Hout vormt het onzichtbare geraamte van de uitvoering. De realisatie van een graatgewelf begint met de opbouw van een complex formeelraamwerk, waarbij timmerlieden zware houten mallen vervaardigen die de exacte kromming van de twee kruisende cilinders nabootsen. Deze formelen worden haaks op elkaar gesteld. De diagonale snijlijn tussen de hoekpunten is leidend. Hier ontmoeten de verschillende gewelfvlakken elkaar in een scherpe graat.
Metselaars trekken de vier gewelfkappen gelijktijdig op vanuit de geboorte van het gewelf. Steen voor steen klimt de constructie omhoog langs de ronding van de formelen. Er is geen sprake van een dragend skelet van ribben. De stabiliteit ontstaat volledig door het verband van de stenen in de gewelfschil zelf. Waar de vlakken samenkomen op de snijlijn, is nauwkeurig hakwerk noodzakelijk om de stenen naadloos op elkaar aan te laten sluiten. De graat moet constructief zuiver zijn om de drukspanningen correct naar de hoekpunten te dirigeren. Naarmate het metselwerk de kruin nadert, wordt de constructie gesloten met sluitstenen of een sluitring. De mortel moet volledig uitharden voordat de houten ondersteuning voorzichtig wordt verwijderd. Bij deze ontkisting zet het gewelf zich; de interne druklijnen zoeken hun weg naar de zware pijlers of hoekmuren die de zijwaartse spatkrachten opvangen.
Typologieën en geometrische varianten
De zuivere geometrie van het graatgewelf kent verschillende verschijningsvormen, vaak gedicteerd door de plattegrond van de ruimte. Het vierkante graatgewelf is de meest voorkomende vorm waarbij twee identieke tongewelven elkaar onder een hoek van negentig graden snijden. De kruinlijnen liggen hierbij horizontaal. Bij een rechthoekige travee verandert de dynamiek. Men spreekt dan van een overtoogd graatgewelf. Om de kruinhoogtes van de ongelijke bogen gelijk te trekken, moeten de bogen met de kleinste overspanning steiler of gepunt worden uitgevoerd. Dit voorkomt dat de kruinlijn gaat golven.
Het onderscheid met het kloosterwulft
Hoewel ze visueel verwant lijken, is het graatgewelf constructief de tegenpool van het kloosterwulft. Een handige vuistregel: bij een graatgewelf wijzen de graten naar de hoekpunten en zijn de wanden open voor lichtinval. Bij een kloosterwulft zijn de graten juist de snijlijnen die naar de zijden van de muren wijzen. De hoeken zijn hier dicht. Het graatgewelf concentreert de krachten op vier punten; het kloosterwulft verdeelt de druk over de gehele omtrek van de muren. Een wezenlijk verschil in belasting voor de onderbouw.
Hybride vormen en overgangen
In de romaanse architectuur en de vroege overgang naar de gotiek ziet men soms varianten waarbij de graten een lichte kromming vertonen, het zogenaamde bolvormig graatgewelf of koepelgewelf-achtig type. Hierbij ligt de kruin van het gewelf aanzienlijk hoger dan de top van de schildbogen. Het gewelf krijgt hierdoor een bijna koepelachtige stijfheid. Ook bestaat het gestelt graatgewelf, waarbij de aanzetpunten van de bogen zich op verschillende hoogten bevinden. Dit komt vaak voor bij trappartijen of wanneer de constructie moet aansluiten op bestaande, ongelijkmatige muurdelen. Het vereist uiterste precisie bij het timmeren van de formelen, omdat elke graat een unieke curve volgt.
Graatgewelf versus ribgewelf
Vaak wordt de fout gemaakt het graatgewelf te verwarren met het ribgewelf. Het cruciale onderscheid zit in de aanwezigheid van een skelet. Een ribgewelf heeft stenen ribben die als eerste worden gemetseld en de constructieve hoofdfunctie vervullen. Bij een graatgewelf ontbreekt dit skelet volledig. De 'graat' is slechts de scherpe naad waar twee gewelfvlakken elkaar raken. Geen versiering. Geen extra ondersteuning. Puur metselwerk in het zicht.
Het graatgewelf in de praktijk
Een romaanse crypte of voorraadkelder
Stel je een kelderruimte voor in een oud klooster. Massieve bakstenen muren. Geen versiering. Boven je hoofd kruisen twee halfronde vormen elkaar precies in het midden. Waar de vlakken samenkomen, zie je een messcherpe naad in het metselwerk. Geen stenen rib die de overgang maskeert. Puur constructief. De krachten van het zware plafond worden zichtbaar naar de vier hoekpunten van de ruimte geduwd, waar dikke pijlers de last opvangen. Hier zie je de eerlijkheid van het graatgewelf: de vorm ís de constructie.
Lichtinval in een zijbeuk
In de zijbeuken van een vroege romaanse kerk merk je het effect op de lichtinval. Omdat het graatgewelf de druk concentreert op de hoekpunten, zijn de muren tussen de pijlers niet overal even zwaar belast. Hierdoor kon de bouwmeester grote rondboogvensters hoog in de zijmuur plaatsen. In tegenstelling tot een continu tongewelf, dat de wand volledig dichtdrukt, opent het graatgewelf de ruimte voor invallend daglicht. Het resultaat? Een ritme van lichte traveeën achter elkaar.
De klimmende trapconstructie
Kijk onder een monumentale trap in een historisch pand. De ruimte is beperkt, de hoeken zijn ongelijk en de vloer loopt schuin omhoog. Hier wordt vaak een 'gestelt' graatgewelf toegepast. De metselaar heeft de stenen zo gehakt dat de graten een vloeiende, bijna gedraaide lijn volgen om het hoogteverschil tussen de treden en het bordes te overbruggen. Het is een technisch hoogstandje waarbij de geometrie zich aanpast aan de grillige vorm van de trap, zonder dat er een zwaar skelet nodig is.
Het onderscheid bij inspectie
Sta je in een gewelfde ruimte en twijfel je tussen een graat- of kloosterwulft? Loop naar het midden en kijk naar de hoeken. Wijzen de naden (de graten) recht naar de hoeken van de kamer? Dan sta je onder een graatgewelf. Zie je juist dat de vlakken als een omgekeerde doos naar de muren toe buigen, waarbij de hoeken van de kamer juist 'dicht' gemetseld zijn? Dan is het een kloosterwulft. Het graatgewelf oogt altijd opener en 'luchtiger' in de hoeken.
Normering en wettelijke kaders
Constructieve veiligheid is bij een gewelf geen optie, maar een wettelijke plicht. Het Besluit bouwwerken leefomgeving (BBL) dicteert de kaders voor de stabiliteit van de hoofddraagconstructie. Men kijkt hierbij streng naar de fundamentele stabiliteit. Voor een graatgewelf betekent dit dat de horizontale spatkrachten op de hoekpunten onomstotelijk moeten worden opgevangen door de onderbouw. NEN-EN 1996, de Eurocode voor metselwerk, vormt de technische ruggengraat voor berekeningen aan ongewapend metselwerk onder druk. Het is een kwestie van de druklijnen volgen binnen de geometrie van de gewelfschil.
De Erfgoedwet beschermt historische graatgewelven in rijksmonumenten. Zomaar een scheur dichtsmeren of een trekstang toevoegen is vergunningplichtig. De wet eist behoud van de monumentale waarde. De Stichting Erkende Restauratiekwaliteit Monumentenzorg (ERM) stelt via specifieke Uitvoeringsrichtlijnen (URL) eisen aan het gebruik van mortels die compatibel zijn met historisch metselwerk. Geen harde cementmortel op zachte, oude stenen. Dat veroorzaakt spanningen die de graat kunnen doen scheuren. Veiligheid tijdens de bouw of de risicovolle ontkisting valt onder de Arbowet, waarbij de stabiliteit van het tijdelijke formeelwerk een verplicht onderdeel is van het veiligheids- en gezondheidsplan.
Historische ontwikkeling van het graatgewelf
Romeinse ingenieurs vonden de oplossing. Waar het tongewelf de zijwaartse druk over de gehele lengte van de dragende muren verdeelde en daarmee de mogelijkheden voor grote raampartijen beperkte, bracht het graatgewelf de krachten naar de hoekpunten. In de Thermen van Diocletianus en de Basilica van Maxentius zie je de eerste grootschalige toepassing. Destijds vaak uitgevoerd in opus caementicium, een Romeins gietbeton, gestort over een tijdelijke houten bekisting. Het resultaat was een monolithische schaal. De muur tussen de steunpunten werd vrijwel functieloos.
De techniek van het gieten ging verloren na de val van het Romeinse Rijk. De middeleeuwse bouwmeester moest terugvallen op metselwerk. In de romaanse architectuur van de elfde en twaalfde eeuw beleefde het graatgewelf zijn tweede opkomst. Nu in natuursteen en baksteen. Crypten en zijbeuken van kerken werden ermee overspannen omdat het, in tegenstelling tot het massieve tongewelf, invallend licht vanuit de zijmuren toeliet. Een constructieve puzzel. Elke steen op de diagonaal moest met de hand worden bijgehakt om de scherpe snijlijn te vormen. Vakmanschap op de vierkante millimeter.
De opkomst van de gotiek betekende het einde van de dominantie van het graatgewelf. Het was simpelweg te star en te complex om te bouwen op extreme hoogten. De bekisting voor een groot graatgewelf vereiste een woud aan hout. De rib werd de innovatie. Door eerst een skelet van stenen ribben te metselen, kon de invulling van de gewelfkappen veel lichter en zonder volledige ondersteuning worden uitgevoerd. Het graatgewelf degradeerde naar utilitaire ruimtes. Kelders. Gangen. Trappartijen. Toch bleef de vorm populair in de renaissance en barok, gewaardeerd om de visuele rust en de zuivere geometrie zonder de 'onrust' van gotische ribben. Constructief eerlijk. Onverwoestbaar bij goede fundering.
Meer over constructies en dragende structuren
Ontdek meer termen en definities gerelateerd aan constructies en dragende structuren
