Errichtung eines in historischer Bauweise von unten gemauerten Zellengewölbes mit minimaler Unterstützung der Grate

Zellengewölbe sind eine Sonderform der spätgotischen Ziergewölbe, die ohne tragende Rippen auskommt. Die Bauzeit liegt im 15. und 16. Jahrhundert. Danach ging das Wissen um die Errichtung der Zellengewölbe verloren. Insbesondere ist unklar, wie sie  -  entsprechend alter Aufzeichnungen mit sehr wenig Holz gebaut werden konnten. Die entscheidende Frage ist somit, wie die Last während der verschiedenen Bauphasen abgetragen wird.
An der Geometrie bestehender Zellengewölbe ist zu erkennen, dass offenbar nur für die Grate eine ständige Formkontrolle und Unterstützung beim Bauen vorhanden war und die übrigen Mauerwerksflächen frei gemauert wurden.
Der Holzeinsatz zur Unterstützung kann dadurch gering gehalten werden, dass das Mauerwerk schon während des Bauens einen großen Teil seiner Last selbst abträgt, indem am Anfang die Kämpfer bis in eine gewisse Höhe ohne Unterstützung gemauert werden, später durch ein gegenseitiges Abstützen und Aussteifen der Mauerwerksscheiben und im flacher werdenden Teil des Gewölbes, zur Mitte hin, durch die Ausbildung einer Ringdruckkraft ähnlich wie beim Bau einer Kuppel, die die gegenseitige Abstützung der einzelnen Mauerwerksscheiben verbessert.
Im Rahmen einer Diplomarbeit wurde im Frühjahr 2010 in einem vorübergehend leer stehenden Raum an der HTWK Leipzig ein Zellengewölbe in historischer Bauweise errichtet [1]. Der Querschnitt der Bögen unter den Graten konnte mit 3,6 cm × 7,0 cm (aus OSB/3-Platten) gering gehalten werden, bei einem Mindestabstand der Stützen von 70 cm, damit immer ein Durchgang von einer Zelle zur nächsten vorhanden und damit das Arbeiten von unten möglich ist. Für die Stützen wurde 5,8 cm × 5,8 cm (Nadelholz) gewählt. Die tatsächliche Belastung von Bögen und Stützen wurde während der Bauphase ständig kontrolliert. Nach den Messwerten zu schließen, hätten die Holzquerschnitte noch um 20 bis 30 % verringert werden können.
Die Erfahrungen beim Bau des Zellengewölbes zeigen, dass die Eigenlast des Gewölbes in der Bauphase nur teilweise, wie bei Gewölben üblich, von einer Unterkonstruktion getragen werden muss, während  -  in Abhängigkeit von der Bauphase  -  durch verschiedene Mechanismen der größte Teil der Last vom Mauerwerk selbst getragen wird.

Construction of a cell vault by a historical method with minimal support of the ridges.
Cell vaults are a specific type of the late-Gothic vaulting without bearing ribs. The construction period is the 15th and 16th century. After that, the knowledge for the construction of cell vaults had been lost. In particular, it is unclear, how they could been built with very little wood in accordance with historical records. The crucial question is therefore, how the load is carried during the different phases of construction.
On the geometry of existing cell vaults can be seen, that apparently there has been support and shape control only for the ridges, while the other brick masonry was built without support or formwork.
The wood used for support can be kept low by the masonry contributing a large part to the load transfer already during the construction phase. This is achieved in the beginning by the steep ridges which do not need support, then through the mutual supporting and stiffening of the cell parts and in the shallower parts, versus the middle of the vault, by the emergence of an annular pressure force. This ring compression force arising here is similar to the construction of a dome.
As a part of a diploma thesis in a temporarily vacant space at the HTWK Leipzig a cell vault was built by historical methods in spring 2010. The cross-section of the supporting wooden arches below the ridges could be kept low at 3.6 cm × 7.0 cm at a distance of the columns of 70 cm, so that always there exists a passage from one cell to the other to enable the mason to move under the cell vault for building it from below. The cross-section of the columns was 5.8 cm × 5.8 cm. The actual load at the wooden arches and columns was monitored continuously during the construction phase. According to the results, the cross-section of the wood even could have been reduced by 20 - 30 %.
The experience in the construction of the cell vault shows, that the dead load of the vault must be transferred only partly by a timber construction, while the bigger part of the load is transferred by the masonry itself by different mechanisms depending on the construction phase.