middeleeuws ankerwerk

Middeleeuws ankerwerk, soms ook stutwerk, honderden jaren oude inventieve oplossingen voor problemen waar wij in onze huidige hypermoderne architectuur nog mee lijken te worstelen. Ik ben er in de afgelopen tijd enkele interessante voorbeelden van tegen gekomen, die zelfs mijn kijk op de middeleeuwen hebben laten kantelen. De komende tijd ga ik in mijn blogs enkele voorbeelden daarvan nader belichten.

Maar eerst een paar andere woorden aan mijn lezers en volgers. Het is maar een nummer en wat is het ene nummer anders dan het andere, maar wij mensen houden ervan om orde te scheppen, dat is uiteindelijk ook wat architectuur doet, en daarom een speciale vermelding van dit blog: het is nummer 100 op mijn website.

Karel de Grote

Een vreemd gat in de bouwkunst in Europa ligt in de vroege Middeleeuwen. Er werd nauwelijks iets nieuws geschapen. Met name in de 4e, 5e, 6e en 7e eeuw. De periode van het verval van het Romeinse Rijk, maar ook de periode waarin de gebouwen uit die tijd er nog zo goed bijstonden dat deze nog eeuwen probleemloos werden gebruikt. Denk bijvoorbeeld aan de grote basiliek van Trier.

Met Karel de Grote ontstaat er weer een nieuwe scheppingsdrang. Eigenlijk gebaseerd op een voortzetting van het Romeinse Rijk, hoewel dat volledig was vervallen. Karel de Grote droomde er van om dat Rijk opnieuw op te bouwen en beschouwde zichzelf als een rechtmatig opvolger van keizers als Augustus, Hadrianus of Tiberius… Zie ook zijn troon, van Romeinse vloerplaten, hoe sterk gefundeerd wil je zijn claim op Romeinse oorsprong zien?

 De Paltskapel in Aken

In een eerder blog schreef ik al eens over de Paltskapel van Karel de Grote in Aken, zie dit blog. De palts als zijnde een afgeleide van de Palatijn-heuvel in Rome waar de grote huizen en paleizen stonden van de Romeinse adel en keizerlijke families. En uiteindelijk de oorsprong van het woord paleis. Met deze Palts wilde hij laten zien dat hij waarlijk een groots heerser was, in de voetsporen van de grote keizers. En daar hoorde natuurlijk een spectaculaire kapel bij.

De huidige vorm van de kapel tegenwoordig Dom van Aken is van buiten nauwelijks nog herkenbaar als de kapel van Karel, maar binnenin is het verrassend genoeg nog zeer herkenbaar, met de kenmerkende oktogoon, de acht-hoekige vorm binnen. Deze werd bekroond met een koepel, wat in de 8e, net aangevangen 9e eeuw (rond 800) een technische prestatie van formaat was.

Inclusief middeleeuws ankerwerk, maar daar later meer over. Eerst dit:

Opbouw van de koepel.

In de koepel van de kapel zit het vernuft van de toenmalige bouwmeester(s) verscholen. Echter volstrekt onzichtbaar voor de toeschouwer op de kapelvloer. Een eerste vernuft zit hem namelijk al in de keuze van het bouwmateriaal. De koepel is opgebouwd uit tufsteen. Een steensoort die in de omgeving veelvuldig gewonnen werd al sinds de Romeinse tijd. Nog steeds kun je Duitse Römertufsteen kopen, ik heb er ooit een kerk mee gerestaureerd.

Op zich dus niets bijzonders om dat materiaal toe te passen. Nee, niet echt, maar waarom is dan niet de hele kapel er uit opgetrokken, maar alleen de koepel en de bekleding ervan? Elders zie je namelijk ruige breuksteen toegepast. Wel, het vernuft zit hem in het gewicht van de steen. Als vulkanisch uitvloeiingsgesteente is het namelijk een zeer lichte steen.

Oftewel: door de toepassing van deze lichte steen kon het gewicht van de koepel enorm beperkt worden. Een fors voordeel voor de bouwers! Niet alleen vanwege het transport, of eigenlijk nauwelijks om die reden, men kon het materiaal toch echt wel omhoog krijgen. Nee, veel meer vanwege het gewicht van de totale gebouwde koepel. Dat gewicht oefent op de hoogte van de koepel forse krachten op het muurwerk uit. Een andere steen in de koepel betekent daarom direct een veel zwaardere, dus minder ranke opbouw van de onderliggende muren. Maar desondanks waren er nog steeds krachten op het muurwerk.

Technisch noemen we dat spatkrachten. Die krachten drukken de buitenmuren uit elkaar, laten de muur als het ware uit elkaar spatten. En nu komt het werkelijke vernuft van de Karolingische bouwmeester…

Vroeg-Middeleeuws ankerwerk

De koepel van deze Paltskapel bleek bij onderzoek aan het begin van de 20e eeuw op uiterst vernuftige wijze versterkt met ankerwerk. Tijdens restauratiewerkzaamheden werden stalen stangen ontdekt, maar ook deels vergane houten balken. Er blijkt een dubbel ankersysteem te zijn geplaatst. Waarom een dubbel ankersysteem?

Kalkmortel… Het materiaal waarmee tot ± 1900 alles werd gebouwd, cement bestond simpelweg nog niet, het werd pas “uitgevonden” aan het eind van de 18e, begin 19e eeuw, en vormde een aanzienlijk hardere en sneller verhardende variant van de traditionele kalkmortel.  Dat langzame verharden van de kalkmortel is precies waarom er een dubbel middeleeuws ankerwerk is toegepast.

Doordat kalkmortel lang plastisch blijft, kan de mortel onder invloed van de spatkrachten van de koepel langs de (smeed-)ijzeren stangen vloeien, waardoor de koepel langzaam breder kan worden, en uiteindelijk zelfs instorten. De bouwmeester heeft dat gevaar gesnapt, en daarom een houten balksysteem rond de koepel aangebracht. Houten balken zijn veel breder dan ijzeren stangen, en bieden dus veel meer weerstand tegen de spatkrachten van de koepel.

Waarom 2 ankersystemen?

Nu komt het echt geniale van dit verhaal: hout krimpt, staal niet. Een bekend gegeven… Maar het krimpen van het hout gaat langzamer dan het uitharden van de kalkmortel. Krimp voltrekt zich over enkele jaren, uitharding van de kalkmortel binnen enkele maanden.

Dus de koepel is in eerste instantie gestabiliseerd door de houten ankerconstructie. Toen de mortel was uitgehard en de houten balken wat gingen krimpen verloren deze balken hun ankerfunctie, maar die werd naadloos overgenomen door de smeedijzeren stangen. Ik vind dat volstrekt geniaal. En totaal onverwacht uit een tijd die wij toch beschouwen als wat primitief.

Wrang genoeg werd dat systeem bij vroege restauraties totaal niet begrepen. Door achterstallig onderhoud was het ijzer gaan roesten, wat tot scheuren in de muren had geleid. Men wilde het ijzer uit de muren verwijderen… Het had rampzalige gevolgen kunnen hebben, immers, de spatkrachten konden niet meer opgevangen worden en wat de koepel meer dan 1000 jaar overeind had gehouden zou verdwijnen. Uiteindelijk is de functie van het ijzerwerk toch begrepen en het is hersteld en geconserveerd. Zo vervult het vroeg-middeleeuwse ankerwerk nog steeds zijn functie… In al zijn geniale eenvoudige vernuft!

Technisch?

Misschien is dit 100e blog wat technisch van aard geworden… Ik heb geprobeerd om het simpel uit te leggen. Dit blog is dan ook wat anders van aard dan mijn eerdere. Dit is dan ook de reden dat ik de lezer graag uitnodig om commentaar te geven op dit verhaal. Mijn volgende blog over Middeleeuws ankerwerk kan er alleen maar beter op worden. Dus, beste lezer, aarzel niet en laat het mij weten! Bij voorbaat dank voor jullie feedback…