How were foundations for large/heavy buildings like medieval cathedrals constructed before concrete was available?
Beton gibt es schon seit sehr langer Zeit! Die Römer hatten ihn schon, lange bevor es mittelalterliche Kathedralen gab, und er ist immer noch gut. Aber leider war dieses Wissen den Leuten, die die Kathedralen entworfen und gebaut haben, nicht immer zugänglich. Beton war zwar bekannt, aber man war nicht so gut darin wie die Römer:
"Im Mittelalter fanden die Normannen heraus, dass in Ermangelung von Vulkanasche gemahlene Ziegel und Ziegelsteine zur Verstärkung des [Kalk-]Zements verwendet werden konnten.
Denis
· 1 J
Was ist die Geschichte von Zement?
1985 wurde in Israel ein Kalkbetonboden aus gebranntem Kalk, Steinen und Wasser gefunden, der etwa 7000 v. Chr. gebaut wurde. Es scheint jedoch, dass selbst dieser sehr einfache Kalksteinzement/Beton mehrere Jahrtausende lang kaum genutzt wurde. Die nächste bedeutende Verwendung von Kalkzement erfolgte durch die alten Ägypter als "Kalkbeton"-Mörtel zwischen Blöcken und als Füllung von Steinmauern. Die Verwendung von Kalkzement verbreitete sich dann in anderen Teilen des Mittelmeerraums, und um 500 v. Chr. wurde er im antiken Griechenland zur Abdeckung von sonnengetrockneten Ziegelmauern verwendet. Die Römer machten es den Griechen zunächst nach und entdeckten, dass die Zugabe von Vulkanasche den Zement fester machte. Die Römer bauten mehrere bedeutende Bauwerke, darunter das Dach des Pantheons. Da als Zuschlagstoff Bimsstein verwendet wurde, war dies die erste größere Verwendung von unbewehrtem Leichtbeton. Im Mittelalter entdeckten die Normannen, dass in Ermangelung vulkanischer Asche gemahlene Ziegel und Ziegelsteine zur Verstärkung des Zements verwendet werden konnten. Eine weitere Entwicklung fand im späten 17. und frühen 18. Jahrhundert statt, als Ingenieure begannen, mit Zementzusammensetzungen zu experimentieren. Diese Arbeit führte zur Erfindung des Portlandzements durch Joseph Aspdin. Aspdin patentierte diesen neuen "Portlandzement" im Jahr 1824. Er wählte diesen Namen, weil er der Meinung war, dass die Farbe des Zements im abgebundenen Zustand dem Portlandstein ähnelte, der zu dieser Zeit für viele Gebäude verwendet wurde. Nach der Einführung des Portlandzements gab es vor allem in den letzten 50 Jahren große Fortschritte im Verständnis von Zement und seinen Eigenschaften. Quelle:
Da sie sich unter sehr großen, schweren Gebäuden befinden, wissen wir in der Regel nicht viel über die Fundamente von Kathedralen, es sei denn, es kommt zu Problemen. Die Kathedrale, über die ich am meisten weiß, ist diejenige, die meinem Wohnort am nächsten liegt, die Kathedrale von Winchester, eine der größten Kathedralen überhaupt, mit dem längsten Kirchenschiff aller europäischen Kathedralen des Mittelalters. Um die letzte Jahrhundertwende begann man zu erkennen, dass sie unmittelbar vom Einsturz bedroht war. Nur sechs Jahre lange Arbeit von einem ehemaligen Taucher der Royal Navy namens William Walker, konnte die Kathedrale retten, indem er die Betonfundamente unter der Kathedrale nachrüstete, Stück für Stück, sechs Stunden am Tag, sechs Tage die Woche, sechs Jahre lang. Er arbeitete in völliger Dunkelheit, ausschließlich nach Gefühl, versorgt mit Luft und Betonsäcken von der Oberfläche aus, und rettete die Kathedrale mit seinen eigenen Händen.
Winchester ist diesem ruhigen, bescheidenen Mann unendlich dankbar.
Was waren also die Fundamente, bevor William Walker sie betonierte?
Buchenstämme - Schichten von Buchenstämmen, etwa 3 Meter tief, mit etwas mittelalterlichem Beton darauf. Und das scheint alles gewesen zu sein! Darunter befand sich Lehm und dann Torf, alles auf Kies und Feuerstein. Im Umkreis von vielen Kilometern gibt es kein festes Gestein, was einen großen Teil des Problems ausmachte:
"Die Arbeiten an der Kathedrale von Winchester begannen im Jahr 1079 und dauerten weit über 200 Jahre. Die Fundamente waren, gelinde gesagt, seltsam: Betonfundamente auf Buchenstämmen, die wiederum auf sechs Fuß mergeligem Lehm lagen, der wiederum auf einer Schicht von etwa achteinhalb Fuß Torf, einer kleinen Schlammschicht und schließlich einem Bett aus Kies und Feuersteinen lag. Die Fundamente wurden bis auf 10 Fuß unter der Oberfläche abgetragen, aber die Überschwemmungen erlaubten es den Erbauern nicht, tiefer zu graben. Man geht davon aus, dass die Torfschicht zum Zeitpunkt der Errichtung der Kathedrale etwa 12 Fuß dick war, was im Laufe der Jahrhunderte zu einer sehr starken und ungleichmäßigen Senkung führte. "
Das war es also, was die Kathedrale von Winchester trug:
Die Kathedrale von Winchester liegt fast genau auf demselben Niveau wie der Fluss Itchen. Es braucht nicht viel Regen, um die Stadt zu überschwemmen; einige der Straßen dort sind als Lower, Middle und Upper Brook Street bekannt. Die mittelalterliche Krypta unterhalb der Kathedrale ist in ihrer ursprünglichen Form bemerkenswert vollständig erhalten und steht oft mindestens knöcheltief im Wasser. Eine stehende Figur des Bildhauers Antony Gormley steht tatsächlich die meiste Zeit im Wasser:
Die mittelalterlichen Baumeister konnten sich des Faktors Wasser unmöglich nicht bewusst sein - er ist unübersehbar. Also beschlossen sie, Holz zu verwenden, um ihn auszugleichen. Es handelt sich um eine der frühesten Kathedralen des normannischen Englands, die unter Wilhelm I., auch bekannt als Wilhelm Bastard oder Wilhelm der Eroberer, erbaut wurde. Da ihm nun alles gehörte, musste Bischof Walkelin ihn um die Erlaubnis bitten, Holz aus einem seiner Wälder, dem nahe gelegenen Hempage Wood, zu schlagen. Es scheint, dass Wilhelm nicht sehr juristisch veranlagt war und seine Bedingungen nicht sorgfältig genug formuliert hatte!
"Die mittelalterlichen Baumeister versuchten, den feuchten Boden zu stabilisieren, indem sie Buchenstämme unter die Fundamente legten, um die Last der massiven Mauern zu verteilen. Das Holz für dieses Fundament sowie für die Böden und Decken der Kathedrale stammte aus dem Wald von Hempage Wood. Die Geschichte besagt, dass Bischof Walkelin König Wilhelm I. um Holz für den Bau bat, woraufhin der König dem Bischof sagte, er könne so viel Holz haben, wie er in vier Tagen und Nächten aus dem Wald sammeln könne. Der Bischof brachte ein Heer von Zimmerleuten mit, die in der vorgegebenen Zeit den gesamten Wald abholzten und zum Leidwesen des Königs nach Winchester brachten. Dem Bischof gelang es, den König zu beschwichtigen, indem er ihm anbot, von seinem Sitz zurückzutreten, und der König bemerkte, dass er zu großzügig in seiner Bewilligung war und der Bischof zu gierig, um davon Gebrauch zu machen."
Und das war's im Grunde. Walkelin bekam sein Holz, die hölzernen Fundamente wurden gelegt, und die Kathedrale wurde gebaut. Es war keine ideale Bauweise, aber sie hielt 800 Jahre lang ziemlich gut. Und glücklicherweise hatten wir zu diesem Zeitpunkt William Walker.