Steinschnitt

Steintechnik bzw. Steinschnitt gibt es, seit es Bauwerke aus bearbeiteten natürlichen Steinen gibt, also mit Beginn der Schaffung von Wehrkirchen aus Stein im Mittelalter. Die Regeln, Konstruktionsprinzipien und Gesetzmäßigkeiten haben sich über die Jahrhunderte nicht geändert, lediglich die Hilfsmittel zur Realisierung des Steinschnittes sind mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technik der Aufgabe angepasst worden. Konstruierten die Steinmetzen im Mittelalter ihren Grund- und Aufriss noch im Sand und auf dem Schnürboden, so sind wir heute mit Hilfe der Computertechnik in der Lage gesamte Bauwerke dreidimensional steintechnisch zu planen und frühzeitig technologische Abläufe zu durchdenken, wie wir es am Beispiel der Dresdner Frauenkirche praktizieren. Eine sehr gute Darstellung der Lebens- und Arbeitsweise der Steinmetzen im Mittelalter gibt das Buch "Die Säulen der Erde" von Ken Follet wieder.

Im folgenden Abschnitt zitiere ich Auszüge aus dem "Lehrbuch des Steinschnittes" von A. Ringleb.

§ 1

Sollen irgendwelche Bauteile, seien es Mauern, Bögen oder Gewölbe u.s.w., aus natürlichen Steinen angefertigt werden, so kann dies nur in der Weise geschehen, dass man dieselben aus einzelnen mehr oder weniger großen Steinstücken zusammensetzt. Die Größe dieser letzteren ist abhängig von der Größe der natürlichen Steinschichten in dem Steinbruch, aus welchem das Material entnommen wird; die Form ist abhängig von der Form des Ganzen, insofern der betreffende durch Grundriss, Aufriss und Durchschnitt u.s.w. gegebene Bauteil durch verschiedene Flächen so in kleinere Teile zu zerschneiden ist, dass nach der erfolgten Ausführung derselben und ihrer entsprechenden Zusammensetzung eben die beabsichtigte Bauform entsteht und zwar der Art, dass sie den Gesetzen des statischen Gleichgewichts , der nötigen Festigkeit und Dauerhaftigkeit entspricht. Dies ist die Hauptaufgabe und der theoretische Teil des Steinschnittes.

Der praktische Teil besteht erstens in der Anfertigung der durch die Zeichnung ihrer Größe und Form nach bestimmten Steine auf dem Werkplatz durch den Steinmetzen und zweitens im Versetzen, d.h. im Zusammenfügen der einzelnen Steine zu dem beabsichtigten Ganzen.

In der Lehre vom Steinschnitt sind daher nur solche Baukonstruktionen zu behandeln, welche aus natürlichen Steinen angefertigt werden; ausgeschlossen sind alle Konstruktionen aus Bruchstein, Backstein und dergleichen.

Die Bestimmung der Mauerstärken, der Stärke der Bögen und Gewölbe, ihres Steinschubs, der Stärke der Widerlager u.s.w. gehört nicht zum Steinschnitt, sondern in das Gebiet der Festigkeitslehre und Statik.

§ 2

Grundsätze

Die Schnittflächen sind so anzuordnen, dass die möglichst einfache Form des Steines sich ergibt. Je einfacher die Form, um so leichter und um so genauer ist die Ausführung, um so besser werden die einzelnen Steine beim Versetzen zusammenpassen, um so solider wird die ganze Konstruktion, um so billiger die Arbeit.
Da eine ebene Fläche am Stein immer leichter auszuführen ist, als eine krumme Fläche, und es schwer ist, Steine in krummen Flächen genau zusammenpassend zu bearbeiten, so gilt als zweite Hauptregel, alle krummen Schnittflächen zu vermeiden und wenn irgend möglich durch Ebenen zu ersetzen.
Alle spitzen Ecken, scharfe Kanten und Flächenwinkel sind zu vermeiden, da diese bei der Anfertigung und namentlich beim Versetzen der Werkstücke dem Abbrechen sehr ausgesetzt sind. Wie weit man in dieser Hinsicht gehen darf, das hängt von der Härte und Struktur des Steine ab; feinkörnige harte Steine lassen schärfere Ecken und Kanten zu, als weiche, grobkörnige Steine. Im Allgemeinen sollen alle Flächen und Kantenwinkel einem rechten möglichst nahe kommen. Zu scharfe Kanten und Ecken sind daher stets abzustumpfen oder abzufasen.
Die Lagerflächen sind stets so anzubringen, dass sie möglichst normal auf der Richtung des größten Druckes stehen. Daher sind die Lagerflächen einfacher lotrechter Mauern horizontale Ebenen, weil der Druck senkrecht wirkt; bei Bögen stehen die Lagerflächen normal auf der Bogenkrümmung, weil ihre Drucklinie annäherungsweise parallel mit der Bogenkrümmung verläuft, teils auch deshalb, weil eine andere Anordnung gegen die in Pkt. 3 gegebene Regel verstoßen würde.
Alle sonstigen Schnittflächen (die Stossfugen etc.) stehen stets senkrecht auf dem äußeren Mauerhaupt, oder bei Bögen und Gewölben normal auf der Leibung, weil man nur so rechtwinklige Ecken und Kanten erhält.

§ 3

Bei der Ausführung einer Steinschnittaufgabe sind im Allgemeinen folgende Arbeiten in nachstehender Reihenfolge auszuführen:

Aufzeichnen des betreffenden Mauerkörpers (d.h. der Mauer, des Bogens, Gewölbes etc.) in Grund- und Aufriss, nebst den etwa nötigen Durchschnitten zur vollkommenen Bestimmung der Form derselben.
Konstruktion der Durchdringung der Bögen und Gewölbe mit Mauern und unter sich.
Anordnung der Schnittflächen, namentlich der Lagerbrettungen bei Bögen und Gewölben im Aufriss.
Formbestimmung dieser Brettungen im Grundriss.
Anordnung der Stossfugen.
Bestimmung der wirklichen wahren Form der Brettungen, der Schablonen, Lehren, Winkel etc., unter Umständen auch der Leibungsabwicklung der Bögen und Gewölbe.
Heraustragen einzelner Steine in isometrischer Perspektive.

§ 4

Beziehungen des Steinschnittes zur darstellenden Geometrie

Da es sich beim Steinschnitt vorzugsweise um die Konstruktion der Durchdringungskurven von Flächen der verschiedensten Art handelt, so ist eine vollkommene Bekanntschaft mit der darstellenden Geometrie, insbesondere mit der Lösung jener Aufgaben dieser Wissenschaft erforderlich, welche die Durchdringung der Flächen behandelt.

Wir müssen mit Rücksicht hierauf zwei Aufgaben wesentlich hervorheben, nämlich 1. den Schnitt einer Ebene mit einer beliebigen Fläche und 2. den Schnitt zweier beliebiger Flächen zu konstruieren. Die zweite Aufgabe ist jedoch strenggenommen bezüglich der Lösung nur eine wiederholte Anwendung der ersten, insofern hierbei in der Regel wieder Ebenenschnitte zur Anwendung kommen. Denn die allgemeine Lösung der Aufgabe, den Schnitt zweier Flächen zu finden, besteht darin, dass man beide Flächen durch eine Ebene schneidet; hierdurch erhält man zwei in einer Ebene liegende Schnittkurven A und B; jeder Punkt nun, in welchem Die Kurven A und B sich schneiden oder berühren, ist ein beiden Flächen gemeinschaftlicher Punkt, also ein Punkt der Durchdringungslinie beider Flächen.

Allerdings ist die Lösung der betreffenden Aufgaben in dieser allgemeinen Form umständlich. Da es sich aber weitaus in den meisten Fällen um einfache, regelmäßige Flächen handelt (Ebenen, Zylinder, Kegel, Umdrehungsflächen), so wird in jedem speziellen Fall leicht eine solche Lage jener Hilfsebenen gefunden werden können, welche die einfachsten Schnittlinien (gerade Linien, Kreise) ergibt, die genauer als Kurven sich zeichnen lassen, und daher Resultate liefern, die an Genauigkeit nichts zu wünschen übrig lassen.

§ 5

Isometrische Projektion

Das Heraustragen der Steine in einer Art perspektivischer Ansicht hat vorzugsweise den Zweck, dass der Zeichner sich von dem betreffenden Schnittstein eine vollkommene klare Anschauung macht, außerdem wird mit Beihilfe einer solchen perspektivischen Zeichnung dem Steinmetzen die Form des zu fertigenden Steines leichter beschrieben und ihm verständlich gemacht werden können, ja der Steinhauer wird in einfacheren Fällen, wenn der perspektivischen Zeichnung die Maße beigeschrieben sind, ohne weiteres Zutun den Stein anfertigen können.

Die isometrische Perspektive (Parallelperspektive) unterscheidet sich von der richtigen Perspektive dadurch, dass gerade Linien, welche im Raume parallel sind, auch im Bilde ihre parallele Richtung beibehalten, und dass die Maße (Koordinaten) in der Richtung von drei Achsenrichtungen (Länge, Breite und Höhe) ihrer wirklichen Länge entsprechend aufgetragen werden; es gibt also hier keine perspektivische Verkürzung, keinen Fluchtpunkt etc.