mini|Hagia Sophia, spätantike Pendentifkuppel, ∅ 31 m (urspr. 33 m), 537 vollendet, 989 und 1346 Wiederaufbau nach Teileinstürzen; vielfaches Vorbild mini|Die gebauchte Kuppel des Taj Mahal in Agra lässt sich von persischen Vorbildern ableiten mini|Tambourkuppel an St. Nikolai am Alten Markt, Potsdam, ∅ 24 m, 1843–1850
Als Kuppel (von lateinisch „kleine Tonne“) oder Dom bezeichnet man in der Architektur Gewölbe mit einem zentralen Scheitelpunkt, die von wenigen bis hunderten Meter Spannweite seit 5000 Jahren eines der ausgefeiltesten Strukturelemente der Baukunst stellen. Sie erheben sich über einem kreisförmigen oder eckigen Grundriss. Die sphärisch geformten Raumabdeckungen werden durch Drehung eines Halbkreises, Ellipsen-, Parabel- oder Spitzbogens um eine Vertikalachse konstruiert. Allgemein handelt es sich um die halbkugel- oder glockenförmigen oberen Teile eines Raumes.
Übersicht In der sakralen Baukunst leitet eine zylinderförmige, fensterdurchbrochene Tambour-Mauer zum Pendentif, den meistens aus vier bis acht Segmenten bestehenden Überleitungsmauern zum Gebäudegrundriss. Der ganze Umfang ihres Grundrisses dient als Widerlager. Systeme aus Halbbögen und Halbkuppeln leiten die Kräfte der bei nachmittelalterlichen Kuppeln bis über 65.000 Tonnen betragenden Gewichte nach unten.St. Paul’s Cathedral St. Paul’s Cathedral - Climb the Doe Seit der Renaissance war es die Einführung von Doppelschalen und seit dem Barock auch die Nutzung von Eisen oder Blei, die das Jahrhundertelang Maßstäbe setzende Bauwerk der Hagia Sophia mit ursprünglich 33 m Durchmesser nachzuahmen oder zu übertreffen half. Solche großen Kuppeln erforderten besondere Kenntnisse in Geometrie und Bauingenieurkunst, worin in der Antike die Schrift des Herons von Alexandria (Über Gewölbe) die theoretische Grundlage lieferte und, durch Anthemios von Tralleis und Isidor von Milet schöpferisch umgesetzt, eine klassische Lösung für ein völlig neues Paradigma christlicher Baukunst anbot.Helge Svenshon: Das Bauwerk als „aistheton soma“. Eine Neuinterpretation der Hagia Sophia im Spiegel antiker Vermessungslehre und angewandter Mathematik. In: Falko Daim, Jörg Drauschke (Hrsg.): Byzanz – Das Römerreich im Mittelalter (= Monographien des Römisch-Germanischen Zentralmuseums. Band 84, Teil 2, 1 Schauplätze). Verlag des Römisch-Germanischen Zentralmuseums, Mainz 2010, ISBN 978-3-88467-154-2, S. 59–95, hier S. 63–64 (PDF auf tu-darmstadt.de).Jörg Lauster: Warum gibt es Kirchen? Rom – Jerusalem – Konstantinopel. In: Thomas Erne (Hrsg.): Kirchenbau. Vanderoeck & Ruprecht, Göttingen 2012, ISBN 978-3-525-56852-1, 23–33. Im Wetteifer mit antiken Vorbildern stand der Kuppelbau der Renaissance, in der Leon Batista Alberti maßgebender Theoretiker sowie Filippo Brunelleschi, Bramante und Michelangelo schöpferische Umsetzer der Kuppeln im Dom zu Florenz und Petersdom und somit Vorbilder im Barock wurden.Hans Staub: Die Geschichte der Bauingenierukunst: ein Überblick von der Antike bis in die Neuzeit. Springer, 2013, ISBN 978-3-0348-4109-2, S. 114. Eine weitere Paraphrasierung der Renaissance-Kuppel ist Christopher Wrens Kuppel der St Paul’s Cathedral, die wiederum als direkte neoklassizistische Übernahme in der Kuppel des Kapitols in Washington und auch in vielen weiteren Staaten als architektonischer Ausdruck politischer Repräsentation genommen wurde. In Deutschland und Österreich bildete nach dem Barock insbesondere der Historismus eine Zeit, in der repräsentative Bauwerke wie die Wiener Karlskirche, der Berliner Dom oder das Reichstagsgebäude als kuppelbekrönte Bauwerke dominante Motive in der visuellen Präsentation einer Stadt geworden sind.
Kuppeln können aus unterschiedlichsten Materialien gebaut sein, namentlich Stein, Ziegel, Beton, Holz, und unterschiedlichen Metallen. Die klassische Kuppel ist die aus keilförmigen Steinen zusammengesetzte Decke, die den teilweise oder ganz von Mauern umschlossenen Raum frei überspannt.
Kontinuierlich gekrümmte Kuppeln werden ingenieurmäßig zu den doppelt gekrümmten Schalen gezählt, segmentierte Kuppeln (Schirmkuppeln) zu den Faltwerken. Bei gemauerten Kuppeln werden die echten Kuppeln von Kragkuppeln als deren Vorläufern unterschieden. Bei Betonkuppeln ist diese Unterscheidung nicht möglich. Bei Verwendung zugfester Materialien wie Holz und Stahl in zugfesten Verbindungen entfallen Prinzipien des Mauerverbands völlig.
Bauformen mini|Aufriss einer Pendentifkuppel mit Tambour. Dom des Heiligen Sava, erbaut 1926–2018. Neben dem Querschnitt bestimmt auch das Verhältnis zwischen (gedachtem) Kuppelgrundriss, dem „Fußkreis“, und Raumgrundriss die Form einer Kuppel. Kuppeln über einem rechteckigen Raum müssen entweder beschnitten oder ergänzt werden. Formen des Kuppelgewölbes Die allgemeinste Form ist die Kuppel in Form einer Halbkugel. Alle durch ihr Zentrum gehenden senkrechten Schnitte sind Halbkreise und alle waagerechten Schnitte sind Kreise. Die im Prinzip ungegliederte Kuppelschale kann kassettiert sein. Haben die durch das Zentrum gehenden senkrechten Schnitte die Form eines Spitzbogens, so spricht man von einer Spitzkuppel. Haben die durch das Zentrum gehenden senkrechten Schnitte die Form eines Segmentbogens, so spricht man von einer Flachkuppel. Haben Grundriss und waagerechte Schnitte die Form eines regelmäßigen Vielecks, zumeist Oktogons, so wird eine solche Kuppel oft als Klostergewölbe bezeichnet. Jedes Segment eines solchen Klostergewölbes ist ein dreieckiger Ausschnitt eines Tonnengewölbes. Die Grenzen der Segmente können mit Gewölberippen unterlegt sein, müssen es aber nicht. Schirmkuppeln haben statt einer gleichmäßigen Krümmung Bauchungen in Form radiär verlaufender und sich zur Kuppelmitte hin keilförmig verjüngender Tonnengewölbe mit gekrümmten Scheiteln. Die Grenzen zwischen diesen Tonnen können einfache Grate sein, oder mit Rippen unterlegt. Als Sonderform einer Schirmkuppel können die Scheitel der Tonnengewölbe waagerecht verlaufen. Je nach Anzahl der Rippen sind diese dann senkrecht stehende Scheiben mit bogenförmiger Unterkante (oberes Turmgewölbe der Abtei Moissac), oder es ergibt sich eine vieleckige Variante eines Kreuzrippengewölbes. Als Faltkuppel wird eine Kuppel mit nach außen gewölbter, wie gefaltet wirkender Oberfläche bezeichnet.
Abstützung der Kuppelbasis Wenn der imaginäre Fußkreis der Kuppel die Ecken des Grundrisses berührt, wird die Schale von den Wänden senkrecht angeschnitten. Diese Form heißt Hängekuppel. Liegt der Fußkreis weiter außerhalb des tragenden quadratischen Gemäuers, so ergibt sich eine „Böhmische Kappe“, auch „Stutzkuppel“ oder „Platzlgewölbe“ genannt. Burgendaten.de – Böhmische Kappe, abgerufen am 30. Juni 2011. Sie ist gleichermaßen Flachkuppel und Hängekuppel. Bei Pendentifkuppel und Trompenkuppel Ist der Fußkreis der Kuppel dem (quadratischen) Grundriss des tragenden Gemäuers eingeschrieben, so bilden die sie tragenden Mauern oder Bögen dessen Tangenten. Zwischen den Berührungs- und damit Auflagepunkten kann die Basis der Kuppel in unterschiedlicher Weise abgestützt sein; die Zwickel zwischen Fußkreis und stützendem Gemäuer können in unterschiedlicher Weise gewölbt sein: Haben die Zwickel Gewölbe in Form unvollständiger Hängekuppeln, nennt man eine solche „Hilfskuppel“ ein Pendentif, die Kuppelform danach Pendentifkuppel. Haben die Gewölbe in den Zwickeln die Form liegender Kegelhälften, so nennt man sie Trompen, die von ihnen gestützte Kuppel eine Trompenkuppel. Anstelle von Gewölben kann das Mauerwerk auch vorkragen, in der Form „türkischer Dreiecke“. Bei Pendentif- und Trompenkuppeln beginnt der runde oder polygonale Gebäudeteil nicht gleich mit der Kuppelbasis, sondern auf der Stützkonstruktion steht ein zylinderförmiges oder polygonales Element, Tambour genannt. Dadurch liegt die Kuppel höher. Oft ist ein Tambour mit Fenstern durchbrochen.
Belichtung Da Kuppeln in vielen Fällen repräsentative Räume decken, wurden ihre Unterseiten oftmals aufwändig gestaltet, und es wurde für die Belichtung mit Tageslicht gesorgt. Eine Beleuchtungsmöglichkeit sind die schon erwähnten Fenster eines Tambours. Eine sehr alte Möglichkeit ist ein unverglastes Opaion „Auge“ am Scheitelpunkt der Kuppel, wie etwa im Pantheon in Rom. Es wird auch altgriechisch als Opaion und Lateinisch als Opaeum bezeichnet. Eine weitere Möglichkeit ist die Belichtung durch Öffnungen im unteren Bereich der Schale (z. B. Hagia Sophia). Später wurde oft ein durchfensterter Tambour zwischengeschaltet, wodurch die Kuppel zu schweben scheint. In Mittelalter und Neuzeit baute man zahlreiche Kuppeln mit Laternen: Über dem Scheitelauge errichtete man einen kleinen befensterten Tambour mit einer kleinen weiteren Kuppel.
Geschichte mini|Kragkuppel im Schatzhaus des Atreus, Mykene,∅ ca. 14,60 m; um 1250 v. Chr.
Kragkuppeln
mini|links|Kragkuppel im Tholos von El Romeral, Andalusien,∅ ca. 5,20 m; um 2500 v. Chr. mini|Kragkuppel im Adinath-Tempel von Ranakpur, Rajasthan,∅ ca. 7,50 m, um 1450 n. Chr.
Vorformen der echten Kuppeln sind die seit dem 7. Jahrtausend v. Chr. im Vorderen Orient und im Mittelmeerraum entstandenen Tholosbauten (z. B. der jungsteinzeitliche Tholos von El Romeral bei Antequera (Andalusien), das um 1250 v. Chr. entstandene sogenannte Schatzhaus des Atreus in Mykene (Peloponnes) oder die sardischen Nuraghen, allen voran der Nuraghe Arrubiu). Zu erwähnen sind auch die zahlreichen kleinen Kraggewölbebauten aus Trockenmauerwerk, deren Ursprünge und historische Entwicklung noch weitgehend unklar sind.
Kragkuppeln haben (im Unterschied zu anderen Krag-Konstruktionen) durchaus schon Gewölbestatik, da sich die Steine jeder ringförmigen Steinlage gegenseitig abstützen. Sämtliche Tholosbauten haben einen runden Grundriss, so dass es beim Übergang vom Raum zur Kuppel keinerlei Anpassungsprobleme gab. Auch spätere Kragkuppeln über quadratischen oder oktogonalen Räumen ruhen niemals auf Trompen oder Pendentifs – der Übergang vom Raumgeviert zum Kuppelrund wird durch eine permanente Verdopplung der Unterkonstruktion bis hin zum 16- oder gar 32-Eck erreicht.
In der hinduistischen Architektur des Mittelalters (ca. 900 bis 1450) erlebten Kragkuppeln eine besondere Blütezeit. Insbesondere die Vorhallen (mandapas) hinduistischer und jainistischer Tempel wurden bis zu einer maximalen Weite von etwa 8 m von ihnen überspannt; hängende Schlusssteine (Abhänglinge) spielten dabei eine große Rolle.
Auch in der islamischen Architektur Indiens wurden zunächst Kragkuppeln gebaut; erst mit der Ankunft der Moguln (um 1526/7) änderte sich die Situation und es wurden nur noch „echte Kuppeln“ konstruiert.
In der hinduistischen Architektur kamen bei Tempelneubauten des 20. Jahrhunderts wieder Kragtechniken zum Einsatz.
Eine falsche weil monolithische Kuppel hat das um das Jahr 520/30 entstandene Mausoleum des Theoderich in Ravenna. Echte Kuppeln
Antike mini|Pantheon, Rom, ∅ 43,3 m, um 120 n. Chr. mini|hochkant|links|Caracalla-Thermen: Apsis mit Halbkuppel aus Beton