cúpula

Uma cúpula é um elemento arquitetônico que se assemelha à metade superior oca de uma esfera. A definição precisa tem sido uma questão de controvérsia. Há também uma grande variedade de formas e termos especializados para descrevê-los. Uma cúpula pode repousar sobre uma rotunda ou tambor, e pode ser apoiada por colunas ou pilares que fazem a transição para a cúpula através de retângulos ou pendentes. Uma lanterna pode cobrir um óculo e pode ter outra cúpula.

As cúpulas têm uma longa linhagem arquitetônica que remonta à pré-história e foram construídas de lama, neve, pedra, madeira, tijolo, concreto, metal, vidro e plástico ao longo dos séculos. O simbolismo associado às cúpulas inclui tradições mortuárias, celestes e governamentais que também se desenvolveram com o tempo.

Cúpulas foram encontradas na Mesopotâmia, o que pode explicar a disseminação da forma. Eles são encontrados na arquitetura persa, helenista, romana e chinesa no mundo antigo, bem como entre uma série de tradições indígenas contemporâneas. As estruturas de cúpula eram populares na arquitetura islâmica bizantina e medieval, e há numerosos exemplos da Europa Ocidental na Idade Média. O estilo arquitetônico renascentista se espalhou da Itália no início do período moderno. Avanços em matemática, materiais e técnicas de produção desde então resultaram em novos tipos de cúpula. As cúpulas do mundo moderno podem ser encontradas em edifícios religiosos, câmaras legislativas, estádios esportivos e uma variedade de estruturas funcionais.

Etimologia
A palavra inglesa “domo” deriva, em última análise, do latim domus (“casa”) – que, através do Renascimento, rotulou uma casa reverenciada, como a Domus Dei, ou “Casa de Deus”, independentemente da forma do telhado. . Isso se reflete nos usos da palavra italiana duomo, da palavra alemã / islandesa / dinamarquesa dom (“catedral”) e da palavra inglesa domo até 1656, quando significava “Casa da Câmara, Guild-Hall, Estado -House e Meeting-House em uma cidade “. A palavra francesa dosme veio a adquirir o significado de uma abóbada de cúpula, especificamente, em 1660. Esta definição francesa tornou-se gradualmente o uso padrão da cúpula inglesa no século XVIII, pois muitas das Casas de Deus mais impressionantes foram construídas com cúpulas monumentais. e em resposta à necessidade científica de termos mais técnicos.

Terminologia
Uma cúpula é uma abóbada arredondada feita de segmentos curvos ou uma casca de revolução, significando um arco girado em torno de seu eixo vertical central. A terminologia usada tem sido uma fonte de controvérsia, com inconsistência entre estudiosos e até mesmo em textos individuais, mas o termo “cúpula” pode ser considerado uma “palavra-manta para descrever um elemento de abrangência hemisférico ou similar”. Um meio-domo ou semi-domo é uma forma semicircular frequentemente usada, especialmente em absides.

Às vezes chamadas de cúpulas “falsas”, as cúpulas dos consoles atingem sua forma ao estender cada camada horizontal de pedras para dentro um pouco mais longe que a inferior até se encontrarem no topo. Uma cúpula “falsa” também pode se referir a uma cúpula de madeira. Diz-se que as cúpulas “verdadeiras” são aquelas cuja estrutura está em estado de compressão, com elementos constituintes de aduelas em forma de cunha, cujas articulações se alinham com um ponto central. A validade disto não é clara, uma vez que as cúpulas construídas no subsolo com camadas de pedra corbeadas também estão em compressão a partir da terra circundante. O uso italiano do termo finto, que significa “falso”, pode ser rastreado até o século 17 no uso de abóbada feita de junco e argamassa de gesso.

Tal como acontece com arcos, o “springing” de uma cúpula é o nível a partir do qual a cúpula se eleva. O topo de uma cúpula é a “coroa”. O lado interno de uma cúpula é chamado de “intrados” e o lado externo é chamado de “extrados”. O “haunch” é a parte de um arco que fica a meio caminho entre a base e o topo.

A palavra “cúpula” é outra palavra para “cúpula”, e é geralmente usada para uma pequena cúpula em um telhado ou torre. A “cúpula” também foi usada para descrever o lado interno de uma cúpula.

Os tambores, também chamados tholobates, são paredes cilíndricas ou poligonais com ou sem janelas que suportam uma cúpula. Um tambor ou lanterna é a estrutura equivalente sobre o óculo de uma cúpula, sustentando uma cúpula.

Características

Forças internas
Uma cúpula de alvenaria produz impulsos para baixo e para fora. Eles são pensados ​​em termos de dois tipos de forças perpendiculares entre si. Forças meridionais (como os meridianos, ou linhas de longitude, em um globo) são apenas compressivas e aumentam em direção à base, enquanto forças de arcos (como as linhas de latitude em um globo) estão em compressão no topo e tensão na base , com a transição em uma cúpula hemisférica ocorrendo em um ângulo de 51,8 graus a partir do topo. Os impulsos gerados por uma cúpula são diretamente proporcionais ao peso de seus materiais. Cúpulas hemisféricas aterradas geram impulsos horizontais significativos em suas coxas.

Ao contrário dos arcos voussoir, que requerem suporte para cada elemento até que a pedra angular esteja no lugar, os domos são estáveis ​​durante a construção, pois cada nível é feito um anel completo e autossustentável. A parte superior de uma cúpula de alvenaria está sempre em compressão e é apoiada lateralmente, de modo que não colapsa, exceto como uma unidade inteira e uma variação de desvios do ideal nesta tampa superior rasa são igualmente estáveis. Como as cúpulas voussoir têm suporte lateral, elas podem ser feitas muito mais finas do que os correspondentes arcos da mesma extensão. Por exemplo, um domo hemisférico pode ser 2,5 vezes mais fino que um arco semicircular, e um domo com o perfil de um arco equilateral pode ser ainda mais fino.

A forma ideal para uma cúpula de alvenaria de espessura igual proporciona uma compressão perfeita, sem nenhuma das forças de tensão ou de flexão contra as quais a alvenaria é fraca. Para um material particular, a geometria ótima da cúpula é chamada de superfície funicular, a forma comparável em três dimensões a uma curva catenária para um arco bidimensional. Os perfis pontiagudos de muitas cúpulas góticas aproximam-se mais desta forma ideal do que os hemisférios, que foram favorecidos pelos arquitetos romanos e bizantinos, devido ao círculo ser considerado a mais perfeita das formas. A adição de um peso ao topo da cúpula pontiaguda, como a cúpula pesada no topo da Catedral de Florença, altera a forma ideal para combinar perfeitamente com a forma pontiaguda real da cúpula.

Os impulsos externos na parte inferior de uma cúpula de alvenaria hemisférica podem ser neutralizados com o uso de cadeias incorporadas ao redor da circunferência ou com reforço externo, embora a fissura ao longo dos meridianos seja natural. Para cúpulas pequenas ou altas com menos impulso horizontal, a espessura dos arcos ou paredes de apoio pode ser suficiente para resistir à deformação, razão pela qual os tambores tendem a ser muito mais espessos do que as cúpulas que suportam.

Zona de transição
Quando a base da cúpula não coincide com o plano das paredes de apoio abaixo dela (por exemplo, a base circular de uma cúpula sobre uma baía quadrada), técnicas são empregadas para unir as duas. A técnica mais simples é usar lintéis diagonais nos cantos das paredes para criar uma base octogonal. Outra é usar arcos para cobrir os cantos, o que pode suportar mais peso. Uma variedade dessas técnicas usa o que chamamos de “squinches”. Um squinch pode ser um único arco ou um conjunto de múltiplos arcos aninhados projetados dispostos diagonalmente sobre um canto interno. Os Squinches podem ter várias outras formas, incluindo arcos de trompete e cabeças de nicho, ou meia-cúpulas.

A invenção das pendentes ultrapassou a técnica do squinch. Pendentives são seções triangulares de uma esfera, como spandrels côncavas entre arcos, e transição dos cantos de uma baía quadrada para a base circular de uma cúpula. A curvatura dos pendentives é aquela de uma esfera com um diâmetro igual à diagonal da baía quadrada. A definição precisa de “pendente” tem sido uma fonte de discórdia entre os acadêmicos, incluindo se a corbelling é permitida ou não na definição e se as porções inferiores de uma abóbada de vela devem ou não ser consideradas pendentárias.

As cúpulas com pendentes podem ser divididas em dois tipos: simples e compostas. No caso da cúpula simples, os pendentes fazem parte da mesma esfera que a própria cúpula; no entanto, essas cúpulas são raras. No caso da cúpula composta mais comum, os pendentives fazem parte da superfície de uma esfera maior abaixo da própria cúpula e formam uma base circular para a cúpula ou para a seção do tambor.

Acústica
Porque as cúpulas são côncavas de baixo, elas podem refletir o som e criar ecos. Uma cúpula pode ter uma “galeria sussurrante” em sua base que, em certos lugares, transmite sons distintos para outros lugares distantes da galeria. As meias-cúpulas sobre as absides das igrejas bizantinas ajudaram a projetar os cantos do clero. Embora isso possa complementar a música, pode tornar o discurso menos inteligível, levando Francesco Giorgi em 1535 a recomendar tetos abobadados para as áreas de coro de uma igreja, mas um teto plano preenchido com o máximo de cofres possíveis para onde a pregação ocorreria.

Cavidades na forma de frascos embutidos na superfície interna de uma cúpula podem servir para compensar essa interferência ao difundir o som em todas as direções, eliminando os ecos enquanto cria um “efeito divino na atmosfera de culto”. Esta técnica foi escrita por Vitruvius em seus dez livros sobre arquitetura, que descreve ressonadores de bronze e de barro. O material, a forma, o conteúdo e a colocação desses ressonadores de cavidades determinam o efeito que eles têm: reforçar certas frequências ou absorvê-las.

Materiais
As primeiras cúpulas do Oriente Médio foram construídas com tijolos de barro e, eventualmente, com tijolos e pedras cozidas. As cúpulas de madeira permitiam largas extensões devido à natureza relativamente leve e flexível do material e eram o método normal para igrejas abobadadas no século VII, embora a maioria das cúpulas fosse construída com os outros materiais menos flexíveis. Cúpulas de madeira eram protegidas do tempo por coberturas, como cobre ou folhas de chumbo. As cúpulas de pedra cortada eram mais caras e nunca tão grandes, e a madeira era usada para grandes vãos onde o tijolo não estava disponível.

O concreto romano usava um agregado de pedra com um poderoso morteiro. O agregado fez a transição ao longo dos séculos para pedaços de argila queimada, depois para tijolos romanos. No século VI, os tijolos com grandes quantidades de argamassa eram os principais materiais de abóbada. A pozolana parece ter sido usada apenas na Itália central. Cúpulas de tijolo foram a escolha preferida para revestimentos monumentais de grande espaço até a Era Industrial, devido à sua conveniência e confiabilidade. Laços e correntes de ferro ou madeira poderiam ser usados ​​para resistir a tensões.

Os novos materiais de construção do século XIX e uma melhor compreensão das forças dentro das estruturas do século XX abriram novas possibilidades. Vigas de ferro e aço, cabos de aço e concreto pré-esforçado eliminaram a necessidade de reforço externo e permitiram cúpulas muito mais finas. Enquanto cúpulas anteriores de alvenaria podem ter tido uma razão de raio para espessura de 50, a proporção para cúpulas modernas pode ser superior a 800. O peso mais leve dessas cúpulas não apenas permitiu extensões muito maiores, mas também permitiu a criação de grandes cúpulas móveis. cúpulas sobre estádios esportivos modernos.

Domos de terra ramificados experimentais foram feitos como parte do trabalho sobre arquitetura sustentável na Universidade de Kassel em 1983.

Simbolismo
De acordo com E. Baldwin Smith, do final da Idade da Pedra, o túmulo em forma de cúpula foi usado como uma reprodução do abrigo ancestral dado por um deus, tornado permanente como um lar venerado dos mortos. O desejo instintivo de fazer isso resultou em tradições mortuárias internas generalizadas em todo o mundo antigo, desde as stupas da Índia até os túmulos tholos da Ibéria. Nos tempos helenísticos e romanos, os tholos domésticos tornaram-se o símbolo habitual do cemitério.

Cúpulas e tendas também foram associados aos céus da antiga Pérsia e do mundo helenístico-romano. Uma cúpula sobre uma base quadrada refletia o simbolismo geométrico dessas formas. O círculo representava a perfeição, a eternidade e os céus. A praça representava a terra. Um octógono era intermediário entre os dois. O distinto simbolismo da tenda celestial ou cósmica, proveniente das tendas da audiência real dos governantes aquemênidas e indianos, foi adotado pelos governantes romanos em imitação de Alexandre, o Grande, tornando-se o baldaquino imperial. Isso provavelmente começou com Nero, cuja “Casa Dourada” também tornou a cúpula uma característica essencial da arquitetura do palácio.

O duplo simbolismo sepulcral e celestial foi adotado pelos primeiros cristãos tanto no uso das cúpulas na arquitetura quanto no cibório, um dossel domético como o dossel usado como cobertura ritual de relíquias ou do altar da igreja. O simbolismo celeste da cúpula, no entanto, foi o mais proeminente da era cristã. Nos primeiros séculos do Islã, as cúpulas estavam intimamente associadas à realeza. Uma cúpula construída em frente ao mihrab de uma mesquita, por exemplo, era pelo menos inicialmente destinada a enfatizar o lugar de um príncipe durante as cerimônias reais. Com o tempo, essas cúpulas tornaram-se principalmente pontos focais para a decoração ou a direção da oração. O uso de cúpulas em mausoléus pode igualmente refletir o patronato real ou ser visto como representando a honra e o prestígio que as cúpulas simbolizavam, em vez de ter qualquer significado funerário específico. A grande variedade de formas de cúpula no Islã medieval refletia diferenças dinásticas, religiosas e sociais, tanto quanto considerações de construção prática.

Tipos gerais

Cúpula colméia
Também chamado de cúpula corbelled, ou cúpula falsa, eles são diferentes de uma “cúpula verdadeira”, pois consistem em camadas puramente horizontais. À medida que as camadas se elevam, cada uma é levemente em balanço, ou emoldurada, em direção ao centro, até se encontrar no topo. Um exemplo monumental é o Tesouro Micênico de Atreu do final da Idade do Bronze.

Cúpula apoiada
Uma estrutura de espaço de camada única na forma de uma cúpula, uma cúpula apoiada é um termo genérico que inclui nervuras, Schwedler, grade de três vias, lamelas ou Kiewitt, treliça e cúpulas geodésicas. Os diferentes termos refletem diferentes arranjos nos membros da superfície. As cúpulas apoiadas geralmente têm um peso muito baixo e são geralmente usadas para cobrir vãos de até 150 metros.

Cofre do claustro
Chamadas de abóbadas domédicas (um termo às vezes também aplicado a abóbadas de vela), cúpulas poligonais, domos côncavos, cúpulas entalhadas, cúpulas segmentares (um termo às vezes também usado para cúpulas de discos), abóbadas de painéis ou abóbadas de pavilhões, são cúpulas que mantêm um poligonal forma na sua secção transversal horizontal. Os primeiros exemplos conhecidos datam do primeiro século aC, como o Tabularium de Roma de 78 aC. Outros incluem os Banhos de Antonino em Cartago (145-160) e a Capela Palatina em Aachen (séculos XIII-XIV). O exemplo mais famoso é a cúpula octogonal renascentista de Filippo Brunelleschi, sobre a Catedral de Florença. Thomas Jefferson, o terceiro presidente dos Estados Unidos, instalou uma cúpula octogonal acima da frente oeste de sua casa de fazenda, Monticello.

Cúpula composta
Também chamadas de cúpulas em pendentárias ou cúpulas pendentárias, cúpulas compostas têm pendentárias que suportam uma cúpula de menor diâmetro imediatamente acima delas, como na Hagia Sophia, ou um tambor e cúpula, como em muitos Renascimento e pós -Cúpulas de renascimento, com ambas as formas resultando em maior altura.

Cúpula de arco cruzado
Um dos primeiros tipos de abóbada nervurada, os primeiros exemplos conhecidos são encontrados na Grande Mesquita de Córdoba, no século X. Em vez de se encontrar no centro da cúpula, as costelas caracteristicamente se cruzam umas às outras fora do centro, formando um espaço poligonal vazio no centro. A geometria é um elemento-chave dos projetos, sendo o octógono talvez a forma mais popular usada. Se os arcos são estruturais ou puramente decorativos, ainda é uma questão de debate. O tipo pode ter origem oriental, embora o problema também seja instável. Exemplos são encontrados na Espanha, norte da África, Armênia, Irã, França e Itália.

Cúpula geodésica
As cúpulas geodésicas são a porção superior das esferas geodésicas. Eles são compostos de uma estrutura de triângulos em um padrão de poliedro. As estruturas são nomeadas para geodésicas e são baseadas em formas geométricas como icosaedros, octaedros ou tetraedros. Essas cúpulas podem ser criadas usando um número limitado de elementos simples e articulações e resolvem eficientemente as forças internas das cúpulas. Sua eficiência é dito para aumentar com tamanho. Embora não tenham sido inventados primeiro por Buckminster Fuller, eles estão associados a ele porque ele projetou muitas cúpulas geodésicas e as patenteou nos Estados Unidos.

Cúpula hemisférica
A cúpula hemisférica é a metade de uma esfera. Segundo E. Baldwin Smith, era uma forma provavelmente conhecida dos assírios, definida pelos matemáticos teóricos gregos, e padronizada pelos construtores romanos.

Cúpula de cebola
Cúpulas bulbosas se projetam para além de seus diâmetros de base, oferecendo um perfil maior que um hemisfério. Uma cúpula de cebola é maior do que a cúpula hemisférica com um topo pontiagudo em um perfil de ogiva. Eles são encontrados no Oriente Médio, Oriente Médio, Pérsia e Índia e podem não ter tido um único ponto de origem. Sua aparição na arquitetura do norte da Rússia antecede a ocupação tártara da Rússia e, portanto, não é facilmente explicada como resultado dessa influência. Eles se tornaram populares na segunda metade do século 15 nos Países Baixos do Norte da Europa, possivelmente inspirados pelos finuários de minaretes no Egito e na Síria, e se desenvolveram nos séculos 16 e 17 na Holanda antes de se espalharem para a Alemanha, tornando-se um popular elemento da arquitetura barroca da Europa Central. As cúpulas bulbosas alemãs também foram influenciadas pelas cúpulas russas e do leste europeu. Os exemplos encontrados em vários estilos arquitetônicos europeus são tipicamente de madeira. Exemplos incluem a Igreja Kazan em Kolomenskoye e o Brighton Pavilion por John Nash. Na arquitetura islâmica, eles são tipicamente feitos de alvenaria, em vez de madeira, com a parte grossa e pesada saliente servindo para apoiar contra a tendência de cúpulas de alvenaria se espalharem em suas bases. O Taj Mahal é um exemplo famoso.

Cúpula oval
Uma cúpula oval é uma cúpula de formato oval em planta, perfil ou ambos. O termo vem do latim ovum, que significa “ovo”. As primeiras cúpulas ovais foram usadas por conveniência em cabanas de pedra coradas como cobertas arredondadas mas geometricamente indefinidas, e os primeiros exemplos na Ásia Menor datam por volta de 4000 aC A geometria foi eventualmente definida usando combinações de arcos circulares, em transição em pontos de tangência. Se os romanos criavam cúpulas ovais, era apenas em circunstâncias excepcionais. As fundações romanas do plano oval da Igreja de St. Gereon em Colônia apontam para um possível exemplo. As cúpulas da Idade Média também costumavam ser circulares, embora a igreja de Santo Tomás de las Ollas, na Espanha, tenha uma cúpula oval sobre o plano oval. Outros exemplos de cúpulas ovais medievais podem ser encontrados cobrindo as baías retangulares nas igrejas. Igrejas de plano oval tornaram-se um tipo no Renascimento e popular no estilo barroco. A cúpula construída para a basílica de Vicoforte por Francesco Gallo foi uma das maiores e mais complexas de sempre.

Cúpula parabólica
Uma cúpula parabólica é uma estrutura única na qual a tensão de flexão devido à carga uniformemente distribuída de sua carga morta é zero. Por isso, foi amplamente utilizado em edifícios em tempos antigos, antes do advento de estruturas compostas. No entanto, se uma carga pontual for aplicada no ápice de uma cúpula parabólica, a tensão de flexão se torna infinita. Por isso, é encontrado na maioria das estruturas antigas, o ápice da cúpula é endurecido ou a forma modificada para evitar o estresse infinito.

Cúpula de vela
Também chamadas abóbadas de vela, abóbadas de lenço, abóbadas de domo (um termo às vezes também aplicado a abóbadas de claustro), cúpulas pendentivas (um termo que também se aplicou a cúpulas compostas), abóbadas boêmias ou cúpulas bizantinas, este tipo pode ser pensado como Pendentives que, em vez de apenas tocar um ao outro para formar uma base circular para um tambor ou domo composto, suavemente continuar sua curvatura para formar o próprio domo. A cúpula dá a impressão de uma vela quadrada presa em cada canto e ondulando para cima. Estes também podem ser vistos como cúpulas de disco sobre pendentives.

Cúpula pires
Também chamados cúpulas segmentares (um termo às vezes também usado para abóbadas de claustro), ou calotas, têm perfis de menos de meio círculo. Como reduzem a parte da cúpula em tensão, essas cúpulas são fortes, mas aumentam o impulso radial. Muitas das maiores cúpulas existentes são dessa forma.

Cúpulas de pires de alvenaria, porque existem inteiramente em compressão, podem ser construídas muito mais finas do que outras formas de cúpula sem se tornarem instáveis. O trade-off entre o impulso horizontal proporcionalmente aumentado em seus abutments e sua diminuição de peso e quantidade de materiais pode torná-los mais econômicos, mas eles são mais vulneráveis ​​a danos causados ​​pelo movimento em seus suportes.

Cúpula de guarda-chuva
Também chamados de cúpulas giradas, caneladas, de abóbora, de melão, com nervuras, de paraquedas, recortadas ou lobadas, são um tipo de cúpula dividida na base em segmentos curvos, que seguem a curva da elevação. “Fluted” pode se referir especificamente a esse padrão como uma característica externa, como era comum no Egito mameluco. As “costelas” de uma cúpula são as linhas radiais de alvenaria que se estendem da coroa até o ressalto. A cúpula central da Hagia Sophia usa o método com nervuras, que acomoda um anel de janelas entre as nervuras na base da cúpula. A cúpula central da Basílica de São Pedro também usa esse método.