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Cúpula

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Cúpula
Cúpula central de la Basílica de San Pedro, en el Vaticano, diseñada por Miguel Angel, tiene 42,5 m de diámetro y 132 de altura.

La cúpula es un elemento arquitectura que se utiliza para cubrir un espacio de planta circular, cuadrada, poligonal o elíptica, mediante arcos de perfil semicircular, parabólico u ovoidal, rotados respecto de un punto central de simetría.

Etimología

El término cúpula[1] proviene del italiano cupola con raíces Latinas cupella y éste del idioma griego kupellon, que significa "pequeña taza" (cupa, en latín = taza). La palabra se relaciona en consecuencia con la forma característica de esta cubierta.

Nótese que en otros idiomas, como el inglés o francés el término equivalente es "dome", derivado así mismo del latín "domus", que significa "casa, habitación". La palabra "domo" también está recogida por el Diccionario de la Real Academia Española como sinónimo de cúpula.[2]

Características constructivas

Forma geométrica

La superficie de una cúpula puede adoptar distintas formas según el método constructivo y las tradiciones formales, variando en función de la forma de planta y el perfil de acuerdo a la cónica utilizada:

  • Semiesférica, que es la forma más simple desde el punto de vista constructivo teniendo en cuenta el replanteo.
  • Semi elipsoide de planta circular, utilizada en cúpulas rebajadas.
  • Semi elipsoide de planta elíptica, adecuada a espacios rectangulares.
  • Semi paraboloide de planta circular, permite cúpulas más estilizadas, "aliviando" la percepción formal del edificio.
  • Semi paraboloide de planta elíptica.
  • Semi hiperboloide de planta circular, también más esbelta, mejora el comportamiento estructural al reducir los empujes horizontales.
  • Semi hiperboloide de planta elíptica.
Esquema de cúpula sobre pechinas.
Esquema de cúpula con tambor.
Construcción de un iglú.

Elementos de una cúpula

La base sobre la que se apoya la cúpula puede consistir en muros continuos o en arcos sobre pilastras. Cuando la base es cilíndrica, la cobertura del espacio resultante puede construirse mediante una cúpula simple; en otro caso, la cubierta se convierte en una cúpula de gajos. Para resolver la transición entre la base circular o elíptica de la cúpula y la forma cuadrada o poligonal del basamento, se utilizaron frecuentemente elementos de transición como trompas o pechinas.

Entre la cúpula propiamente dicha, y los elementos de transición suele interponerse un tambor cilíndrico o cimborrio, por lo general perforado con ventanas, que posibilitan la iluminación del espacio interior.

La iluminación puede asimismo complementarse mediante una linterna superior, visible desde el exterior como elemento formal de coronamiento del conjunto.

Sistemas constructivos

Uno de los métodos constructivos más simples y antiguos consiste en levantar hiladas sucesivas de mampuestos, progresivamente desplomados hacia el centro. Este sistema es antiquísimo, y permite cubrir diámetros relativamente pequeños. La colocación de los mampuestos sigue un patrón en Espiral, tal como lo han aplicado tradicionalmente los Esquimales para levantar sus iglúes. La construcción resultante suele denominarse falsa cúpula.

En este sistema cada aro o vuelta de mampuestos logra al "cerrarse" la estabilidad necesaria, y el comportamiento estático es el de una estructura adintelada, sin esfuerzos horizontales de importancia.

Las cúpulas verdaderas están conformadas por piezas llamadas dovelas, con una "clave" superior que equilibra los esfuerzos en forma similar a lo que se requiere en un arco o una bóveda, sólo que en tres dimensiones.

Para permitir un óculo cenital que dé paso a la luz exterior o -más tardíamente- una linterna con el mismo objetivo, la "clave" puede reemplazarse por un anillo superior de piezas que resistan en conjunto los esfuerzos de compresión. Este aro superior se construyó frecuentemente en aleaciones como el bronce, para asegurar la estabilidad y durabilidad.[3]

El problema más importante -sin embargo- de los constructores de cúpulas antes de la revolución industrial fue hallar materiales con resistencia a la tracción para contrarrestar los esfuerzos horizontales en la base de la cúpula que, por su forma, tiende de otra manera a "abrirse". La solución clásica consistió fundamentalmente en resistir tales esfuerzos mediante contrafuertes masivos, remplazados progresivamente por arbotantes. Resulta interesante tener en cuenta que en diversas épocas se ensayó la construcción de un aro traccionado en la base, como por ejemplo en la Catedral de Puebla, (México), donde se utilizó un material tan inesperado como tripa de caballo.[4]

Historia

Desde los albores de la civilización se construyeron cúpulas falsas con materiales variados, incluyendo las cubiertas tradicionales -todavía en uso- de las Jurtas del Asia central, de los iglúes esquimales, los "trulli" del sur de Italia y los nuraghi de Cerdeña.[5] Con el creciente uso de habitaciones de forma rectangular, este tipo de cubiertas quedó circunscripto a la arquitectura funeraria, por ejemplo en los "tholos".

Uno de los tholos más relevantes es el Tesoro de Atreo en Micenas, cuya construcción se estima tuvo lugar en 1250 a. C. Es una construcción de piedra adintelada que constituye por tanto una falsa cúpula, con un diámetro de 14,5 m.

El uso de la cúpula -sin embargo- fue poco común en la Antigua Grecia, y recién durante el Imperio Romano se comienzan a levantar las primeras cúpulas verdaderas. Los más grandes complejos termales y palacios romanos incluyeron cúpulas como elemento de cobertura.

Imperio romano

Sección del Panteón de Agripa, en Roma.
Artículo con mayor desarrollo: Panteón de Agripa

Uno de los arquetipos de ésta época, el Panteón de Agripa, es todavía una falsa cúpula, levantada enteramente mediante sucesivas hiladas de mampuestos. Es posiblemente la mayor cúpula de mampuestos construida en la historia, con sus 43,44 m de diámetro, coronados por un amplio óculo de 8,90 m. que llena de luz al espacio interior. La estabilidad estructural se logró mediante el uso de hormigón en opera latericia,[6] característica de la arquitectura romana, y diversas técnicas de aligeramiento del peso propio, sea mediante reducción progresiva del espesor de la cúpula[7] o el reemplazo del travertino por piedra pómez en las superficies superiores.

Dentro del edificio puede inscribirse una esfera perfecta, representando la celeste, junto a toda una serie de relaciones simbólicas desde los puntos de vista gnómico, geométrico y mecánico, que han servido de modelo a las sucesivas generaciones de arquitectos.

La cúpula romana, y su derivada paleocristiana se construyeron siempre sobre un cimborrio, en muchos casos con forma de prisma octogonal o decagonal.

Imperio bizantino

Cúpula de Santa Sofía, Estambul, construida entre 532 y 537.

En el Imperio Bizantino, heredero de la capacidad tecnológica romana, la técnica constructiva de cúpulas evolucionó hasta lograr imponer la estructura sobre un cubo, mediante el uso de elementos arquitectónicos de transición como la pechina, que derivaría en la trompa, una bóveda cónica usual en la arquitectura románica.

El principal ejemplo del período es la "Hagia Sophia", la Iglesia de Santa Sofía en Constantinopla, actual Estambul, construida en el siglo VI bajo el reinado del emperador Justiniano I. Cubre un espacio rectangular de 77 por 71 m. con un diámetro de 31,87 m. y una altura de 56,60 m. No posee cimborrio, y su apoyo mediante cuatro pechinas y cuarenta contrafuertes perimetrales separados por ventanas, más la combinación interior del juego de luces con los mosaicos típicos del arte bizantino, dan una sensación de ingravidez, e inmaterialidad, que -por diversos caminos- constituiría la búsqueda constante de la arquitectura sacra de los siglos siguientes.

Otro edificio notable del período es la Iglesia de San Vital en Rávena, consagrada en el año 547, que presenta una planta central con cúpula de 16 m. de diámetro sobre pilastras que forman una base octogonal. Junto con San Apolinario in Clase y San Apolinario Nuevo constituyen el grupo de monumentos más importante de la antigüedad tardía en Italia, construidos todos luego que el emperador Honorio designara a Rávena como nueva capital del Imperio Romano de Occidente‏‎ en el año 402.

Paralelamente, con la conquista de Constantinopla por los otomanos en 1453, Santa Sofía pasó a ser también un edificio modélico para las mezquitas del mundo Islámico‏‎.

La cúpula en el Islam

La Cúpula de la Roca, en Jerusalén, construida entre 687 y 691.

La cúpula, junto a la columna y el arco constituyó el elemento arquitectónico principal del arte islámico. Hereda de Roma, a través de la evolución paleocristiana y bizantina, el significado cosmológico de bóveda celeste, complementado generalmente con el motivo decorativo interior del árbol de la vida, que se representa invertido siguiendo la creencia islámica de una simetría perfecta entre tierra y paraíso.

Uno de los ejemplos más relevantes y tempranos es la Cúpula de la Roca, construida en Jerusalén por el noveno califa Abd al-Malik entre 687 y 691, cubriendo la roca desde donde se cree que Mahoma ascendió al paraíso.

La cúpula, con un diámetro de 21,37 m. descansa sobre un cimborrio o tambor cilíndrico que sirve de transición a la base octogonal. Cada uno de los vértices del octógono están orientados según los puntos cardinales, y el extradós está cubierto por láminas de cobre pulido y dorado que, al reflejar los rayos solares, convierte a este edificio en uno de los más hermosos de Jerusalén.

Desde el punto de vista constructivo, la cúpula se caracteriza por haber sido realizada en madera en lugar de piedra, constituyendo uno de los pocos ejemplos que se conservan de la tradición maderera siria. Otra circunstancia a destacar es que fue uno de los primeros ejemplos de cúpula de doble capa, sistema que retomaría Brunelleschi en Santa María del Fiore, si bien mediante dovelas de ladrillo.

Mientras que la cúpula exterior tiene un perfil de arco realzado, el intradós, profusamente decorado con motivos del Árbol de la vida es perfectamente hemisférico.

El Templo de la Roca lleva al peregrino a la circunvalación de la cúpula por un recorrido octogonal, simbolizando la cuadratura del círculo, la unión de cuerpo y alma.

Cúpulas ortodoxas

Cúpulas acebolladas en la Catedral de San Basilio en Moscú, edificada entre 1555 y 1561.

Según el historiador ruso Boris Rybakov,[8] la típica cúpula acebollada de las iglesias ortodoxas rusas tiene un origen nativo a partir de influencias pre-mongoles, con ejemplos constructivos a partir del siglo XII,[9] en tanto la arquitectura mogol y el estilo difundido en Asia por el Islam presenta sus primeros ejemplos recién en el siglo XV.

Mientras que en las iglesias rusas primitivas, especialmente en Kiev la primera capital, las cúpulas seguían el modelo esférico del estilo bizantino, los edificios posteriores comenzaron a utilizar las cúpulas acebolladas, una forma especialmente útil para evitar la acumulación de nieve en el clima nórdico.

La influencia ortodoxa se trasmitió a la arquitectura persa y regiones más orientales, como lo demuestran las cúpulas icónicas del Taj Mahal, construido en 1630.

El ejemplo más conocido lo constituye la Catedral de San Basilio, construida entre 1555 y 1561 en Moscú por orden de Iván el terrible en conmemoración de la captura del Janato de Kazán. Coronada por un total de diez torres con cúpulas acebolladas, la catedral ha sido desde su creación un símbolo de Moscú como centro de síntesis entre oriente y occidente.

Edad Media y Renacimiento en Europa occidental

Durante el Medioevo en Europa occidental se pierde gradualmente la capacidad de construir grandes cúpulas, fundamentalmente por las dificultades técnicas que suponía edificar andamiajes cada vez más altos y resistentes, como forma de soportar la cúpula en construcción hasta su "cierre" estático mediante la colocación de la clave.

Corte de la cúpula de Santa María del Fiore en Florencia, mostrando la doble membrana diseñada por Brunelleschi en 1420.

No obstante, se continuaron construyendo cúpulas de pequeñas y medianas dimensiones, especialmente en los edificios más prestigiosos tales como las capillas palatinas y las catedrales. Durante la época de las Cruzadas se reconstruye la basílica del Santo Sepulcro en Jerusalén, destruida en la guerra con los musulmanes, mediante una cúpula adintelada empírica. La influencia de este centro de la cristiandad llevó a su reproducción en varias ciudades de Europa. Una de las más antiguas se conserva en el Baptisterio de Pisa,[10] que data del siglo XI.

El importante desarrollo urbano acontecido después del milenio, permite la rápida difusión de esta técnica, y en consecuencia vuelven a construirse edificios abovedados y con cúpula. A partir de este momento, las principales construcciones dotadas de cúpula se construyen sobre naves basilicales, denominadas "domo".

Interior de la cúpula de San Pedro en el Vaticano, diseñada por Miguel Angel en 1547.

Espontáneamente "domo" pasa a convertirse en sinónimo de cúpula, con cuyo significado se utiliza el término en francés e inglés.

En una competencia por crear edificios cada vez más grandes, altos y majestuosos, se inicia la construcción en Florencia de la catedral de Santa María del Fiore, previéndose desde el inicio el coronamiento de los ábsides mediante una gran cúpula.

Cuando el arquitecto Francesco Talenti amplió en el siglo XIV la planta de la catedral, nadie sabía como construir la que en proyecto constituía la cúpula más grande hasta entonces. Fue Filippo Brunelleschi, durante la primera mitad del siglo XV quien luego de estudiar la arquitectura romana diseñó una solución que evitaba el uso de andamiajes internos.

La solución consistió en construir dos cúpulas, una dentro de la otra, que se sostenían hermanadamente gracias a una estructura de refuerzos a la vista.

La solución de Brunelleschi fue la inspiración directa de Miguel Angel cuando tuvo que diseñar una cúpula para el proyecto más importante del Renacimiento tardío, la Basílica de San Pedro en el Vaticano. Creó una majestuosa cúpula circular que domina la ciudad de Roma y -simbólicamente- toda la cristiandad. Las robustas costillas descargan el peso de la estructura permitiendo un mejor control de la forma y el volumen tanto de la cáscara externa como del intradós. El extradós está ligeramente realzado, con los arriostramientos vagamente hiperbólicos evidenciando las líneas ascendentes del edificio.

Barroco y neoclasicismo

La cúpula de la Catedral de San Pablo en Londres, diseñada por Sir Christopher Wren en 1676.

Las cúpulas barrocas más notables en el norte de Europa fueron construidas en Paris y Londres. Jules Hardouin-Mansart diseñó en 1670 la iglesia de San Luís en Los Inválidos‏‎ en Paris, por encargo de Luís XIV. Su cúpula, de 28 m. de diámetro, se eleva sobre dos cimborrios inusualmente altos perforados por grandes ventanas que permiten un interior resplandeciente de luz.

La cúpula de Sir Christopher Wren para la Catedral de San Pablo en Londres (1676), incorpora una cúpula hemisférica interior, una estructura cónica de mampostería como sostén de la elevada linterna, y una delgada cúpula exterior sobre estructura de madera.

En Estados Unidos las grandes cúpulas abandonan los edificios religiosos para coronar los símbolos institucionales de la democracia, a partir del diseño realizado por William Thornton para el Capitolio en Washington (1792). La cúpula reforzada con acero fue completada recién en 1863, tiene un diámetro de 27,40 m., y ha servido de inspiración para numerosos edificios estatales en todo el territorio estadounidense.

Siglo XX

Archivo:US pavillion with minirail at Expo 67 e000990869.jpg
La cúpula geodésica del pabellón norteamericano para la exposición de Montreal de 1967, diseñada por Buckminster Fuller.

El desarrollo tecnológico del siglo XX modificó en forma radical el criterio constructivo de las cúpulas. La cúpula geodésica patentada en 1947 por el arquitecto e inventor estadounidense Richard Buckminster Fuller consiste en la yuxtaposición de módulos livianos tridimensionales que generan estructuras muy estables.

La generación topológica de las cúpulas geodésicas se basa en el Teorema de poliedros de Euler.

Las innovaciones en el diseño de cúpulas de hormigón armado introducidas por el arquitecto italiano Pier Luigi Nervi a partir de la década de 1960 permitieron la cobertura de grandes luces mediante losas casetonadas, y encofrados perdidos.

Los avances espectaculares en la tecnología del acero desde fines del siglo XIX han permitido asimismo la cobertura de grandes espacios sin apoyos intermedios, inclusive en estadios deportivos. Se utilizan sistemas de cables tensores, estructuras reticuladas tridimensionales, y disposiciones estructurales basadas en catenarias.

Cúpulas de mayor diámetro

El siguiente es un resumen de los mayores diámetros cubiertos por cúpulas a lo largo de la historia de la arquitectura:

Período Diámetro Nombre Ubicación Constructor Finalizada en Observaciones
1250 a. C. – siglo I a. C. 14,5 m[11] Tesoro de Atreo Micenas, Grecia Ciudad-estado de Micenas 1300-1250 a. C. Falsa cúpula de ménsula.
siglo I a. C. - 128 21,5 m[12] Templo de Mercurio Baiae, Italia Imperio Romano Siglo I a. C. Falsa cúpula de concreto.
128 – 1781 43,4 m[12] Panteón Roma, Italia Imperio Romano 128 Falsa cúpula de concreto no reforzado más grande construida.
1781 – 1902 46,0 m Abadía de San Blas San Blas, Alemania Monasterio Benedictino 1781
1902 – 1913 60,0 m Hotel West Baden Springs West Baden, Indiana, Estados Unidos Lee Wiley Sinclair 1902 Cúpula de acero y vidrio. Arquitecto Harrison Albright.
1913 – 1930 65,0 m[13] Hall del centenario Breslau, Polonia imperio alemán 1913 Cúpula de hormigón armado. Arquitecto Max Berg.
1930 – 1944 65,8 m[14] Leipzig Market Hall Leipzig, Alemania imperio alemán 1930 Cúpula de hormigón armado. Arquitecto Franz Dischinger.
1944 – 1965 71,0 m[15] Silo para V-2 en La Coupole Wizernes, Francia Tercer Reich 1944 Cúpula de hormigón armado de 5 m. de espesor.
1965 - 1992 216,4 m Astrodome Reliant Houston, Estados Unidos H.A. Lott, Inc. 1965 Primer estadio deportivo cubierto por cúpula en el mundo.
1992 – 2000 256,0 m[16] Georgia Dome Atlanta, Estados Unidos Georgia World Congress Center Authority 1992 Cúpula con cables de suspensión.

Referencias y notas

  1. Definición de cúpula en RAE
  2. http://buscon.rae.es/draeI/SrvltGUIBusUsual?LEMA=domo Domo en RAE.
  3. Un ejemplo clásico del uso del bronce para este fin se encuentra en el Panteón de Agripa.
  4. Cúpula en Arquitectuba.
  5. J.F. Casabona, P. Vidal, J. Ibáñez, M.A. Zapater; http://www.aragob.es/edycul/patrimo/etno/barragen/tecnicas.htm Arquitectura popular: las barrachinas.
  6. Opera latericia; paredes de ladrillos con mortero de cemento.
  7. Desde 5,90 m en la base hasta menos de 1,50 m. en el coronamiento.
  8. Б.А.Рыбаков. «Окна в исчезнувший мир (по поводу книги А.В.Арциховского «Древнерусские миниатюры как исторический источник»). В кн.: Доклады и сообщения историч. факультета МГУ. Вып. IV. М., 1946. С. 50.
  9. Por ejemplo, la Iglesia de la Intercesión de Nerl (1165) y la Catedral de Pereslavl-Zalessky (1152-57).
  10. La ciudad de Pisa tuvo un rol relevante en la Primera Cruzada.
  11. Structurae.de: Tesoro de Atreo
  12. 12,0 12,1 R.Mark y P. Hutchinson, "On the Structure of the Roman Pantheon", Art Bulletin 68, Marzo 1986, pg.24.
  13. Patrimonio de la humanidad UNESCO: Hall del centenario en Breslau
  14. Structurae.de: Leipzig Market Hall
  15. Inventaire général des monuments et des richesses artistiques de la France: Schotterwerk Nord West (SNW) : Base V2
  16. Building Big Databank: Georgia Dome, PBS Online

Bibliografía

  • Oscar Schneider: "Kampf um die Kuppel" (La vida y la cúpula). Ed. Bouvier Verlag, Bonn 2006. 280 pg.., zahlr. Abb. ISBN 978-3-416-03076-2
  • Leonardo Benévolo: "Diseño de la ciudad". Ed. Gustavo Gili, Barcelona, 1977
  • Banister Fletcher;, "A History of Architecture". 18a ed. Londres, Athelone Press, 1975 ISBN 0-485-55001-6

Enlaces externos

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