La cupola

Tra le volte composte un ruolo di spicco va riservato alle cupole.

La cupola più semplice può ottenersi sezionando una volta a vela con un piano orizzontale e sovrapponendo direttamente a tale superficie, costituita da 4

pennacchi (1), una volta a bacino.

Quindi, la cupola è come se fosse costruita al di sopra di una volta a vela a cui sia stata recisa la calotta vera e propria. Spesso, tra il bacino e i pennacchi, può essere inserito un elemento detto tamburo (2), in cui possono essere realizzate delle aperture; gli elementi angolari chiamati pennacchi, insieme a quegli elementi conoidi definiti trombe d’angolo (3), hanno la funzione strutturale di favorire lo scarico dei pesi sugli archi perimetrali e permettono il passaggio dalla pianta quadrata della campata alla base di imposta della cupola (si veda figura 2.25).

A coronamento della calotta e a favore di una maggiore luminosità interna si ha la

lanterna.

La cupola si dice estradossata se è visibile dall’esterno dell’edificio, ma può essere anche nascosta da un prisma esterno coperto a tetto chiamato tiburio, come si può notare dalla immagine 2.26.

In conclusione, la cupola può essere concepita come una copertura a volta di particolare complessità e, al pari della volta,

Figura 2.25 schema della cupola e dei suoi elementi (Bussagli, 2003)

Figura 2.26: tiburio della Certosa di Pavia, 1473

ha la forte valenza simbolica del cosmo e, qualora presente, costituisce il fulcro dell’edificio.

Per quanto riguarda l’analisi del comportamento statico delle cupole, è necessario basarsi sella teoria dei gusci di rivoluzione, elementi di un dato spessore, originati dalla rotazione della linea meridiana attorno all’asse di rivoluzione. Si dicono

paralleli le curve nate dall’intersezione della superficie del guscio con piani

ortogonali all’asse di rivoluzione, mentre meridiani le curve nate dall’intersezione della superficie della cupola con piani che contengono l’asse di rivoluzione. Le cupole presentano un regime tensionale di due tipi:

membranale: sottoposte a soli carichi verticali sono soggette a sforzi normali di meridiano di compressione, e a sforzi normali di parallelo che sono di compressione sopra le reni e di trazione in prossimità dell’imposta, dove quindi si possono localizzare le fessure;

flessionale: sono soggette a momenti flettenti localizzati all’imposta della cupola;

Dal punto di vista costruttivo la cupola è edificata con conci trapezoidali detti

cunei, i cui giunti (i sottili interspazi tra pietra e pietra o mattone e mattone) sono

orientati verso un unico centro. Tramite l’utilizzo di malta è possibile anche costruire la cupola con i laterizi.

2.3.3.1 Tipologie di cupola

Le tipologie di cupola sono derivate da quelle di arco, infatti essa può essere: sferica,

emisferica (come quella in San Pietro a

Roma), rotonda, ribassata, rialzata, archiacuta (come quella di Santa Maria del

Fiore a Firenze in figura 2.27), parabolica,

conica, ovoide, a spicchi, a bulbo (come

quelle tipiche dell’architettura islamica a decoro dei Mihirab delle moschee), a

ombrello ect.

Ci sono poi, le cupole moderne in metallo che Figura 2.27: Cupola di S.Maria del Fiore a Firenze, 1436 (Bussagli, 2003)

sono costruite con la ripetizione di moduli prefabbricati triangolari e vengono dette geodetiche. Riportata nella figura 2.28 è una tra le più famose e cioè quella del padiglione americano all’Expo di Montreal del 1967, realizzata in acciaio e plexiglas, e progettata da Richard Buckminster Fuller.

2.3.3.2 Esempi di cupola nella storia

La cupola era sconosciuta ai greci ed i primi costruttori di cupole vere e proprie furono i romani, anche se già prima di loro, sale cupolate all’interno di edifici sacri della Persia, dedicati al culto del fuoco, vennero costruite da parte della civiltà sasanide (III-VII secolo a.C.) e partica (II-III secolo a.C.).

Si deve però all’architettura romana la perfetta soluzione della copertura a cupola, partendo da quella in muratura derivante dall’arco e dalla volta degli etruschi. I tecnici di Roma apportarono un miglioramento decisivo al sistema strutturale, adottando su larga scala il conglomerato di calcestruzzo che, gettato sull’armatura lignea, creava una copertura unitaria e compatta.

Questo elemento architettonico ebbe grande prestigio e fu portatore di significati e suggestioni, legati soprattutto al concetto di centralità del potere.

Primi esempi di cupola romana che definirono le prime fasi della propria evoluzione furono:

1. cupole coniche delle celle sepolcrali del II secolo a.C.; 2. cupole ovoidi delle Terme Stabbiane di Pompei; 3. cupole rotonde di templi circolari peripteri;

4. cupole dei mausolei, quale quello di Cecilia Metella;

Successivamente, nelle coperture per le sale rotonde che gli architetti adrianei prediligevano, le masse furono sempre più alleggerite tramite archi di scarico e nervature in laterizio; inoltre vennero usati dei contrafforti, absidi e nicchie per contenere le spinte delle cupola, focalizzate con maestria in determinati punti. Emblematico esempio di tali soluzioni tecniche è la cupola del Pantheon a Roma che, articolata in lacunari e realizzata in conglomerato, è considerata la cupola più bella pervenuta integra sino ai nostri giorni.

Tra il V e il VI secolo, a Ravenna vennero costruite cupole con materiale leggerissimo, cioè ancorette di terracotta che, infisse le una nelle altre, formavano degli anelli sovrapposti, racchiusi esternamente dal tiburio poligonale coperto da tetto. Gli sviluppi di tali coperture

appartenevano all’orbita bizantina, anche se è facile riscontrare elementi di derivazione armena e orientale, oltre che apporti romani. La cupola di Santa Sofia a Costantinopoli è semi-sferica, raccordata al corpo centrale cubico mediante pennacchi sferici, esternamente rinfiancata e cerchiata alla base da una serie di piccole finestre.

L’architettura musulmana fuse elementi bizantini e persiani ed elaborò una cupola con profili ovoidi rialzati o a bulbo, come ad esempio quella di una delle tante moschee indiane, raffigurata in 2.29.

In Italia, tra l’XI e il XIII secolo, il romanico propose cupole sferiche che si ergevano all’incrocio delle navate su raccordi di varia forma, mentre lo stile gotico fece proprie cupole slanciate a crociera (voutes d’ogive), cupole nervate e costolate, in cui si può riscontrare anche qualche influenza araba.

Brunelleschi nel 1420 chiuse il periodo delle cupole medioevali ed inaugurò la fase di quelle rinascimentali, con la costruzione della cupola archiacuta di S. Maria del Fiore, a sesto rialzato con nervature lungo i meridiani. Michelangelo per S. Pietro (figura 2.30), partendo dall’impostazione bramantesca, adottò una cupola

Figura 2.29: Cupola centrale della moschea a Nuova Delhi, 1644-1658

sferica pura, ma fu costretto per ragioni statiche ad usare il sistema brunelleschiano di nervature a sesto acuto.

La cupola michelangiolesca fu la base per gli sviluppi dell’età barocca, di cui si ricordano la cupola di Sant’Ivo a Roma di Borromini e le cupole torinesi di Guarini. Rainaldi e Vignola introdussero la cupola a pianta ellittica che trovò frequentemente impiego nel corso del Seicento da parte di numerosi architetti, quali ad esempio Bernini e Borromini. Successivamente, venne adottato lo schema michelangiolesco delle calotte separate per la costruzione della cupola di Wren per San Paolo a Londra e in quella di Antonelli a Novara. Quest’ultimo è da ricordare anche per la Mole Antonelliana di Torino.

Nell’Ottocento, con l’avvento dei nuovi materiali quali ferro e cemento armato, le cupole moderne si distanziarono completamente dai canoni tradizionali. La prima cupola in acciaio fu costruita nel 1810 a Parigi per la Hall eau blé, seguita poi dalla cupola del palazzo di vetro dell’Esposizione di Londra del 1862 e dal gasometro di Schwendler di Berlino dell’anno seguente. Tra le cupole realizzate in cemento armato sono da menzionare quella del Mercato Algeciras di E.Torroja del 1933 e quella di P.L. Nervi del Palazzetto dello Sport a Roma, del 1960; primi esempi delle tante coperture sottili in cemento armato che permettono di coprire 30÷40 metri di luce con spessori di soli 8÷12 cm.