Coluna
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Uma coluna ou pilar em arquitetura e engenharia estrutural é um elemento estrutural que transmite, por compressão, o peso da estrutura acima para outros elementos estruturais abaixo. Em outras palavras, uma coluna é um membro de compressão. O termo coluna aplica-se especialmente a um grande suporte redondo (o fuste da coluna) com capitel e base ou pedestal, feito de pedra, ou aparentando ser. Um pequeno suporte de madeira ou metal é normalmente chamado de poste. Suportes com uma seção retangular ou outra não redonda são geralmente chamados de pilares.
Para fins de engenharia de vento ou terremoto, as colunas podem ser projetadas para resistir a forças laterais. Outros membros de compactação geralmente são chamados de "colunas" devido às condições de estresse semelhantes. As colunas são freqüentemente usadas para suportar vigas ou arcos sobre os quais repousam as partes superiores de paredes ou tetos. Na arquitetura, "coluna" refere-se a um elemento estrutural que também possui certas características proporcionais e decorativas. Uma coluna também pode ser um elemento decorativo não necessário para fins estruturais; muitas colunas estão encaixadas, ou seja, fazem parte de uma parede. Uma longa sequência de colunas unidas por um entablamento é conhecida como colunata.
História
Antiguidade
Todas as civilizações significativas da Idade do Ferro do Oriente Próximo e do Mediterrâneo fizeram algum uso de colunas.
Egípcio
Na arquitetura egípcia antiga, já em 2600 aC, o arquiteto Imhotep fez uso de colunas de pedra cuja superfície foi esculpida para refletir a forma orgânica de juncos agrupados, como papiro, lótus e palmeira. Na arquitetura egípcia posterior, os cilindros facetados também eram comuns. Pensa-se que sua forma deriva de santuários arcaicos construídos em junco. Esculpidas em pedra, as colunas eram altamente decoradas com hieróglifos esculpidos e pintados, textos, imagens rituais e motivos naturais. As colunas egípcias estão presentes no Grande Salão Hipostilo de Karnak (cerca de 1224 aC), onde 134 colunas estão alinhadas em dezesseis fileiras, com algumas colunas atingindo alturas de 24 metros.
Um dos tipos mais importantes são as colunas papiriformes. A origem destas colunas remonta à 5ª Dinastia. Eles são compostos de hastes de lótus (papiro) que são unidas em um feixe decorado com faixas: o capitel, em vez de se abrir na forma de uma campânula, aumenta e depois se estreita novamente como uma flor em botão. A base, que afunila para tomar a forma de uma meia esfera como o caule do lótus, tem uma decoração continuamente recorrente de estípulas.
- Exemplos de colunas egípcias
Ilustração de capitais de papiros, em A gramática do ornamento
Ilustração de vários tipos de capitais, desenhado pelo egiptólogo Karl Richard Lepsius
Colunas com capitais Hathoric
Colunas de papiro do Templo Luxor
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Grego e romano
Os minoanos usavam troncos de árvores inteiros, geralmente virados de cabeça para baixo para evitar o crescimento, apoiados em uma base colocada no estilóbato (base do piso) e encimados por um capitel redondo simples. Estes foram então pintados como no mais famoso palácio minóico de Knossos. Os minóicos empregavam colunas para criar grandes espaços abertos, poços de luz e como ponto focal para rituais religiosos.
Essas tradições foram continuadas pela civilização micênica posterior, particularmente no megaron ou salão no coração de seus palácios. A importância das colunas e sua referência a palácios e, portanto, autoridade é evidenciada em seu uso em motivos heráldicos, como o famoso portão de leão de Micenas, onde dois leões ficam de cada lado de uma coluna. Sendo feitas de madeira, essas primeiras colunas não sobreviveram, mas suas bases de pedra sim e através delas podemos ver seu uso e arranjo nesses edifícios palacianos.
Os egípcios, persas e outras civilizações usavam principalmente colunas com a finalidade prática de sustentar o telhado dentro de um edifício, preferindo que as paredes externas fossem decoradas com relevos ou pinturas, mas os antigos gregos, seguidos pelos romanos, adoravam usar também do lado de fora, e o uso extensivo de colunas no interior e exterior dos edifícios é uma das características mais características da arquitetura clássica, em edifícios como o Parthenon. Os gregos desenvolveram as ordens clássicas de arquitetura, que são mais facilmente distinguidas pela forma da coluna e seus vários elementos. Suas ordens dórica, jônica e coríntia foram expandidas pelos romanos para incluir as ordens toscana e composta.
Colunas minóicas na Bacia Ocidental do Palácio de Knossos
Ilustração do fim de uma coluna micênica, do túmulo de Agamemnon
Ilustração da ordem toscana
Ilustração da ordem Doric
Ilustração da ordem iônica
Evolução da ordem coríntica
Ilustração da ordem composta
Praying Mulher entre duas colunas iônicas, século II, mármore, no Louvre
Persa
Algumas das colunas mais elaboradas do mundo antigo eram as dos persas, especialmente as enormes colunas de pedra erguidas em Persépolis. Eles incluíram estruturas de touro duplo em suas capitais. O Salão das Cem Colunas em Persépolis, medindo 70 × 70 metros, foi construído pelo rei aquemênida Dario I (524–486 aC). Muitas das antigas colunas persas estão de pé, algumas com mais de 30 metros de altura. Colunas altas com capitéis de cabeça de touro foram usadas para pórticos e para apoiar os telhados do hypostylehall, parcialmente inspirados no antigo precedente egípcio. Como as colunas carregavam vigas de madeira em vez de pedra, elas podiam ser mais altas, mais esguias e mais espaçadas do que as egípcias.
Idade Média
As colunas, ou pelo menos as grandes estruturas exteriores, tornaram-se muito menos significativas na arquitetura da Idade Média. As formas clássicas foram abandonadas na arquitetura bizantina e românica em favor de formas mais flexíveis, com capitéis muitas vezes usando vários tipos de decoração de folhagem, e nas cenas ocidentais com figuras esculpidas em relevo.
Durante o período românico, os construtores continuaram a reutilizar e imitar as antigas colunas romanas sempre que possível; onde novo, a ênfase estava na elegância e beleza, conforme ilustrado por colunas torcidas. Freqüentemente, eles eram decorados com mosaicos.
- Exemplos de colunas
Colunas bizantinas da Basílica de Santo Apolinário Nuovo (Ravenna, Itália)
A capital de uma coluna bizantina de Hagia Sophia (Istambul, Turquia)
Colunas românicas do século XII
Colunas góticas de uma igreja de Neuwiller-lès-Saverne (França)
![Slender Gothic columns at a portal of Marienkirche Gelnhausen [de] (Gelnhausen, Germany)](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c8/Gelnhausen%2C_Marienkirche%2C_S%C3%BCdportal-20160804-007.jpg/160px-Gelnhausen%2C_Marienkirche%2C_S%C3%BCdportal-20160804-007.jpg)
Colunas góticas finas em um portal de Marienkirche Gelnhausen (Gelnhausen, Alemanha)
O uso da coluna é comum na arquitetura otomana, um exemplo no Palácio de Topkapı (Istanbul, Turquia)
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![Slender Gothic columns at a portal of Marienkirche Gelnhausen [de] (Gelnhausen, Germany)](https://en.wikipedia.org/wiki/File:Gelnhausen,_Marienkirche,_S%C3%BCdportal-20160804-007.jpg)
Renascimento e estilos posteriores
A arquitetura renascentista fez questão de reviver o vocabulário e os estilos clássicos, e o uso informado e a variação das ordens clássicas permaneceram fundamentais para a formação de arquitetos em toda a arquitetura barroca, rococó e neoclássica.
Estrutura
As primeiras colunas eram construídas de pedra, algumas de uma única peça de pedra. As colunas monolíticas estão entre as pedras mais pesadas usadas na arquitetura. Outras colunas de pedra são criadas a partir de várias seções de pedra, argamassadas ou encaixadas a seco. Em muitos locais clássicos, as colunas seccionadas eram esculpidas com um orifício ou depressão central para que pudessem ser fixadas juntas, usando pinos de pedra ou metal. O projeto da maioria das colunas clássicas incorpora entase (a inclusão de uma ligeira curva externa nas laterais) mais uma redução no diâmetro ao longo da altura da coluna, de modo que o topo tenha apenas 83% do diâmetro inferior. Essa redução imita os efeitos de paralaxe que o olho espera ver e tende a fazer as colunas parecerem mais altas e retas do que são, enquanto o entasis aumenta esse efeito.
Existem estrias e filetes que sobem pelo fuste das colunas. A flauta é a parte da coluna que é recuada com uma forma semicircular. O filete da coluna é a parte entre cada uma das flautas nas colunas de ordem jônica. A largura do canal muda em todas as colunas cônicas à medida que sobe no eixo e permanece a mesma em todas as colunas não cônicas. Isso foi feito nas colunas para adicionar interesse visual a elas. A Jônica e a Coríntia são as únicas ordens que possuem filetes e flautas. O estilo dórico tem flautas, mas não filetes. As flautas dóricas são conectadas em um ponto agudo onde os filetes estão localizados nas colunas de ordem jônica e coríntia.
Nomenclatura
A maioria das colunas clássicas surge de uma base, ou base, que repousa sobre o estilóbato, ou fundação, exceto as da ordem dórica, que geralmente repousam diretamente sobre o estilóbato. A base pode consistir em vários elementos, começando com uma laje larga e quadrada conhecida como plinto. As bases mais simples consistem apenas no plinto, às vezes separado da coluna por uma almofada circular convexa conhecida como toro. As bases mais elaboradas incluem dois toros, separados por uma seção côncava ou canal conhecido como scotia ou trochilus. Scotiae também pode ocorrer em pares, separados por uma seção convexa chamada astrágalo, ou conta, mais estreita que um toro. Às vezes, essas seções eram acompanhadas por seções convexas ainda mais estreitas, conhecidas como anéis ou filetes.
No cimo do fuste encontra-se um capitel, sobre o qual assenta a cobertura ou outros elementos arquitectónicos. No caso das colunas dóricas, o capitel geralmente consiste em uma almofada redonda e afilada, ou equinus, sustentando uma laje quadrada, conhecida como abax ou ábaco. Os capitéis jônicos apresentam um par de volutas, ou volutas, enquanto os capitéis coríntios são decorados com relevos em forma de folhas de acanto. Qualquer tipo de capitel poderia ser acompanhado pelas mesmas molduras da base. No caso de colunas independentes, os elementos decorativos no topo do fuste são conhecidos como remate.
As colunas modernas podem ser construídas em aço, concreto vazado ou pré-moldado, ou tijolo, deixadas nuas ou revestidas em uma cobertura arquitetônica ou folheado. Usado para suportar um arco, uma imposta ou píer, é o membro mais alto de uma coluna. A parte mais inferior do arco, chamada de mola, repousa sobre a imposta.
Equilíbrio, instabilidade e cargas
À medida que a carga axial em uma coluna delgada perfeitamente reta com propriedades de material elástico aumenta em magnitude, essa coluna ideal passa por três estados: equilíbrio estável, equilíbrio neutro e instabilidade. A coluna reta sob carga está em equilíbrio estável se uma força lateral, aplicada entre as duas extremidades da coluna, produz uma pequena deflexão lateral que desaparece e a coluna retorna à sua forma reta quando a força lateral é removida. Se a carga da coluna for gradualmente aumentada, atinge-se uma condição na qual a forma reta de equilíbrio se torna o chamado equilíbrio neutro, e uma pequena força lateral produzirá uma deflexão que não desaparece e a coluna permanece nesta forma levemente dobrada quando o força lateral é removida. A carga na qual o equilíbrio neutro de uma coluna é alcançado é chamada de carga crítica ou de flambagem. O estado de instabilidade é atingido quando um ligeiro aumento da carga do pilar provoca deflexões laterais de crescimento incontrolável levando ao colapso completo.
Para uma coluna reta carregada axialmente com quaisquer condições de suporte de extremidade, a equação de equilíbrio estático, na forma de uma equação diferencial, pode ser resolvida para a forma defletida e a carga crítica da coluna. Com condições de suporte articulado, fixo ou de extremidade livre, a forma defletida em equilíbrio neutro de uma coluna inicialmente reta com seção transversal uniforme em todo o seu comprimento sempre segue uma forma de curva senoidal parcial ou composta, e a carga crítica é dada por
fcR)) D D 2EEu...mEu...nL2(1)Não. f_{cr}equiv ^{2} {E}}I_{min}}{{L}^{2}}}qquad (1)
onde E = módulo de elasticidade do material, Imin = o momento de inércia mínimo da seção transversal e L = comprimento real da coluna entre seus dois apoios de extremidade. Uma variante de (1) é dada por
fcR)) D D 2ET(KKLR)2(2)Não. f_{cr}equiv Não. ^{2}E_{T}}{({frac {KL}{r}}^{2}}}qquad (2)}
onde r = raio de giração da seção transversal da coluna que é igual à raiz quadrada de (I/A), K = razão do meio seno mais longo onda para o comprimento real da coluna, Et = módulo tangente na tensão Fcr, e KL = comprimento efetivo (comprimento de uma coluna articulada-articulada equivalente). A partir da Equação (2), pode-se observar que a resistência à flambagem de uma coluna é inversamente proporcional ao quadrado de seu comprimento.
Quando o estresse crítico, Fcr (Fcr =P cr/A, onde A = área da seção transversal da coluna), é maior que o limite proporcional do material, a coluna é experimentando flambagem inelástica. Como nesta tensão a inclinação da curva tensão-deformação do material, Et (chamado de módulo tangente), é menor abaixo do limite proporcional, a carga crítica na flambagem inelástica é reduzida. Fórmulas e procedimentos mais complexos se aplicam a esses casos, mas em sua forma mais simples, a fórmula da carga de flambagem crítica é fornecida como a Equação (3),
fcR)) FSim.- Sim. - Sim. FSim.24D D 2E(KKLR2)(3)Não. f_{cr}equiv {F_{y}}-{frac {F_{y}^{2}}{4pi ^{2}E}}left({frac {KL}{r^{2}}}right)qquad (3)}
Um pilar com uma seção transversal sem simetria pode sofrer flambagem por torção (torção repentina) antes ou em combinação com a flambagem lateral. A presença das deformações de torção torna as análises teóricas e os projetos práticos bastante complexos.
A excentricidade da carga, ou imperfeições, como tortuosidade inicial, diminui a resistência da coluna. Se a carga axial sobre o pilar não for concêntrica, ou seja, sua linha de ação não for exatamente coincidente com o eixo do centróide do pilar, o pilar é caracterizado como carregado excentricamente. A excentricidade da carga, ou uma curvatura inicial, submete o pilar a uma flexão imediata. As tensões aumentadas devido às tensões axiais mais flexurais combinadas resultam em uma capacidade de carga reduzida.
Elementos de coluna são considerados maciços se sua menor dimensão lateral for igual ou superior a 400 mm. Colunas maciças têm a capacidade de aumentar a resistência ao longo de longos períodos de tempo (mesmo durante períodos de carga pesada). Levando em consideração o fato de que as possíveis cargas estruturais também podem aumentar com o tempo (e também a ameaça de falha progressiva), os pilares maciços têm uma vantagem em relação aos não maciços.
Extensões
Quando uma coluna é muito longa para ser construída ou transportada inteira, ela deve ser estendida ou emendada no canteiro de obras. Uma coluna de concreto armado é estendida fazendo com que as barras de reforço de aço se projetem alguns centímetros ou pés acima do topo do concreto, colocando o próximo nível de barras de reforço para se sobrepor e despejando o concreto do próximo nível. Uma coluna de aço é estendida por soldagem ou aparafusamento de placas de junção nos flanges e almas ou paredes das colunas para fornecer algumas polegadas ou pés de transferência de carga da seção superior para a seção inferior da coluna. Uma coluna de madeira é geralmente estendida pelo uso de um tubo de aço ou chapa de metal enrolada aparafusada nas duas seções de madeira de conexão.
Fundamentos
Uma coluna que carrega a carga até uma fundação deve ter meios para transferir a carga sem sobrecarregar o material da fundação. Pilares de concreto armado e alvenaria são geralmente construídos diretamente sobre fundações de concreto. Quando assentada em uma fundação de concreto, uma coluna de aço deve ter uma placa de base para espalhar a carga por uma área maior e, assim, reduzir a pressão do rolamento. A placa de base é uma placa de aço retangular espessa, geralmente soldada na extremidade inferior da coluna.
Pedidos
O autor romano Vitrúvio, apoiando-se nos escritos (agora perdidos) de autores gregos, conta-nos que os antigos gregos acreditavam que a sua ordem dórica se desenvolveu a partir de técnicas de construção em madeira. O tronco de árvore anteriormente alisado foi substituído por um cilindro de pedra.
Ordem dórica
A ordem dórica é a mais antiga e simples das ordens clássicas. É composto por um cilindro vertical que é mais largo na parte inferior. Geralmente não tem base nem capitel detalhado. Em vez disso, é frequentemente encimado por um tronco invertido de um cone raso ou uma faixa cilíndrica de entalhes. Muitas vezes é referido como a ordem masculina porque é representado no nível inferior do Coliseu e do Partenon e, portanto, considerado capaz de suportar mais peso. A relação altura-espessura é de cerca de 8:1. O fuste de uma coluna dórica é quase sempre canelado.
O dórico grego, desenvolvido na região dórica ocidental da Grécia, é a mais pesada e massiva das ordens. Ergue-se do estilóbato sem qualquer base; tem de quatro a seis vezes a altura de seu diâmetro; tem vinte flautas largas; a capital consiste simplesmente em um gargalo em faixas que se expande em um equinus liso, que carrega um ábaco quadrado plano; o entablamento dórico também é o mais pesado, tendo cerca de um quarto da altura da coluna. A ordem dórica grega não foi usada depois de c. 100 a.C. até à sua “redescoberta” em meados do século XVIII.
Ordem toscana
A ordem toscana, também conhecida como dórica romana, também é um desenho simples, sendo a base e o capitel uma série de discos cilíndricos de diâmetros alternados. O eixo quase nunca é canelado. As proporções variam, mas geralmente são semelhantes às colunas dóricas. A relação entre altura e largura é de cerca de 7:1.
Ordem iônica
A coluna jônica é consideravelmente mais complexa que a dórica ou toscana. Geralmente tem uma base e o eixo geralmente é canelado (tem sulcos esculpidos em seu comprimento). O capitel apresenta uma voluta, ornamento em forma de voluta, nos quatro cantos. A relação altura-espessura é de cerca de 9:1. Devido às proporções mais refinadas e aos capitéis volumétricos, a coluna jónica é por vezes associada a edifícios académicos. Colunas de estilo jônico foram usadas no segundo nível do Coliseu.
Ordem do Corinthians
A ordem coríntia recebe o nome da cidade-estado grega de Corinto, à qual estava ligada no período. No entanto, de acordo com o historiador da arquitetura Vitrúvio, a coluna foi criada pelo escultor Calímaco, provavelmente um ateniense, que desenhou folhas de acanto crescendo em torno de uma cesta votiva. De fato, a mais antiga capital coríntia conhecida foi encontrada em Bassai, datada de 427 aC. Às vezes é chamado de ordem feminina porque está no nível mais alto do Coliseu e suporta menos peso, e também tem a proporção mais estreita de espessura para altura. A relação entre altura e largura é de cerca de 10:1.
Ordem composta
A ordem Composite tira seu nome da capital sendo uma composição das capitais jônica e coríntia. O acanto da coluna coríntia já possui um elemento volumétrico, de modo que a distinção às vezes é sutil. Geralmente o Composite é semelhante ao Corinthian em proporção e emprego, muitas vezes nas camadas superiores das colunatas. A relação entre altura e largura é de cerca de 11:1 ou 12:1.
Salomônico
Uma coluna salomônica, às vezes chamada de "açúcar de cevada", começa em uma base e termina em um capitel, que pode ser de qualquer ordem, mas o fuste torce em uma espiral apertada, produzindo uma dramática, serpentina efeito do movimento. As colunas salomônicas foram desenvolvidas no mundo antigo, mas permaneceram raras lá. Um famoso conjunto de mármore, provavelmente do século II, foi trazido para a Antiga Basílica de São Pedro por Constantino I e colocado ao redor do santuário do santo, e era assim familiar durante a Idade Média, época em que eles foram pensado para ter sido removido do Templo de Jerusalém. O estilo foi usado em bronze por Bernini para seu espetacular baldaquino de São Pedro, na verdade um cibório (que deslocou as colunas de Constantino), e a partir de então se tornou muito popular entre os arquitetos de igrejas barrocas e rococós, sobretudo em latim. América, onde eram muito usados, principalmente em pequena escala, pois são fáceis de produzir em madeira girando em um torno (daí também a popularidade do estilo para fusos em móveis e escadas).
Cariátide
A Cariátide é uma figura feminina esculpida que serve de suporte arquitectónico, substituindo uma coluna ou pilar que suporta um entablamento na cabeça. O termo grego karyatides significa literalmente "donzelas de Karyai", uma antiga cidade do Peloponeso.
Colunas engajadas
Na arquitetura, uma coluna engajada é uma coluna embutida em uma parede e parcialmente projetada da superfície da parede, às vezes definida como semi ou três quartos destacada. Colunas engajadas raramente são encontradas na arquitetura grega clássica, e apenas em casos excepcionais, mas na arquitetura romana elas existem em abundância, mais comumente embutidas nas paredes da cela de edifícios pseudoperípteros.
Tumbas de pilares
Tumbas de pilares são sepulturas monumentais, que normalmente apresentam um único pilar ou coluna proeminente, muitas vezes feito de pedra. Várias culturas do mundo incorporaram pilares em estruturas de túmulos. Na antiga colônia grega de Lycia, na Anatólia, um desses edifícios está localizado no túmulo de Xanthos. Na cidade de Hannassa, no sul da Somália, ruínas de casas com arcos e pátios também foram encontradas junto com outras tumbas de pilares, incluindo uma rara tumba octogonal.
Galeria
- Colunas diferentes
Colunas decoradas. Mesquita. Kashgar.
O Grande Hypostyle Salão de Karnak (Egypt)
Colunas encontradas no Templo de Apolo em Delphi
Rococo detalhe de uma coluna da Igreja de São Pedro (Mainz, Alemanha)
À direita, duas das colunas Salomão trazidas a Roma por Constantino, em sua localização atual em um cais na Basílica de São Pedro (Roma). No primeiro plano à esquerda faz parte do Baldachin de Bernini, inspirado nas colunas originais.
Capital iónico
Colunas toscanas podem ser vistas na Universidade de Virginia
Igreja de San Prospero (Reggio Emilia, Itália)
Construção da Coluna de Sigismund em Varsóvia, detalhe da gravura 1646.
Estes são compostos de segmentos empilhados e terminados no estilo Corinto, no Templo de Bel (Síria)
Os pilares do reservatório de Bankstown (Sydney, Austrália)
Colunas romanas reutilizadas e capitais na Grande Mesquita de Kairouan
Colunas embutidas nas paredes laterais da violoncela da Maison Carrée em Nîmes (França)
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