Bóveda de cañon

Una bóveda de cañón, también conocida como bóveda de túnel, bóveda de vagón o bóveda de cabeza de vagón, es una Elemento arquitectónico formado por la extrusión de una única curva (o un par de curvas, en el caso de una bóveda de cañón apuntado) a lo largo de una distancia determinada. Las curvas suelen tener forma circular, lo que le da una apariencia semicilíndrica al diseño total. La bóveda de cañón es la forma más simple de bóveda: efectivamente, una serie de arcos colocados uno al lado del otro (es decir, uno tras otro). Es una forma de techo de barril.

Como ocurre con todas las construcciones basadas en arcos, se genera un empuje hacia afuera contra las paredes debajo de una bóveda de cañón. Existen varios mecanismos para absorber este empuje. Una es hacer que las paredes sean extremadamente gruesas y fuertes; este es un método primitivo y a veces inaceptable. Un método más elegante consiste en construir dos o más bóvedas paralelas entre sí; las fuerzas de sus impulsos hacia afuera se negarán así entre sí. Este método se utilizó con mayor frecuencia en la construcción de iglesias, donde varias naves abovedadas corrían paralelas a lo largo del edificio. Sin embargo, los muros exteriores de la bóveda más exterior todavía tendrían que ser bastante fuertes o estar reforzados con contrafuertes. El tercer y más elegante mecanismo para resistir el empuje lateral fue crear una intersección de dos bóvedas de cañón en ángulo recto, formando así una bóveda de arista.

Las bóvedas de cañón son conocidas del antiguo Irán (Elam), de la civilización india del valle del Indo y del antiguo Egipto, y se utilizaron ampliamente en la arquitectura romana. También se utilizaron para sustituir la Cloaca Máxima por un sistema de alcantarillado subterráneo. Otros diseños tempranos de bóvedas de cañón se encuentran en el norte de Europa, Turquía, Marruecos y otras regiones. En la Europa medieval, la bóveda de cañón era un elemento importante de la construcción de piedra en monasterios, castillos, casas torre y otras estructuras. Esta forma de diseño se observa en sótanos, criptas, largos pasillos, claustros e incluso grandes salones.

Teoría e historia temprana

La bóveda de cañón era conocida y utilizada por las primeras civilizaciones, incluidos el antiguo Egipto y Mesopotamia. Sin embargo, aparentemente no era un método de construcción muy popular ni común dentro de estas civilizaciones. Los persas y los romanos fueron los primeros en hacer un uso arquitectónico significativo de ellos. La técnica probablemente evolucionó por la necesidad de techar los edificios con elementos de mampostería como ladrillos o bloques de piedra en zonas donde la madera era escasa. El ejemplo más antiguo conocido de bóveda es una bóveda de túnel encontrada bajo el zigurat sumerio en Nippur, Babilonia, atribuida a alrededor del 4000 a. C., que fue construida con ladrillos cocidos amalgamados con mortero de arcilla. Las bóvedas de túnel más antiguas de Egipto se encuentran en Requagnah y Denderah, alrededor del 3500 a. C. en la era predinástica. Se construyeron con ladrillos secados al sol en tres anillos sobre pasillos que descendían a tumbas de sólo dos metros de luz. En estos primeros casos, la bóveda de cañón se utilizaba principalmente para estructuras subterráneas como desagües y alcantarillas, aunque varios edificios del gran palacio-templo mortuorio del Egipto tardío de Ramesseum también estaban abovedados de esta manera. La evidencia arqueológica reciente descubierta en el sitio de Morgantina (en la provincia de Enna) muestra que la bóveda de cañón sobre el suelo era conocida y utilizada en la Sicilia helenística en el siglo III a. C., lo que indica que la técnica también era conocida por los antiguos griegos.

El techo abovedado de una de las primeras cámaras funerarias de Harappa se ha observado en Rakhigarhi. S.R Rao informa del techo abovedado de una pequeña habitación en una casa de Lothal. Las bóvedas de cañón también se utilizaron en la cultura H del cementerio tardío de Harappa que data de 1900 a. C.-1300 a. C., que formaba el techo del horno de trabajo de metales; el descubrimiento fue realizado por Vats en 1940 durante la excavación en Harappa.

Los antiguos romanos probablemente heredaron su conocimiento de la bóveda de cañón de los etruscos y el Cercano Oriente. Los persas y los romanos fueron los primeros en utilizar ampliamente este método de construcción en proyectos a gran escala y probablemente fueron los primeros en utilizar andamios para ayudarse en la construcción de bóvedas que abarcaban anchos mayores que cualquier cosa vista antes. Sin embargo, los constructores romanos empezaron gradualmente a preferir el uso de la bóveda de arista; Aunque más complejo de construir, este tipo de bóveda no requería paredes pesadas y gruesas para sostenerse (ver más abajo) y, por lo tanto, permitía edificios más espaciosos con mayores aberturas y mucha más luz en el interior, como las termas. .

Después de la caída del imperio romano, durante varios siglos se construyeron pocos edificios lo suficientemente grandes como para requerir mucha bóveda. En el período románico temprano, se observó un regreso a las bóvedas de cañón de piedra en las primeras grandes catedrales; sus interiores eran bastante oscuros, debido a los gruesos y pesados muros necesarios para sostener la bóveda. Una de las iglesias más grandes y famosas, cerrada desde arriba por una gran bóveda de cañón, fue la iglesia de la Abadía de Cluny, construida entre los siglos XI y XII.

En los siglos XIII y XIV, con el avance del nuevo estilo gótico, la bóveda de cañón casi se extinguió en las construcciones de las grandes catedrales góticas; Al principio se utilizaron principalmente bóvedas de arista reforzadas con nervios de piedra, y posteriormente se desarrollaron varios tipos de bóvedas medievales espectaculares, ornamentadas y complejas. Sin embargo, con la llegada del Renacimiento y el estilo Barroco y el resurgimiento del interés por el arte y la arquitectura de la antigüedad, la bóveda de cañón se reintrodujo a una escala verdaderamente grandiosa y se empleó en la construcción de muchos edificios e iglesias famosos, como la Basílica. di Sant'Andrea di Mantova de Leone Battista Alberti, San Giorgio Maggiore de Andrea Palladio y, quizás, la más gloriosa de todas, la Basílica de San Pedro en Roma, donde una enorme bóveda de cañón se extiende por 27 m (89 pies )-nave amplia.

Problemas de ingeniería

Con un diseño de bóveda de cañón, los vectores de presión dan como resultado una fuerza hacia abajo sobre la corona, mientras que las partes inferiores de los arcos realizan una fuerza lateral que empuja hacia afuera. Como resultado, esta forma de diseño está sujeta a fallas a menos que los lados estén anclados o apuntalados a elementos de construcción muy pesados o apartaderos sustanciales de movimiento de tierras. Por ejemplo, en el castillo de Muchalls en Escocia, las paredes adyacentes a las cámaras abovedadas de cañón tienen hasta 4,6 m (15 pies) de espesor, lo que añade la fuerza de refuerzo necesaria para asegurar el diseño curvo.

La dificultad inherente a iluminar adecuadamente las estructuras con bóveda de cañón ha sido ampliamente reconocida. La cuestión intrínseca de la ingeniería es la necesidad de evitar perforaciones en las bóvedas de cañón de mampostería. Tales aberturas podrían comprometer la integridad de todo el sistema de arco. Así, los constructores medievales románicos tuvieron que recurrir a técnicas de pequeñas ventanas, grandes contrafuertes u otras formas de refuerzos transversales de paredes interiores para lograr los resultados de iluminación deseados. En muchos de los monasterios, una solución natural eran los claustros que podían tener una construcción alta con bóvedas de cañón y un patio abierto para permitir una amplia iluminación.

Desde 1996, los ingenieros estructurales han aplicado la mecánica newtoniana para calcular cargas de tensión numéricas para bóvedas de cañón antiguas de piedra. Estos análisis normalmente han utilizado un algoritmo de elementos finitos para calcular las tensiones inducidas por la gravedad a partir del peso propio de un sistema arqueado. De hecho, para los ingenieros estructurales, el análisis de la bóveda de cañón se ha convertido en una prueba de referencia para un modelo informático de ingeniería estructural "debido a la compleja membrana y a los estados de tensión de flexión inextensional" que existen en la estructura. involucrado.

En términos de comparación con otras técnicas de bóveda, la bóveda de cañón es inherentemente un diseño más débil en comparación con la bóveda de arista más compleja. La estructura de la bóveda de cañón debe descansar sobre paredes largas creando tensiones laterales menos estables, mientras que el diseño de la bóveda de arista puede dirigir las tensiones casi puramente verticalmente en los vértices.

Ocurrencias tempranas

• Palacio de Ardeshir, Irán, provincia de Fars
• Qal'eh Dokhtar, Irán, Firuzabad, Fars
• Palacio de Sarvestan, Irán, Sarvestan
• Bishapur, Irán, Kazerun, sobre todo en el Templo de Anahita
• Castillo de Beverston, Inglaterra, debajo de la torre sur de rango oeste
• Catedral de Cortona, Toscana
• Castillo de Dunnottar, Escocia, Whigs Vault
• Villa de Adriano, Tivoli, Italia, numerosas ocurrencias en este sitio del siglo II dC
• Mausoleo de Galla Placidia, Ravenna, Italia (c. 500 dC)
• Castillo de Muchalls, Escocia, cripta y pasillo largo
• Castillo de Myres, Escocia, bodegas
• Real Monasterio de Nuestra Senora de Rueda, España, claustros de este monasterio del siglo XII
• Scrovegni Capilla también conocida como Cappella degli Scrovegni, Padua, Veneto, Italia (1303 dC)
• Gruta vaticana, Ciudad del Vaticano

Ejemplos modernos

Hay numerosos ejemplos contemporáneos de diseño de bóveda de barril en arquitectura victoriana y moderna, incluyendo:

• Capilla Sixtina, Ciudad del Vaticano
• Royal Granary, Meknes, Morocco (17th century)
• Williamson Tunnels, Liverpool, Inglaterra (cerca del siglo XIX)
• Belfast, Irlanda del Norte, Ayuntamiento Sala de banquetes con techo de bóveda de cañón 1896-1906, Plaza Donegal
• Huntington Bank Building, Cleveland, Ohio, 1924 diseño
• Kimbell Art Museum, Fort Worth, Texas, Estados Unidos, con una anchura de 174 pies.
• Melbourne, Australia, Forest Hill Chase Shopping Centre, made of polycarbonate
• La nueva biblioteca de la Universidad de Indiana
• Fremont Street Experience, Las Vegas

En uso no convencional

Más allá del uso clásico de la bóveda de cañón en el diseño macroarquitectónico (por ejemplo, como elemento estructural importante de cubierta), existe una variedad de aplicaciones derivadas claramente basadas en el concepto y la forma originales de la bóveda de cañón. Estas aplicaciones surgen en los campos de la cirugía, el diseño de claraboyas, juguetes para niños y el diseño de microestructuras (como marquesinas de autobús). Si bien ninguna de estas aplicaciones rivaliza con la majestuosidad de los predecesores antiguos y clásicos, demuestran la omnipresencia de la bóveda de cañón como concepto arquitectónico en los tiempos contemporáneos.

En el campo de la cirugía ósea, la técnica de la "bóveda de cañón" La incisión moldeada no sólo es un procedimiento quirúrgico de última generación bien definido, sino que los cirujanos ortopédicos le dan el nombre de bóveda de cañón a esta técnica. El estudio de Wohlfahrt documenta los resultados de esta intervención quirúrgica en la tibia humana en 91 operaciones de este tipo.