Columna

Columnas del Capitolio Nacional en el Arboretum Nacional de los Estados Unidos en Washington, D.C.

Columnas de la Cámara Parlamentaria en Helsinki, Finlandia

Columna del Monumento Gordon en Waterloo.

Una columna o pilar en arquitectura e ingeniería estructural es un elemento estructural que transmite, a través de la compresión, el peso de la estructura superior a otros elementos estructurales inferiores. En otras palabras, una columna es un miembro de compresión. El término columna se aplica especialmente a un gran soporte redondo (el fuste de la columna) con capitel y base o pedestal, que es de piedra, o lo parece. Un pequeño soporte de madera o metal se suele llamar poste. Los apoyos de sección rectangular u otra no redonda se denominan habitualmente pilares.

Para fines de ingeniería eólica o sísmica, las columnas pueden diseñarse para resistir fuerzas laterales. Otros miembros de compresión a menudo se denominan "columnas" debido a las condiciones de tensión similares. Las columnas se utilizan frecuentemente para soportar vigas o arcos sobre los que descansan las partes superiores de paredes o techos. En arquitectura, "columna" se refiere a un elemento estructural que también tiene ciertas características proporcionales y decorativas. Una columna también puede ser un elemento decorativo que no se necesita para fines estructurales; muchas columnas están encajadas, es decir, forman parte de un muro. Una larga secuencia de columnas unidas por un entablamento se conoce como columnata.

Historia

Columna del dragón del Yingzao Fashi, Dinastía Song

Antigüedad

Todas las civilizaciones importantes de la Edad del Hierro del Cercano Oriente y el Mediterráneo hicieron algún uso de las columnas.

Egipcio

En la arquitectura del antiguo Egipto, ya en el año 2600 a. C., el arquitecto Imhotep utilizó columnas de piedra cuya superficie fue tallada para reflejar la forma orgánica de los juncos, como el papiro, el loto y la palma. En la arquitectura egipcia posterior, los cilindros facetados también eran comunes. Se cree que su forma se deriva de los santuarios arcaicos construidos con cañas. Talladas en piedra, las columnas estaban muy decoradas con jeroglíficos tallados y pintados, textos, imágenes rituales y motivos naturales. Las columnas egipcias están presentes en la Gran Sala Hipóstila de Karnak (circa 1224 a. C.), donde 134 columnas están alineadas en dieciséis filas, con algunas columnas que alcanzan alturas de 24 metros.

Uno de los tipos más importantes son las columnas papiriformes. El origen de estas columnas se remonta a la V Dinastía. Se componen de tallos de loto (papiro) que se juntan en un haz decorado con bandas: el capitel, en lugar de abrirse en forma de campanilla, se hincha y luego se vuelve a estrechar como una flor en capullo. La base, que se estrecha para tomar la forma de una media esfera como el tallo del loto, tiene una decoración de estipulas que se repite continuamente.

• Ejemplos de columnas egipcias
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  Ilustración de capitales papyriformes, en El Gramática del Ornamento

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  Ilustración de varios tipos de capitales, dibujada por el egipólogo Karl Richard Lepsius

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  Columnas con capiteles Hathoric

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  Papyriform columns of the Luxor Temple

Plan, vista frontal y vista lateral de una columna típica de Persepolis, de Persia (Irán)

Griega y romana

Ilustración de columnas Doric (izquierda tres), Ionic (medio tres) y Corinthian (derecha dos)

Ilustraciones muy detalladas de las órdenes toscanas, doric, iónicas, corintias y compuestas

Los minoicos usaban troncos de árboles enteros, generalmente al revés para evitar que volvieran a crecer, se colocaban sobre una base colocada en el estilobato (base del piso) y rematados por un capitel redondo simple. Estos fueron luego pintados como en el palacio minoico más famoso de Knossos. Los minoicos emplearon columnas para crear grandes espacios abiertos, pozos de luz y como punto focal para los rituales religiosos.

Estas tradiciones fueron continuadas por la posterior civilización micénica, particularmente en el megaron o salón en el corazón de sus palacios. La importancia de las columnas y su referencia a los palacios y, por lo tanto, a la autoridad, se evidencia en su uso en motivos heráldicos como la famosa puerta de los leones de Micenas, donde dos leones se paran a cada lado de una columna. Al estar hechas de madera, estas primeras columnas no han sobrevivido, pero sus bases de piedra sí, y a través de ellas podemos ver su uso y disposición en estos edificios palaciegos.

Los egipcios, persas y otras civilizaciones usaban principalmente columnas con el propósito práctico de sostener el techo dentro de un edificio, y preferían decorar las paredes exteriores con relieves o pintura, pero a los antiguos griegos, seguidos por los romanos, les encantaba usar también en el exterior, y el uso extensivo de columnas en el interior y exterior de los edificios es uno de los rasgos más característicos de la arquitectura clásica, en edificios como el Partenón. Los griegos desarrollaron los órdenes clásicos de la arquitectura, que se distinguen más fácilmente por la forma de la columna y sus diversos elementos. Los romanos ampliaron sus órdenes dórico, jónico y corintio para incluir los órdenes toscano y compuesto.

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  Minoan columns at the West Bastion of the Palace of Knossos

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  Ilustración del final de una columna Mycenaean, de la tumba de Agamemnon

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  Ilustración de la orden toscana

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  Ilustración de la orden Doric

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  Ilustración del orden iónico

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  Evolución del orden corintio

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  Ilustración de la orden compuesta

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  Mujer de oración entre dos columnas iónicas, siglo II, mármol, en el Louvre

Persa

Algunas de las columnas más elaboradas del mundo antiguo fueron las de los persas, especialmente las enormes columnas de piedra erigidas en Persépolis. Incluían estructuras de doble toro en sus capiteles. El Salón de las Cien Columnas de Persépolis, que mide 70 × 70 metros, fue construido por el rey aqueménida Darío I (524-486 a. C.). Muchas de las antiguas columnas persas están en pie, algunas de más de 30 metros de altura. Altas columnas con capiteles de cabeza de toro se utilizaron para los pórticos y para sostener los techos de la sala hipóstila, en parte inspirados en el precedente del antiguo Egipto. Dado que las columnas tenían vigas de madera en lugar de piedra, podían ser más altas, más delgadas y más espaciadas que las egipcias.

Edad Media

Las columnas, o al menos las grandes estructuras exteriores, se volvieron mucho menos significativas en la arquitectura de la Edad Media. Las formas clásicas se abandonaron tanto en la arquitectura bizantina como en la románica en favor de formas más flexibles, con capiteles que a menudo usaban varios tipos de decoración de follaje y, en Occidente, escenas con figuras talladas en relieve.

Durante el período románico, los constructores continuaron reutilizando e imitando las antiguas columnas romanas siempre que fuera posible; donde era nuevo, el énfasis estaba en la elegancia y la belleza, como lo ilustran las columnas torcidas. A menudo estaban decorados con mosaicos.

• Ejemplos de columnas
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  Columnas bizantinas de la Basílica de Sant'Apollinare Nuovo (Ravenna, Italia)

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  La capital de una columna bizantina de Hagia Sophia (Istanbul, Turquía)

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  Columnas románicas del siglo XII

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  Columnas góticas de una iglesia de Neuwiller-lès-Saverne (Francia)

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  Columnas góticas esbeltas en un portal de Marienkirche Gelnhausen[de] (Gelnhausen, Alemania)

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  El uso de la columna es común en la arquitectura otomana, un ejemplo en el Palacio de Topkapı (Istanbul, Turquía)

Renacimiento y estilos posteriores

La arquitectura renacentista estaba interesada en revivir el vocabulario y los estilos clásicos, y el uso informado y la variación de los órdenes clásicos siguieron siendo fundamentales para la formación de arquitectos en la arquitectura barroca, rococó y neoclásica.

Estructura

Una columna de estructura de granito de Hilma Flodin-Rissanen en Vyborg

Las primeras columnas se construían con piedra, algunas de una sola pieza de piedra. Las columnas monolíticas se encuentran entre las piedras más pesadas utilizadas en la arquitectura. Otras columnas de piedra se crean a partir de múltiples secciones de piedra, con mortero o juntas en seco. En muchos sitios clásicos, las columnas seccionadas se tallaron con un orificio central o una depresión para poder unirlas con pasadores de piedra o metal. El diseño de la mayoría de las columnas clásicas incorpora éntasis (la inclusión de una ligera curva hacia afuera en los lados) más una reducción en el diámetro a lo largo de la altura de la columna, de modo que la parte superior sea tan solo el 83% del diámetro inferior. Esta reducción imita los efectos de paralaje que el ojo espera ver, y tiende a hacer que las columnas parezcan más altas y rectas de lo que son, mientras que el éntasis se suma a ese efecto.

Hay canales y filetes que suben por el fuste de las columnas. La flauta es la parte de la columna que está indentada con forma semicircular. El filete de la columna es la parte entre cada una de las flautas de las columnas de orden jónico. El ancho de la ranura cambia en todas las columnas cónicas a medida que sube por el fuste y permanece igual en todas las columnas no cónicas. Esto se hizo con las columnas para agregarles interés visual. El jónico y el corintio son los únicos órdenes que tienen filetes y flautas. El estilo dórico tiene flautas pero no filetes. Las flautas dóricas están conectadas en un punto afilado donde se ubican los filetes en las columnas de orden jónico y corintio.

Nomenclatura

La mayoría de las columnas clásicas surgen de una base, o base, que descansa sobre el estilobato, o cimiento, excepto las de orden dórico, que suelen descansar directamente sobre el estilobato. La base puede constar de varios elementos, empezando por una losa ancha y cuadrada conocida como zócalo. Las bases más simples consisten en el basamento solo, a veces separado de la columna por un cojín circular convexo conocido como toro. Las bases más elaboradas incluyen dos toros, separados por una sección cóncava o canal conocido como escocia o troquilo. Scotiae también podría ocurrir en pares, separados por una sección convexa llamada astrágalo, o cuenta, más estrecha que un toro. A veces, estas secciones iban acompañadas de secciones convexas aún más estrechas, conocidas como anillos o filetes.

En la parte superior del fuste hay un capitel, sobre el cual descansa el techo u otros elementos arquitectónicos. En el caso de las columnas dóricas, el capitel suele consistir en un cojín redondo y ahusado, o echinus, que sostiene una losa cuadrada, conocida como ábax o ábaco. Los capiteles jónicos presentan un par de volutas o volutas, mientras que los capiteles corintios están decorados con relieves en forma de hojas de acanto. Cualquier tipo de capitel podía ir acompañado de las mismas molduras que la base. En el caso de columnas exentas, los elementos decorativos sobre el fuste se conocen como remates.

Las columnas modernas se pueden construir con acero, hormigón vertido o prefabricado, o ladrillo, y se pueden dejar desnudas o revestidas con una cubierta arquitectónica o un revestimiento. Utilizado para soportar un arco, una imposta o un pilar, es el miembro más alto de una columna. La parte más inferior del arco, llamada salto, descansa sobre la imposta.

Equilibrio, inestabilidad y cargas

Tabla mostrando valores de K para columnas estructurales de diversas condiciones finales (adaptado del Manual de Construcción de Acero, 8a edición, American Institute of Steel Construction, Tabla C1.8.1)

A medida que aumenta la magnitud de la carga axial en una columna esbelta perfectamente recta con propiedades de material elástico, esta columna ideal pasa por tres estados: equilibrio estable, equilibrio neutral e inestabilidad. La columna recta bajo carga está en equilibrio estable si una fuerza lateral, aplicada entre los dos extremos de la columna, produce una pequeña deflexión lateral que desaparece y la columna vuelve a su forma recta cuando se elimina la fuerza lateral. Si la carga de la columna se incrementa gradualmente, se alcanza una condición en la que la forma recta de equilibrio se convierte en el llamado equilibrio neutro, y una pequeña fuerza lateral producirá una deflexión que no desaparece y la columna permanece en esta forma ligeramente doblada cuando la se elimina la fuerza lateral. La carga a la que se alcanza el equilibrio neutro de una columna se denomina carga crítica o de pandeo. El estado de inestabilidad se alcanza cuando un ligero aumento de la carga de la columna provoca deflexiones laterales crecientes e incontrolables que conducen al colapso total.

Para una columna recta cargada axialmente con cualquier condición de apoyo en los extremos, la ecuación de equilibrio estático, en forma de ecuación diferencial, se puede resolver para la forma desviada y la carga crítica de la columna. Con condiciones de apoyo articulado, fijo o de extremo libre, la forma flexionada en equilibrio neutro de una columna inicialmente recta con sección transversal uniforme en toda su longitud siempre sigue una forma de curva sinusoidal parcial o compuesta, y la carga crítica está dada por

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donde E = módulo de elasticidad del material, I_min = momento de inercia mínimo de la sección transversal, y L = longitud real de la columna entre sus dos soportes extremos. Una variante de (1) viene dada por

${displaystyle F_{cr}equiv {fnMicroc} ¿Qué? {KL}{2}}qquad (2)}$

donde r = radio de giro de la sección transversal de la columna que es igual a la raíz cuadrada de (I/A), K = relación del medio seno más largo onda a la longitud real de la columna, E_t = módulo tangente en la tensión F_{cr, y KL = longitud efectiva (longitud de una columna articulada-articulada equivalente). De la ecuación (2) se puede observar que la resistencia al pandeo de una columna es inversamente proporcional al cuadrado de su longitud.}

Cuando el estrés crítico, F_cr (F_cr =P _cr/A, donde A = área de la sección transversal de la columna), es mayor que el límite proporcional del material, la columna es experimentar pandeo inelástico. Dado que a esta tensión, la pendiente de la curva de tensión-deformación del material, E_t (llamada módulo tangente), es menor que por debajo del límite proporcional, se reduce la carga crítica en el pandeo inelástico. Se aplican fórmulas y procedimientos más complejos para tales casos, pero en su forma más simple, la fórmula de la carga crítica de pandeo se da como la Ecuación (3),

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Una columna con una sección transversal que carece de simetría puede sufrir pandeo por torsión (torsión repentina) antes o en combinación con el pandeo lateral. La presencia de deformaciones por torsión hace que tanto los análisis teóricos como los diseños prácticos sean bastante complejos.

La excentricidad de la carga o las imperfecciones, como la torcedura inicial, disminuyen la resistencia de la columna. Si la carga axial sobre la columna no es concéntrica, es decir, su línea de acción no coincide precisamente con el eje centroidal de la columna, la columna se caracteriza como cargada excéntricamente. La excentricidad de la carga, o una curvatura inicial, somete a la columna a una flexión inmediata. El aumento de las tensiones debido a la combinación de tensiones axiales y de flexión da como resultado una capacidad de carga reducida.

Los elementos de columna se consideran masivos si su dimensión lateral más pequeña es igual o superior a 400 mm. Las columnas masivas tienen la capacidad de aumentar la fuerza de carga durante largos períodos de tiempo (incluso durante períodos de carga pesada). Teniendo en cuenta el hecho de que las posibles cargas estructurales también pueden aumentar con el tiempo (y también la amenaza de falla progresiva), las columnas masivas tienen una ventaja en comparación con las no masivas.

Extensiones

Cuando una columna es demasiado larga para construirla o transportarla en una sola pieza, debe extenderse o empalmarse en el sitio de construcción. Una columna de concreto reforzado se extiende haciendo que las barras de refuerzo de acero sobresalgan unas pocas pulgadas o pies por encima de la parte superior del concreto, luego se coloca el siguiente nivel de barras de refuerzo para que se superpongan y se vierte el concreto del siguiente nivel. Una columna de acero se extiende soldando o atornillando placas de empalme en las alas y almas o paredes de las columnas para proporcionar unas pocas pulgadas o pies de transferencia de carga desde la sección superior a la inferior de la columna. Una columna de madera generalmente se extiende mediante el uso de un tubo de acero o una placa de chapa de metal envuelta atornillada a las dos secciones de madera de conexión.

Cimentaciones

Una columna que lleva la carga hasta una cimentación debe tener medios para transferir la carga sin sobrecargar el material de la cimentación. Las columnas de hormigón armado y mampostería generalmente se construyen directamente sobre cimientos de hormigón. Cuando se asienta sobre una base de hormigón, una columna de acero debe tener una placa base para distribuir la carga sobre un área más grande y, por lo tanto, reducir la presión de apoyo. La placa base es una placa de acero rectangular y gruesa, generalmente soldada al extremo inferior de la columna.

Órdenes

El autor romano Vitruvio, basándose en los escritos (ahora perdidos) de los autores griegos, nos dice que los antiguos griegos creían que su orden dórico se desarrolló a partir de técnicas para construir en madera. El tronco de árbol alisado anterior fue reemplazado por un cilindro de piedra.

Orden dórica

El orden dórico es el más antiguo y simple de los órdenes clásicos. Se compone de un cilindro vertical que es más ancho en la parte inferior. Generalmente no tiene una base ni un capital detallado. En cambio, a menudo está rematado con un tronco invertido de un cono poco profundo o una banda cilíndrica de tallas. A menudo se lo denomina orden masculino porque está representado en el nivel inferior del Coliseo y el Partenón y, por lo tanto, se consideraba que podía soportar más peso. La relación altura-grosor es de aproximadamente 8:1. El fuste de una columna dórica casi siempre está estriado.

El dórico griego, desarrollado en la región doria occidental de Grecia, es el más pesado y macizo de los órdenes. Se eleva desde el estilobato sin ninguna base; es de cuatro a seis veces más alto que su diámetro; tiene veinte flautas anchas; el capitel consiste simplemente en un cuello con bandas que se hincha en un suave equinus, que lleva un ábaco plano y cuadrado; el entablamento dórico es también el más pesado, siendo aproximadamente un cuarto de la altura de la columna. El orden dórico griego no se usó después de c. 100 a.C. hasta su “redescubrimiento” a mediados del siglo XVIII.

Orden toscana

El orden toscano, también conocido como dórico romano, también es un diseño simple, la base y el capitel son series de discos cilíndricos de diámetro alterno. El eje casi nunca está estriado. Las proporciones varían, pero generalmente son similares a las columnas dóricas. La relación entre altura y anchura es de aproximadamente 7:1.

Orden iónico

La columna jónica es considerablemente más compleja que la dórica o la toscana. Por lo general, tiene una base y el eje a menudo está acanalado (tiene ranuras talladas a lo largo). El capitel presenta una voluta, un adorno en forma de voluta, en las cuatro esquinas. La relación altura-grosor es de alrededor de 9:1. Debido a las proporciones más refinadas y los capiteles de volutas, la columna jónica a veces se asocia con edificios académicos. En el segundo nivel del Coliseo se utilizaron columnas de estilo jónico.

Orden corintia

La orden de Corinto recibe su nombre de la ciudad-estado griega de Corinto, a la que estaba conectada en ese período. Sin embargo, según el historiador de la arquitectura Vitruvio, la columna fue creada por el escultor Calímaco, probablemente ateniense, quien dibujó hojas de acanto que crecían alrededor de una canasta votiva. De hecho, el capitel corintio más antiguo conocido se encontró en Bassae, fechado en el 427 a. A veces se le llama el orden femenino porque está en el nivel superior del Coliseo y soporta el menor peso, y también tiene la relación más delgada entre grosor y altura. La relación entre altura y anchura es de aproximadamente 10:1.

Orden compuesto

La orden compuesta toma su nombre de que el capitel es una combinación de los capiteles jónico y corintio. El acanto de la columna corintia ya tiene un elemento en forma de voluta, por lo que la distinción es a veces sutil. Generalmente, el compuesto es similar al corintio en proporción y empleo, a menudo en los niveles superiores de las columnatas. La relación entre altura y anchura es de aproximadamente 11:1 o 12:1.

Salomónico

Una columna salomónica, a veces llamada "azúcar de cebada", comienza en una base y termina en un capitel, que puede ser de cualquier orden, pero el fuste se retuerce en una espiral apretada, produciendo una serpentina dramática. efecto del movimiento. Las columnas salomónicas se desarrollaron en el mundo antiguo, pero siguieron siendo raras allí. Constantino I trajo un famoso conjunto de mármol, probablemente del siglo II, a la antigua basílica de San Pedro, y lo colocó alrededor del santuario del santo, y por lo tanto era familiar durante toda la Edad Media, momento en el que eran Se cree que fue removido del Templo de Jerusalén. El estilo fue utilizado en bronce por Bernini para su espectacular baldaquino de San Pedro, en realidad un copón (que desplazó las columnas de Constantino), y a partir de entonces se hizo muy popular entre los arquitectos de iglesias barrocas y rococó, sobre todo en latín. América, donde se usaban con mucha frecuencia, especialmente a pequeña escala, ya que son fáciles de producir en madera girando en un torno (de ahí también la popularidad del estilo para husillos en muebles y escaleras).

Cariátide

Una cariátide es una figura femenina esculpida que actúa como soporte arquitectónico en lugar de una columna o pilar que sostiene un entablamento sobre su cabeza. El término griego karyatides significa literalmente "doncellas de Karyai", una antigua ciudad del Peloponeso.

Columnas comprometidas

En arquitectura, una columna acoplada es una columna incrustada en una pared y que sobresale parcialmente de la superficie de la pared, a veces definida como semidesprendida o separada en tres cuartos. Las columnas acopladas rara vez se encuentran en la arquitectura griega clásica, y solo en casos excepcionales, pero en la arquitectura romana existen en abundancia, más comúnmente incrustadas en las paredes de la cella de los edificios pseudoperipteral.

Tumbas de pilares

Las tumbas de pilares son tumbas monumentales, que suelen tener un solo pilar o columna prominente, a menudo de piedra. Varias culturas del mundo incorporaron pilares en las estructuras de las tumbas. En la antigua colonia griega de Lycia en Anatolia, uno de estos edificios se encuentra en la tumba de Xanthos. En la ciudad de Hannassa, en el sur de Somalia, también se han encontrado ruinas de casas con arcos y patios junto con otras tumbas de pilares, incluida una rara tumba octogonal.

Galería

• Diferentes columnas
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  pilares decorados. Mezquita. Kashgar

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  El Gran Hipostyle Hall de Karnak (Egipto)

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  Columnas encontradas en el Templo de Apolo en Delphi

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  Rococo detalla una columna de la Iglesia de San Pedro (Mainz, Alemania)

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  A la derecha, dos de las columnas Salomón trajeron a Roma por Constantino, en su ubicación actual en un muelle en la Basílica de San Pedro (Roma). En primer plano a la izquierda forma parte del Baldachin de Bernini, inspirado en las columnas originales.

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  Capital iónico

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  Las columnas toscanas se pueden ver en la Universidad de Virginia

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  Iglesia de San Prospero (Reggio Emilia, Italia)

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  Construcción de la Columna de Sigismund en Varsovia, detalle del grabado de 1646.

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  Estos están compuestos de segmentos apilados y terminados en el estilo corintio, en el Templo de Bel (Siria)

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  Los pilares de Bankstown Reservoir (Sydney, Australia)

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  Reutilizado columnas romanas y capitales en la Gran Mezquita de Kairouan

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  Columnas engastadas incrustadas en las paredes laterales de la cella de la Maison Carrée en Nîmes (Francia)