L'Arco
Nel periodo medievale, un nuovo impulso fu dato grazie all'architettura bizantina, con lo sviluppo di nuove tipologie (a sesto acuto, inflesso, ad ogiva), ed a quella romanica (che riprese il motivo dell’arco romano a tutto sesto). Poco dopo, l'architettura gotica fece dell'arco il motivo basilare delle tecniche costruttive, spesso con ardite strutture fatte di rampanti ed archi a sesto acuto.
Le molteplici variazioni costruttive avutesi nei secoli successivi hanno condotto l'arco ad assumere varie tipologie, fino alla fine dell'800, quando l'uso dell'arco (inteso come staticamente portante) è stato progressivamente soppiantato dall'utilizzo delle strutture intelaiate (travi e pilastri) in calcestruzzo armato, anche se non è stato assolutamente mai abbandonato, e non è raro, a tutt'oggi, riscontrare moderne strutture archivoltate.
L’arco è costituito da una serie di elementi, ciascuno avente una precisa collocazione e termine tecnico come di seguito precisato:
intradosso: la superficie che limita inferiormente l'arco
estradosso: la superficie che limita superiormente l'arco
spessore: la distanza tra intradosso ed estradosso
larghezza: la distanza tra le fronti
fronti: le due superfici verticali che limitano l'arco anteriormente e posteriormente
piani d'imposta: le superfici da cui ha inizio la costruzione dell'arco
conci di imposta
conci intermedi
conci di controchiave
concio di chiave
piani alle reni: sono i piani inclinati di circa 30° rispetto al piano orizzontale passante per il centro dell'arco (che non necessariamente coincide con il piano d'imposta)
luce (o corda): è la distanza tra i due piedritti. In altre parole è la distanza minima tra i due punti di appoggio dell'arco.
freccia (o saetta, o monta): è la distanza massima tra l’intradosso ed il piano d’imposta dell’arco.
Dal punto di vista statico, l'arco è definito come struttura spingente: i suoi conci sono sollecitati a presso-flessione e quindi, a differenza di una generica struttura trilitica orizzontale che scarica solo verticalmente sui sostegni sottostanti il proprio peso, l’arco scarica invece il proprio peso secondo 2 componenti (verticale ed orizzontale), dando luogo ad una spinta nei confronti dei piedritti, tendendo appunto a farli “aprire” ed a determinare il crollo dell’arco stesso.
Per questo motivo, sovente, nel corso di ristrutturazioni, si ravvisa la necessità di dover eliminare le spinte laterali esercitate dall’arco, munendolo di “catena” (ovvero di un tirante orizzontale posto in corrispondenza del piano d’imposta, adeguatamente “incernierato” su quest'ultimo): in questo modo, la componente orizzontale della spinta viene eliminata, e l’arco funziona come una normale struttura trilitica, scaricando solo verticalmente il suo peso sui piedritti.
Come si è visto, l'arco è definibile come una struttura bidimensionale (ovvero, più precisamente, come una struttura caratterizzata da una modesta importanza dello spessore, ripetto alle altre due componenti della “luce” e della “freccia”).
L'unione di più archi nel senso dello spessore (definito “generatrice”) dà luogo alla struttura tridimensionale della volta, ottenuta geometricamente dalla traslazione o dalla rotazione di archi; di conseguenza, tutti gli elementi già visti per l’arco, si ritrovano nella volta e conservano quindi la stessa denominazione, con l'aggiunta di due elementi distintivi: la citata linea dritta della “generatrice” e la linea curva (profilo dell'arco) della “direttrice”.
Le volte sono sostanzialmente suddivisibili in semplici (quelle costituite da superfici appartenenti ad un unico solido) e composte (quelle costituite da superfici appartenenti a corpi solidi diversi) e, al pari dell'arco, possono essere costruite in vari materiali (pietra da taglio, laterizi, muratura a secco, conglomerato cementizio... ecc).
Tra le volte semplici, troviamo la volta a botte a tutto sesto, la volta policentrica, la volta ellittica, la volta a sesto acuto e la volta a bacino (meglio nota come cupola); tra le volte composte, troviamo la volta a crociera (formata da quattro “unghie”) e la volta a padiglione (formata da quattro “fusi”), entrambe aventi origine dall'intersezione di due volte cilindriche.
Dal punto di vista statico, le volte sono, come gli archi, definite “strutture spingenti”, sebbene il loro comportamento statico sia molto diverso da tipologia a tipologia.
L'impego di acciaio o cemento armato e i continui progressi esecutivi tendono oggi ad eliminare gli enormi costi delle centinature, introducendo il più possibile sistemi di prefabbricazione. P.es., un grande impulso ha avuto la metodologia costruttiva della volta in cemento armato a formazione pneumatica, dove, al posto della centinatura, vien impiegata una cassaforma pneumatica con sovrastante armatura metallica estensibile: sulla cassaforma vien effettuato il getto di cls e viene lentamente “gonfiata” fino all'altezza voluta, dopodichè, a vibrazione del cls effettuata e dopo il relativo avvenuto processo di stagionatura, si procede al disarmo della cassaforma semplicemente sgonfiandola.
Il “sesto” dell'arco è determinato dal rapporto tra 2 volte la freccia e la luce dell’arco. In particolare, se 2f/l=1 si ha l’arco a tutto sesto; se 2f/l<1 si ha l’arco a sesto ribassato; se 2f/l>1 si ha l’arco a sesto acuto.
La tipologia di arco è determinata, inoltre, anche dai centri geometrici di costruzione; fra i numerosissimi tipi di archi, quelli di maggior importanza sono:
-a tutto sesto o pieno centro, quando la sua curva è una semicirconferenza
-a sesto ribassato (a monta depressa)
-policentrico ribassato e policentrico rialzato
-a sesto acuto
-ellittico
-parabolico
-tudor
-fiammeggiante o inflesso
-a ferro di cavallo
-lobato
-rampante, quando appoggia su piani d'imposta di diversa altezza
-zoppo
L'arco può essere costruito nei materiali più vari. Nel corso della storia, sono stati principalmente impiegati la pietra (per la quale occorrono abili scalpellini per la preparazione cuneiforme dei conci e in mattoni. Naturalmente può essere usato anche il cemento armato.
L’esecuzione dell'arco richiede un’opera provvisionale particolarissima: la centina. Con questo nome viene indicato il complesso delle strutture di varia forma e materiale che occorre impostare tra i piedritti. La complessità della centina, tipicamente realizzata in legno o in elementi di ferro, aumenta in proporzione della luce dell’arco.
Una volta eseguita la centinatura, la costruzione dell'arco viene effettuata cominciando simultaneamente dalle due imposte per finire, come ultima operazione, alla chiusura con il concio di chiave, indipendentemente dal materiale impiegato.
Quando l'arco è completo, dopo il tempo necessario alla stagionatura ed assestamento dei materiali, si procede all'operazione delicatissima del disarmo della centina, che deve essere tolta con abbassamenti graduali, uniformi e micrometrici, affinché l'arco entri progressivamente in carico, evitando shock improvvisi che potrebbero criticizzarne la staticità.
La Volta
L'arco è “l'elemento architettonico per eccellenza” che, nel corso dei secoli, ha subito molteplici accorgimenti e miglioramenti, sia dal punto di vista estetico che statico, raggiungendo la sua massima capacità espressiva nel periodo romano.
Come si è visto, l'arco è definibile come una struttura bidimensionale (ovvero, più precisamente, come una struttura caratterizzata da una modesta importanza dello spessore, ripetto alle altre due componenti della “luce” e della “freccia”).
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Nel corso dei secoli, la tecnica costruttiva si affinò con gli egizi, i babilonesi e i greci, che usavano generalmente gli archi nelle costruzioni civili (magazzini, fognature); con gli assiri, a cui si devono i primi palazzi con soffitti a volta; e con gli etruschi, che utilizzavano gli archi soprattutto nei ponti e nelle porte.
Ma il vero e proprio splendore fu raggiunto grazie ai romani, che lo utilizzarono per le costruzioni civili (edifici privati e pubblici, anfiteatri, ecc), per grandiose opere ingegneristiche (si pensi ai maestosi acquedotti), per ragioni simbolico/celebrative (archi di trionfo, atti ad esaltare le vittoriose battaglie dell'imperatore agli occhi della folla: la cerimonia dei trionfi durava pochi giorni, ma l'arco ne prolungava il ricordo nei secoli, insieme all'opera dei poeti e degli storici!) e come punti di riferimento posti all'incrocio di più strade.
Nella preistoria, era in uso un abbozzo di arco, noto come “falso arco” o “arco a mensola”, ottenuto mediante la progressiva sovrapposizione di pietre piatte che, a partire dai due sostegni laterali, venivano appoggiate l’una sopra l’altra tendendo via via a ridurre la distanza intermedia, fino a congiungersi nel centro: si otteneva, così, una struttura “a scalini”, staticamente ben diversa dall'arco (giacchè scaricava il peso sostanzialmente solo verticalmente).
Inoltre, nelle costruzioni moderne, l'utilizzo di volte è, al pari dell'arco, sempre più raro, e, quando avviene, si tende ad usare le volte a spinta eliminata.
Sempre piu' sovente, infine, l'arco e la volta sono solo "decorativi": non assolvono a nessuna struttura portante e sono costituiti da "moduli/conci" di rapido assemblaggio in cartongesso, polistirolo, polistirene o altri materiali "leggeri". Il loro compito è esclusivamente di tipo "falso-emulativo".
L'unione di più archi nel senso dello spessore (definito “generatrice”) dà luogo alla struttura tridimensionale della volta, ottenuta geometricamente dalla traslazione o dalla rotazione di archi; di conseguenza, tutti gli elementi già visti per l’arco, si ritrovano nella volta e conservano quindi la stessa denominazione, con l'aggiunta di due elementi distintivi: la citata linea dritta della “generatrice” e la linea curva (profilo dell'arco) della “direttrice”.
Le volte sono sostanzialmente suddivisibili in semplici (quelle costituite da superfici appartenenti ad un unico solido) e composte (quelle costituite da superfici appartenenti a corpi solidi diversi) e, al pari dell'arco, possono essere costruite in vari materiali (pietra da taglio, laterizi, muratura a secco, conglomerato cementizio... ecc).
Tra le volte semplici, troviamo la volta a botte a tutto sesto, la volta policentrica, la volta ellittica, la volta a sesto acuto e la volta a bacino (meglio nota come cupola); tra le volte composte, troviamo la volta a crociera (formata da quattro “unghie”) e la volta a padiglione (formata da quattro “fusi”), entrambe aventi origine dall'intersezione di due volte cilindriche.
Per ulteriori approfondimenti in merito agli archi, nella fattispecie in muratura, vedi "Giunti, angoli, incroci e posa circolare dei mattoni", disponibile CLICCANDO QUI.
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