Arco (architettura)
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«L’arco non dorme mai.»
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(Antico proverbio arabo)
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L'arco, in architettura, è un elemento strutturale a forma curva che si appoggia su due piedritti e tipicamente (ma non necessariamente) è sospeso su uno spazio vuoto. È costituito normalmenete da conci, cioè pietre tagliate, o da laterizio, i cui giunti sono disposti in maniera radiale verso un ipotetico centro: per questo hanno forma trapeziodale e sono più propriamente detti cunei, mentre nel caso di una forma rettangolare hanno bisogno di essere uniti da malta che riempia gli interstizi; essenzialmente l'arco con cunei non ha bisogno di essere sostenuto da malta, stando perfettamente in piedi anche a secco, grazie allle spinte di contrasto che si annullano tra concio e concio. Il cuneo fondamentale che chiude l'arco e mette in atto le spinte di contrasto è quello centrale: la chiave d'arco, o più comunemente detta chiave di volta.
L'arco è una struttura bidimensionale e viene spesso utilizzato per sovrastare aperture. Per costruire un'arco si ricorre tradizionalmente a una particolare impalcatura lignea, chiamata centina.
L'arco è anche alla base di strutture tridimensionali come la volta, che è ottenuta geometricamente dalla traslazione o dalla rotazione di archi. Nel caso di volte complesse come le volte a crociera gli archi costitutivi vengono distinti in base alla loro posizione (archi trasversali, longitudinali, ecc).
Indice |
[modifica] Nomenclatura dell'arco
- Piedritto o spalla (4): è il sostegno generico sul quale si appoggia un arco (può essere una colonna, un pilastro...)
- Cuneo (2): ciascuna pietra dell'arco tagliata a forma trapezoidale
- Chiave d'arco (1): il cuneo centrale alla sommità dell'arco
- Linea o piano d'imposta: la retta che unisce i due punti dove inizia l'arco e finiscono i piedritti; è una linea sempre orizzonatale, per cui nel caso di arco asimmetrico (con piedritti di diversa altezza) esistono due diverse linee d'imposta.
- Archivolto (o fronte): la faccia dell'arco; può essere formata da una o più ghiere.
- Intradosso (5): la superficie inferiore dell'arco
- Linea di intradosso: la linea curva che delimita l'archivolto inferiormente
- Estradosso (3): la superficie esteriore dell'arco (di solito nascosta)
- Linea di estradosso: la linea che delimita l'archivolto superiormente (a differenza della linea d'intradosso puù anche non essere curva, per es. poligonale, a gradoni, sfaccettata, ecc..)
- Luce (o corda) (7): è la distanza tra i due piedritti; tranne che nel caso di arco asimmetrico, si misura sulla linea d'imposta.
- Freccia (o saetta, o monta) (6): è la distanza massima tra l'intradosso e la linea d'imposta dell'arco.
- Spessore: la distanza tra le linee di intradosso ed estradosso
- Larghezza: la profondità dell'intradosso
- Sesto: è il rapporto tra la freccia e la semicorda. Quando questo è uguale a uno, l'arco viene detto a tutto sesto o a pieno centro, quando è maggiore di uno, l'arco si dice a sesto acuto, quando è minore di uno l'arco si dice a sesto scemo o ribassato
- Reni o fianchi: zone disposte al di sopra del piano d'imposta a circa 30° dalla parallela alla linea d'imposta passante per il centro dell'arco (se tale retta non coincide con la linea d'importa stessa); sono le parti più deboli di un'arco, dove è più facile avere fratture in caso di cedimento del materiale.
- Rinfianco: struttura muraria che circonda l'arco e ne sostiene le spinte laterali.
[modifica] Proprietà statiche
Da un punto di vista costruttivo l'arco svolge la stessa funzione dell'architrave, ma con un diverso funzionamento statico. Mentre infatti l'architrave è una struttura non spingente (che scarica cioè il peso solo in verticale), l'arco è una delle più tipiche strutture spingenti, perchè genera spinte laterali, quindi anche orizzontali. Questo ha come vantaggio un più efficiente scarico della compressione dovuta al peso, permettendo l'apertura di luci molto più ampie, mentre ha come svantaggio una costruzione più complessa e la necessità di predisporre metodi per controbilanciare le spinte laterali.
Per reindirizzare le spinte laterali verso il basso si devono predisporre strutture che generino forze di controspinta o di trazione. Tra le strutture di controspinta esistono due tipologie principali:
- Strutture di sostegno laterale, che possono essere a loro volta strutture spingenti: frazionano gradualmente le spinte orizzontali fino ad annullarle (come contrafforti, archi rampanti o anche una solida cortina muraria - detta rinfianco - che assorbale spinte);
- Strutture di sostegno verticale, che apportano pesi mirati al di sopra dei sostegni oltre il punto di appoggio dell'arco, rafforzando i sostegni laterali e impedendogli di piegarsi verso l'esterno, quindi forzando le spinte laterali a indirizzarsi subito verso il basso (pinnacoli)
Le strutture di trazione sono essenzialmente dei tiranti ancorati saldamente ai punti di appoggio che bilanciano le spinte verso l'esterno con una trazione verso l'interno: sono tipici dei loggiati rinascimentali, soprattutto in area toscana.
[modifica] Arco armato
La tecnica dell'arco armato a cavi post tesati, e' una procedura innovativa che consente il ripristino e il consolidamento di vecchi manufatti esistenti, aumentando fino ad un fattore 3 il massimo carico di punta sopportabile dalla struttura.
Questa nuova procedura sostituisce la vecchia prassi della posa di calcestruzzo armato all'estradosso con in piu' il pregio della reversibilita, della durata e del migliore risultato sismico complessivo.
Attraverso la posa di cavi in inox sull'estradosso, stabilmente ancorati nei piedritti ai lati dell'arco,(le pile nel caso di un ponte), successivamente messi in tensione con dei tenditori, si impedisce la formazione di uno dei due tipi di cerniere possibili nella struttura impedendone il collasso. Con l'applicazione delle forze dovute ai cavi tesati all'estradosso si ha un aumento delle tensioni tra le sezioni, ma si ricentra la curva delle pressioni ottenendo la stabilita' della struttura.
[modifica] Storia
Anche se è impossibile datare esattamente l'anno di nascita dell'arco, si può affermare che il primo esempio di struttura semicircolare è non l'arco, bensì la volta: i primi resti di strutture che utilizzano la struttura ad arco sono le volte a corsi inclinati (volta nubiana) realizzate in Mesopotamia e Basso Egitto fra il IV e III millennio a.C.
Probabilmente si arrivò al concetto di arco (in cui i singoli conci lavorano a compressione e, tra loro, si serrano per attrito) passando attraverso le strutture cosiddette a "falso arco". Sono queste le strutture a capanna, formate da due semplici elementi inclinati l'uno contro l'altro. Il concetto di coprire una luce con dei conci, e non con un unico elemento (l'architrave), si ampliò con le strutture a conci orizzontali sovrapposti che vanno via via a stringere verso l'alto (esempio tipico di quest'altro falso arco è la Porta dei Leoni a Micene e anche altre strutture minoiche). Tuttavia, queste strutture non lavorano come un arco e non possono essere definite tali: sono ad ogni modo state importanti come tappa tecnica verso la definizione chiara del concetto di arco.
L'archeologo C.L. Woolley afferma che fu un arco a tutto sesto il primo arco costruito nella storia dell'Umanità. In "The excavation of Ur" afferma di aver individuato nel piccolo arco semicircolare di E Dublal-Mah, presso Ur, il primo esempio di struttura ad arco utilizzato nella facciata di un edificio e fuori terra. Tuttavia l'esempio riconosciuto da Woolley risale al 1400 a.C. e l'arco era già da secoli utilizzato per coprire i canali di scolo e i condotti sotterranei nella stessa regione mesopotamica.
L'arco ebbe scarsissimo utilizzo nell'arte greca (unico esemplare di struttura monumentale sono due piccoli archi, o meglio volticciole nel basamento del tempio di Apollo a Didyme), mentre fu impiegato in Italia inizialmente dagli etruschi e soprattutto nell'arte romana. L'arco rialzato fu una caratteristica peculiare dell'[arte moresca]]. L'arco romano a tutto sesto fu utilizzato in tutta l'architettura tardo-romana e romanica, esempi di arco si trovano però anche nell'architettura paleocristiana, anche se non ne era un elemento determinante e distintivo come nel romanico. Larga diffusione nel gotico ebbe l'arco a sesto acuto. Nell' arte moderna, l' arco "parabolico", già usato nelle arcate di alcuni ponti più antichi, è stato introdotto per coprire aperture da Antoni Gaudì nelle sue opere a Barcellona ha rappresentato l'ultima innovazione di uno degli elementi architettonici più antichi.
[modifica] Tipologie
Gli archi possono essere di vari tipi, a seconda della forma geometrica e della funzione:
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[modifica] Arco a tutto sesto
L'arco a tutto sesto (sesto è l'antico nome del compasso )è un tipo di arco contraddistinto da una volta a semicerchio. È detto anche arco a pieno centro. È la tipologia più semplice di arco e prevede che il centro verso il quale convergono i giunti si trovi sulla linea d'importa, cioè su quella linea che unisce i punti dove finiscono i sostegni e inizia l'arco.
L'utilizzo sistematico dell'arco a tutto sesto (e dell'arco in generale) si deve ai Romani, che lo utilizzarono prevalentemente in funzione della praticità piuttosto che dell'estetica, pur senza escluderla L'uso maggiore degli archi in successione ci fu nella costruzione degli acquedotti.
L'arco venne utilizzato dagli architetti romani per marcare significativamente il ritmo degli edifici, inventando il motivo, poi divenuto simbolo dell'architettura rinascimentale, dell'arco inserito all'interno del sistema pilastro-trabeazione. Esempi importanti di questa invenzione architettonica si hanno nel Tabularium di Silla e nel Colosseo a Roma. Tale invenzione formale, comunque, ha probabilmente un origine prettamente strutturale: lavorando principalmente con il laterizio, la costruzione di archi era più economica rispetto al sistema trilitico, poiché un'architrave ha bisogno di una grosso monolite.
Per tutto il periodo classico, l'arco non ha mai "poggiato" su di una colonna, perché era considerata una violazione dell'estetica dell'arco stesso e uno svilimento del ruolo della colonna, che doveva terminare sempre con la trabeazione. Tuttavia, già nel periodo paleocristiano, si cominciarono a vedere archi impostati direttamente sui capitelli delle colonne: questo perché, crollato l'impero, crollò in parte anche la sensibilità geometrica dello stile classico. Uno dei primi esempi di archi impostati sui capitelli delle colonne si ha a Roma, nella basilica di Santa Sabina.
L'arco a tutto sesto è anche un elemento caratterizzante dell'architettura romanica durante il medioevo e fu utilizzato principalmente con funzione estetica, oltre che per separare le navate degli edifici religiosi, per portali, archi trionfali (L'arco che sottolinea lo sbocco della navata centrale nella crociera), chiostri e le successioni di archetti a tutto sesto sotto i cornicioni tipiche del romanico lombardo .
La valenza estetica dell'arco a tutto sesto unito alla grammatica del sistema trilitico greco fu recuperata in toto dal Rinascimento italiano (in particolare da Filippo Brunelleschi, tra i primi), che seppe ulteriormente innovare ed evolvere il ruolo architettonico della forma dell'arco.
[modifica] Arco a sesto acuto
L'arco a sesto acuto è un un arco bicentrico che contempli arcate appartenenti a circonferenze con raggio maggiore o uguale alla base dell'arco stesso.
L'uso di archi a sesto acuto è tipico dell'architettura gotica e permette rispetto all'arcoa tutto sesto, a parità di lunghezza della corda, di avere un'apertura più alta e slanciata. Grazie all'uso dell'arco a tutto sesto e delle volte a crociera le fisionomie degli edifici divennero proiettate tutte verso l'alto, in particolare nelle famose cattedrali di quel periodo. La maggiore verticalità generava un maggiore peso e maggiori spinte sia verticali che laterali, per questo vennero ampiamente usati in quel periodo elementi di controspinta quali archi rampanti e pinnacoli.
[modifica] Arco ribassato
Un arco si dice ribassato o scemo quando il rapporto fra la freccia ed il raggio è inferiore ad 1, ovvero quando il centrro verso il quale tendono i giunti dei cunei si trova più in basso della linea d'imposta. È un tipo di arco più economico e meno impegnativo; a parità di larghezza della luce l'arco ribassato genera un'apertura più bassa. La sua principale applicazione si ha nella costruzione di ponti, per esempio nella ricostruzione nel XIV secolo del Ponte Vecchio di Firenze in cui per la prima volta si impiegò questo tipo di arco per diminuire il numero di valichi del ponte e conseguentemente l'ingombro del letto del fiume in caso di piena. Non mancano però esempi di archi ribassati inseriti nella muratura di edifici soprattutto medievali, con estradosso e intradosso nascosti, usati come rinforzi della superficie muraria, soprattutto al di sopra di aperture (sebbene le aperture stesse presentino magari un'architrave, o un doppio arco).
[modifica] Arco rialzato
Un arco si dice rialzato quando il centro verso il quale tendono i giunti si trova al di sopra della linea d'imposta. È un tipo di arco molto che dà un effetto ancora più scenografico degli altri tipi, ma è anche il più debole staticamente, perché i reni o fianchi (la parte più debole) si trovano più o meno all'altezza del diametro del cerchio, il quale sporge oltre i piedritti e non è da questi sostenuto. L'arco rialzato è tipico dell'architettura moresca.
[modifica] Altri tipi di arco
- Arco policentrico: è un tipo di arco in cui sono presenti due o più curve diverse nell'intradosso, che fanno riferimenti a centri diversi. L'esempio più tipico è l'arco a tutto sesto.
- Arco asimmetrico: con due linee d'imposta, ovvero con piedritti ad altezze diverse; è il caso dell'arco rampante.
- Arco ellettico: nel quale la linea d'intradosso disegna un'ellissi
- Arco parabolico: nel quale la linea d'intradosso disegna una parabola; è detto anche in periodo più antichi arco di catenaria perché la sua curva ricorda quella di una lunga catena tenuta a due estremità e lasciata pendere.
- Finto arco: si tratta di lunghe pietre appoggiate orizzontalemente l'una sull'altra e tagliate in modo da creare un'apertura corvilinea; ha la forma dell'arco ma non ha nessuna delle caratteristiche statiche dell'arco.
- Piattabanda: è una sezione rettangolare di un arco; non è un arco perché non ha un andamento curvilineo, anzi assomiglia più a un'architrave, ma ha le stesse proprietà dell'arco: giunti concentrici, spinte laterali, eccetera.
[modifica] Voci correlate
[modifica] Collegamenti esterni
- Arco Armato, Esempi di consolidamenti effettuati con la tecnica dell'Arco Armato.
[modifica] Altri progetti
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