Bóveda (arquitectura)

Entre los primeros ejemplos conocidos de bóvedas se encuentra el poblado neolítico de Khirokitia , en Chipre . Datado alrededor del 6000 a . C. , los edificios circulares sostenían bóvedas abovedadas con ménsulas en forma de colmena , construidas con ladrillos de adobe sin cocer, y representan la primera evidencia de asentamientos con un piso superior. Tumbas similares en forma de colmena , llamadas tholoi , existen en Creta y el norte de Irak . Su construcción difiere de la de Khirokitia en que la mayoría parecen estar parcialmente enterradas y cuentan con una entrada tipo dromos .

Sin embargo, la inclusión de las cúpulas representa un sentido más amplio de la palabra bóveda. La distinción entre ambas radica en que una bóveda es esencialmente un arco que se proyecta en la tercera dimensión , mientras que una cúpula es un arco que gira sobre su eje vertical .

Las bóvedas de ladrillo inclinado reciben su nombre por su construcción: los ladrillos se instalan verticalmente (no radialmente) y se inclinan en ángulo. Esto permite que su construcción se complete sin necesidad de encofrado. Se han encontrado ejemplos en excavaciones arqueológicas en Mesopotamia que datan del segundo y tercer milenio a. C., ^{[ 3 ]} que fueron colocadas con mortero de yeso .

Una bóveda de cañón es la forma más simple de bóveda, de sección transversal semicircular, ^{[ 5 ]} y se asemeja a un barril o túnel cortado longitudinalmente por la mitad. El efecto es el de una estructura compuesta por secciones semicirculares o puntiagudas continuas. ^{[ 6 ]}

Los primeros ejemplos conocidos de bóvedas de cañón fueron construidos por los sumerios , posiblemente bajo el zigurat de Nippur en Babilonia , ^{[ 7 ]} que fue construido con ladrillos cocidos cementados con mortero de arcilla . ^{[ 8 ]}

Se cree que las primeras bóvedas de cañón del antiguo Egipto son las de los graneros construidos por el faraón Ramsés II de la XIX dinastía , cuyas ruinas se encuentran detrás del Ramesseum , en Tebas . ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} La luz era de 12 pies (3,7 m) y la parte inferior del arco se construyó en hiladas horizontales, hasta aproximadamente un tercio de la altura, y los anillos superiores se inclinaron hacia atrás en un ligero ángulo, de modo que los ladrillos de cada anillo, colocados horizontalmente, se adhirieron hasta que el anillo se completó, sin que se requiriera ningún tipo de centrado; la bóveda así formada era de sección elíptica, debido al método de su construcción. Se empleó un sistema de construcción similar para la bóveda sobre la gran sala de Ctesifonte , donde el material empleado fueron ladrillos cocidos o tejas de grandes dimensiones, cementados con mortero; pero la luz era de casi 83 pies (25 m) , y el espesor de la bóveda era de casi 5 pies (1,5 m) en la parte superior, habiendo cuatro anillos de ladrillo . ^{[ 12 ]}   

Los palacios asirios utilizaban bóvedas de ladrillos de barro secados al sol para puertas, tumbas subterráneas y desagües. Durante el reinado del rey Senaquerib, se emplearon para construir acueductos, como los de Jerwan . En la ciudad provincial de Dūr-Katlimmu, se utilizaron para crear plataformas abovedadas. Sin embargo, la tradición de su construcción parece haberse transmitido a sus sucesores en Mesopotamia , concretamente a los sasánidas , quienes en sus palacios de Sarvestan y Firouzabad construyeron cúpulas de forma similar a las representadas en las esculturas de Nimrud. La principal diferencia radica en que, construidas con piedra de mampostería y cementadas con mortero, aún existen, aunque probablemente fueron abandonadas tras la invasión islámica del siglo VII. ^{[ 12 ]}

Una bóveda de arista se forma por la intersección de dos bóvedas de cañón en ángulo recto, lo que da como resultado la formación de ángulos o aristas a lo largo de las líneas de transición entre las nervaduras. ^{[ 5 ] [ 13 ]} En estas bahías, los arcos transversales más largos son semicirculares, al igual que los arcos longitudinales más cortos. Las curvaturas de estos arcos delimitadores aparentemente se utilizaron como base para los cimbras de las nervaduras , que se crearon en forma de dos túneles que se cruzan como si cada nervadura fuera un arco proyectado horizontalmente en tres dimensiones. ^{[ 13 ]}

Se cree que el ejemplo más antiguo se encuentra sobre una pequeña sala en Pérgamo , en Asia Menor , pero su primer uso sobre salas de grandes dimensiones se debe a los romanos . Cuando dos bóvedas de cañón semicirculares del mismo diámetro se cruzan, su intersección (una elipse verdadera) se conoce como bóveda de arista , por la cual el empuje de la bóveda se transmite a los muros transversales; si una serie de dos o más bóvedas de cañón se cruzan, el peso se transmite a los pilares en su intersección y el empuje se transmite a los muros transversales exteriores; así, en el depósito romano de Baiae , conocido como Piscina Mirabilis , una serie de cinco naves con bóvedas de cañón semicirculares se cruzan con doce naves transversales, y las bóvedas se apoyan en 48 pilares y gruesos muros exteriores. El ancho de estas naves era de solo unos 13 pies (4,0 m), por lo que no hubo gran dificultad en la construcción de estas bóvedas, pero en las Termas Romanas de Caracalla el tepidarium tenía una luz de 80 pies (24 m) , más del doble que la de una catedral inglesa , por lo que su construcción, tanto desde el punto de vista estático como económico, fue de suma importancia. ^{[ 12 ] [ 14 ]} Las investigaciones de M. Choisy ( L'Art de bâtir chez les Romains ), basadas en un examen minucioso de aquellas porciones de las bóvedas que aún permanecen in situ , han demostrado que, sobre un encofrado relativamente ligero, consistente en cerchas colocadas a unos 10 pies (3,0 m) de distancia y cubiertas con tablones colocados de cercha a cercha, se colocaron –para empezar– dos capas de ladrillo romano (que medían casi 2 pies (0,61 m) cuadrados y 2 pulgadas de espesor); Sobre estas y sobre las cerchas se construyeron anillos transversales de ladrillo con tirantes longitudinales a intervalos; sobre las capas de ladrillo y empotrando los anillos y los tirantes transversales se vertió hormigón en capas horizontales, rellenando los huecos con hormigón macizo, y la superficie se inclinó a ambos lados y se cubrió con un tejado de tejas de poca pendiente colocado directamente sobre el hormigón. Los anillos aliviaron el peso impuesto al cimbra, y las dos capas de ladrillo soportaron el hormigón hasta que fraguó. ^{[ 12 ]}    

Como los muros que sostenían estas bóvedas también estaban construidos de hormigón con algunas hiladas de ladrillo, toda la estructura era homogénea. Uno de los ingredientes importantes del mortero era un depósito volcánico encontrado cerca de Roma, conocido como puzolana , que, una vez fraguado el hormigón, no solo lo hacía tan sólido como la propia roca, sino que, en cierta medida, neutralizaba el empuje de las bóvedas, que formaban estructuras similares a las de una tapa metálica. Sin embargo, los romanos no parecen haber reconocido el valor de esta mezcla de puzolana, pues, por lo demás, previeron ampliamente la necesidad de contrarrestar cualquier empuje mediante la construcción de muros transversales y contrafuertes. En el tepidario de las Termas y en la basílica de Constantino , para que el empuje quedara bien contenido dentro de los muros, la bóveda de cañón principal de la sala se adelantó a cada lado y descansaba sobre columnas exentas, que constituían la principal decoración arquitectónica. En los casos en que las bóvedas transversales que se intersecaban no tenían la misma luz que las de la bóveda principal, los arcos se construían sobre pilotes para que sus intradós tuvieran la misma altura, o bien formaban intersecciones más pequeñas en la parte inferior de la bóveda; en ambos casos, sin embargo, las intersecciones o aristas estaban torcidas, lo que dificultaba mucho la formación de un cimbrado y, además, resultaban de un efecto desagradable: aunque se hizo todo lo posible por disimularlo en la decoración de la bóveda mediante paneles y relieves modelados en estuco . ^{[ 12 ]}

Una bóveda de crucería es aquella en la que todas las aristas están cubiertas por nervaduras o nervaduras diagonales en forma de arcos segmentados. Sus curvaturas están definidas por los arcos que las delimitan. Mientras que los arcos transversales conservan el mismo perfil semicircular que sus contrapartes de bóveda de crucería, los arcos longitudinales son apuntados y ambos arcos tienen sus centros en la línea de imposta . Esto permite que estos últimos se correspondan más estrechamente con las curvaturas de las nervaduras diagonales, produciendo un túnel recto que se extiende de este a oeste. ^{[ 15 ] [ 5 ]}

Se ha hecho referencia a la bóveda de crucería en la arquitectura romana, donde las bóvedas de cañón que se cruzaban no tenían el mismo diámetro. Su construcción debió ser siempre algo difícil, pero cuando la bóveda de cañón se extendía sobre la nave del coro y se cruzaba (como en St Bartholomew-the-Great en Smithfield, Londres ) mediante semiconos en lugar de cilindros, la dificultad aumentaba y las aristas se volvían más complejas. Esto parece haber llevado a un cambio de sistema y a la introducción de un nuevo elemento que revolucionó por completo la construcción de la bóveda. Hasta entonces, los elementos que se cruzaban eran superficies geométricas, cuyas intersecciones eran las aristas diagonales, de forma elíptica, generalmente de construcción débil y a menudo torsionadas. El constructor medieval invirtió el proceso y colocó primero las nervaduras diagonales, que se utilizaban como centros permanentes, y sobre estas construyó su bóveda o entramado, que a partir de entonces tomó su forma de las nervaduras. En lugar de la curva elíptica que se obtenía al unir dos bóvedas de cañón semicirculares, o cilindros, empleó el arco semicircular para las nervaduras diagonales; sin embargo, esto elevó el centro de la bóveda cuadrada por encima del nivel de los arcos transversales y de las nervaduras de la pared, dando así la apariencia de una cúpula, como se puede apreciar en la nave de Sant'Ambrogio, en Florencia . Para solucionar esto, en un principio se pusieron pilares a las nervaduras transversales y de la pared, o se elevó la parte superior de sus arcos, como en la Abadía de los Hombres de Caen y en la Abadía de Lessay , en Normandía . El problema se resolvió finalmente con la introducción del arco apuntado para las nervaduras transversales y de la pared; el arco apuntado se conocía y utilizaba desde hacía tiempo debido a su mayor resistencia y al menor empuje que ejercía sobre los muros. Cuando se empleaba para las nervaduras de una bóveda, por estrecha que fuera la luz, mediante la adopción de un arco apuntado, su vértice podía ajustarse a la altura de la nervadura diagonal; y, además, cuando se utilizaba para las nervaduras de la bóveda anular , como en la nave que rodea el extremo absidal del coro, no era necesario que las medias nervaduras del lado exterior estuvieran en el mismo plano que las del lado interior; pues cuando las nervaduras opuestas se encontraban en el centro de la bóveda anular, el empuje se transmitía por igual de una a otra, y al tratarse ya de un arco partido, el cambio de dirección no era perceptible. ^{[ 16 ]}

La primera introducción del arco apuntado de nervadura tuvo lugar en la catedral de Cefalú y precedió a la abadía de Saint-Denis . Si bien el arco apuntado de nervadura se considera a menudo un identificador de la arquitectura gótica, Cefalú es una catedral románica cuyos canteros experimentaron con la posibilidad de arcos de nervadura góticos antes de que fuera ampliamente adoptado por la arquitectura eclesiástica occidental. ^{[ 17 ]} Además de la catedral de Cefalú, la introducción del arco apuntado de nervadura parece haber tenido lugar en las naves laterales del coro de la abadía de Saint-Denis, cerca de París , construida por el abad Suger en 1135. Fue en la iglesia de Vézelay (1140) donde se extendió al tramo cuadrado del pórtico . Como se ha señalado, las naves laterales ya estaban cubiertas con bóvedas de crucería en las primeras iglesias cristianas, siendo el único avance realizado en los desarrollos posteriores la introducción de nervaduras transversales que dividían los tramos en compartimentos cuadrados. En el siglo XII ^{[ 18 ]} se hicieron los primeros intentos de abovedar las naves, que tenían el doble de ancho que las naves laterales, por lo que se hizo necesario incluir dos tramos de las naves laterales para formar un tramo rectangular en la nave (aunque esto a menudo se confunde con un cuadrado). ^{[ 15 ]} En consecuencia, cada pilar alterno no tenía ninguna función, en lo que respecta al soporte de la bóveda de la nave, y esto parece haber sugerido una alternativa para proporcionar una nervadura suplementaria a través de la iglesia y entre las nervaduras transversales. Esto dio como resultado lo que se conoce como una bóveda sexpartita o de seis celdas , de la cual uno de los primeros ejemplos se encuentra en la Abbaye-aux-Hommes en Caen . Esta iglesia, construida por Guillermo el Conquistador, fue construida originalmente para soportar solo un techo de madera, pero casi un siglo después la parte superior de los muros de la nave fue parcialmente reconstruida, para que pudiera ser cubierta con una bóveda. Sin embargo, el inmenso tamaño de la bóveda cuadrada sobre la nave requirió algún soporte adicional, por lo que se colocó una nervadura intermedia a través de la iglesia, dividiendo el compartimento cuadrado en seis celdas, y llamada bóveda sexpartita. Sin embargo, la nervadura intermedia tenía la desventaja de oscurecer parcialmente un lado de las ventanas del claristorio , y ejercía pesos desiguales sobre los pilares alternos, de modo que en la catedral de Soissons (1205) una bóveda cuatripartita oSe introdujo la bóveda de cuatro celdas, cuyo ancho era la mitad de la longitud de la nave, correspondiendo así con los pilares de las naves laterales. Existen algunas excepciones, como en Sant'Ambrogio, Milán, y San Michele, Pavía (la bóveda original), y en las catedrales de Speyer , Maguncia y Worms , donde las bóvedas cuatripartitas son casi cuadradas, siendo los pilares intermedios de las naves laterales de dimensiones mucho menores. En Inglaterra, existen bóvedas sexpartitas en Canterbury (1175) (diseñada por Guillermo de Sens ), Rochester (1200), Lincoln (1215), Durham ( transepto este ) y la capilla de Santa Fe , en la Abadía de Westminster . ^{[ 16 ]}

En la etapa inicial de la bóveda de crucería, las costillas arqueadas consistían en dovelas independientes o separadas hasta el arranque; sin embargo, la dificultad de trabajar las costillas por separado llevó a otros dos cambios importantes: (1) la parte inferior de la diagonal transversal y las costillas de la pared se trabajaban todas a partir de una sola piedra; y (2) la horizontal inferior, constituyendo lo que se conoce como tas-de-charge o arranque sólido . El tas-de-charge, o arranque sólido, tenía dos ventajas: (1) permitía que las hiladas de piedra fueran rectas a través de la pared, para unir todo mucho mejor; y (2) disminuía la luz de la bóveda, que entonces requería un centrado de dimensiones más pequeñas. Tan pronto como se completaban las costillas, el alma o capa de piedra de la bóveda se colocaba sobre ellas. En algunas obras inglesas, cada hilada de piedra tenía una altura uniforme de un lado al otro; pero, como la nervadura diagonal era más larga que la nervadura transversal o la de la pared, las hiladas se inclinaban hacia la primera, y en el vértice de la bóveda se cortaban para que encajaran entre sí. En el período gótico inglés temprano, como consecuencia de la gran luz de la bóveda y la muy leve elevación o curvatura del alma, se pensó mejor simplificar la construcción del alma introduciendo nervaduras intermedias entre la nervadura de la pared y la nervadura diagonal y entre la diagonal y las nervaduras transversales; y para contrarrestar el empuje de estas nervaduras intermedias se requería una nervadura de cumbrera, y la prolongación de esta nervadura hasta la nervadura de la pared ocultaba la unión del alma en la cima, que no siempre era muy estética, y constituía la nervadura de cumbrera. En Francia, en cambio, las hiladas del alma siempre se colocaban horizontalmente, y por lo tanto son de altura desigual, aumentando hacia la nervadura diagonal. A cada hilada también se le daba una ligera elevación en el centro, para aumentar su resistencia; Esto permitió a los canteros franceses prescindir de la nervadura intermedia, que no introdujeron hasta el siglo XV, y entonces más como elemento decorativo que constructivo, ya que la forma abovedada de la bóveda francesa hacía innecesaria la nervadura de cumbrera, que, con pocas excepciones, solo existe en Inglaterra. Tanto en la bóveda inglesa como en la francesa, rara vez se requería el apuntalamiento para la construcción de la bóveda, utilizándose una plantilla (Fr. cerce ) para sostener las piedras de cada anillo hasta su finalización. En Italia, Alemania y España se adoptó el método francés de construcción de la bóveda, con hiladas horizontales y forma abovedada. A veces, en el caso de compartimentos relativamente estrechos, y más especialmente en claristorios , la nervadura de la pared se sostenía, lo que provocaba una torsión peculiar de la bóveda, donde el arranque de la nervadura de la pared se encuentra en K: a estas superficies torsionadas se les denomina bóveda de arado . ^{[ 19 ]}

Uno de los primeros ejemplos de la introducción de la nervadura intermedia se encuentra en la nave de la Catedral de Lincoln , donde la nervadura de la cumbrera no se extiende hasta la nervadura de la pared. Sin embargo, pronto se descubrió que la construcción de la celosía se facilitaba enormemente con nervaduras adicionales, y en consecuencia, hubo una tendencia a aumentar su número, de modo que en la nave de la Catedral de Exeter se dispusieron tres nervaduras intermedias entre la nervadura de la pared y la nervadura diagonal. Para disimular la unión de las distintas nervaduras, sus intersecciones se ornamentaron con florones ricamente tallados, y esta práctica aumentó con la introducción de otra nervadura corta, conocida como lierne, término que en Francia se da a la nervadura de la cumbrera. Las nervaduras lierne son nervaduras cortas que cruzan entre las nervaduras principales y se empleaban principalmente como elementos decorativos, como, por ejemplo, en la Liebfrauenkirche (1482) de Mühlacker , Alemania. Uno de los mejores ejemplos de nervaduras lierne se encuentra en la bóveda del ventanal de Crosby Hall, Londres . La tendencia a aumentar el número de nervaduras dio lugar a resultados singulares en algunos casos, como en el coro de la catedral de Gloucester , donde las nervaduras diagonales ordinarias se convierten en meras molduras ornamentales en la superficie de una bóveda de cañón apuntada intersectada, y de nuevo en los claustros, donde la introducción de la bóveda de abanico , formando un conoide de lados cóncavos , retomó los principios de la bóveda geométrica romana. Esto se muestra además en la construcción de estas bóvedas de abanico, pues aunque en los primeros ejemplos cada una de las nervaduras sobre el tas-de-charge era un elemento independiente, con el tiempo se comprobó que era más fácil tallarlas, junto con la nervadura, en la piedra maciza, de modo que la nervadura y la nervadura eran puramente decorativas y no tenían funciones constructivas ni independientes. ^{[ 20 ]}

Esta forma de bóveda se encuentra en el gótico tardío inglés, en el que la bóveda se construye como una sola superficie de piedras labradas, con las nervaduras que irradian desde el punto de arranque asemejándose a un abanico, y el cono resultante forma una red ornamental de tracería ciega. ^{[ 13 ] [ 5 ]}

La bóveda de abanico parece haber tenido su origen en el uso de centrados de una sola curva para todas las nervaduras, en lugar de centrados separados para las nervaduras transversales, diagonales e intermedias; también se vio facilitada por la introducción del arco de cuatro centros, ya que la parte inferior del arco formaba parte del abanico o conoide, y la parte superior podía extenderse a voluntad con un radio mayor a lo largo de la bóveda. Estas nervaduras a menudo se tallaban en las mismas piedras que las almas, y toda la bóveda se trataba como una sola superficie articulada cubierta de tracería entrelazada. ^{[ 21 ]}

El ejemplo más antiguo es quizás el paseo este del claustro de Gloucester , cuya superficie consiste en paneles de piedra intrincadamente decorados que forman estructuras cónicas que se elevan desde los arranques de la bóveda. ^{[ 21 ] [ 22 ]} En ejemplos posteriores, como en la Capilla del King's College de Cambridge, debido a las grandes dimensiones de la bóveda, se consideró necesario introducir nervaduras transversales, que se requerían para proporcionar mayor resistencia. Se encuentran nervaduras transversales similares en la capilla de Enrique VII y en la Divinity School de Oxford , donde se presentó un nuevo desarrollo. Uno de los defectos de la bóveda de abanico de Gloucester es la apariencia que da de estar medio hundida en el muro; para remediar esto, en los dos edificios citados, el conoide completo se separa y se trata como un colgante . ^{[ 20 ]}

El siglo XX fue testigo de grandes avances en el diseño de hormigón armado . La aparición de la construcción en cáscara y una mejor comprensión matemática de los paraboloides hiperbólicos permitieron construir bóvedas muy delgadas y resistentes con formas nunca antes vistas. Las bóvedas de la Iglesia de San Sava están hechas de cajas de hormigón prefabricadas. Se construyeron en el suelo y se elevaron hasta 40 metros mediante cadenas.

Cuando este tipo de estructuras son construidas por plantas o árboles, ya sea de forma artificial o cultivadas intencionadamente por el ser humano, se denominan túneles de árboles .

• Copplestone, Trewin. (ed). (1963). Arquitectura mundial: una historia ilustrada. Hamlyn, Londres.
• Este artículo incorpora texto de una publicación que ahora es de dominio público : Spiers, R. Phené (1911). " Vault ". En Chisholm, Hugh (ed.). Encyclopædia Britannica . Vol. 27 (11.ª ed.). Cambridge University Press. pp. 956–961 .