Bóveda de cañón

Una bóveda de cañón , también conocida como bóveda de túnel , bóveda de vagón o bóveda de cabeza de vagón , es un elemento arquitectónico formado por la extrusión de una sola curva (o un par de curvas, en el caso de una bóveda de cañón apuntada) a lo largo de una distancia determinada. Las curvas suelen ser de forma circular, lo que confiere una apariencia semicilíndrica al diseño general. La bóveda de cañón es la forma más simple de bóveda : en esencia, una serie de arcos colocados uno al lado del otro (es decir, uno tras otro). Es una forma de techo de cañón .

Como en todas las construcciones basadas en arcos , se genera un empuje hacia afuera contra los muros debajo de una bóveda de cañón. Existen varios mecanismos para absorber este empuje. Uno es hacer los muros extremadamente gruesos y fuertes; este es un método primitivo y a veces inaceptable. Un método más elegante es construir dos o más bóvedas paralelas entre sí; las fuerzas de sus empujes hacia afuera se neutralizarán entre sí. Este método se usaba con mayor frecuencia en la construcción de iglesias, donde varias naves abovedadas discurrían paralelas a lo largo del edificio. Sin embargo, los muros exteriores de la bóveda más externa aún tendrían que ser bastante fuertes o reforzados con contrafuertes . El tercer y más elegante mecanismo para resistir el empuje lateral era crear una intersección de dos bóvedas de cañón en ángulo recto, formando así una bóveda de arista .

Las bóvedas de cañón se conocen desde el antiguo Irán ( Elam ), la civilización del valle del Indo en la India y el antiguo Egipto , y se utilizaron ampliamente en la arquitectura romana . También se emplearon para reemplazar la Cloaca Máxima con un sistema de alcantarillado subterráneo. Otros diseños primitivos de bóvedas de cañón se encuentran en el norte de Europa , Turquía , Marruecos y otras regiones. En la Europa medieval , la bóveda de cañón fue un elemento importante de la construcción en piedra en monasterios , castillos , casas-torre y otras estructuras. Este tipo de diseño se observa en sótanos , criptas , largos pasillos , claustros e incluso grandes salones .

Las bóvedas de cañón eran conocidas y utilizadas por civilizaciones antiguas, como 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 ellas. La técnica probablemente evolucionó por la necesidad de cubrir edificios con elementos de mampostería, como ladrillos o bloques de piedra, en áreas donde la madera era escasa. El ejemplo más antiguo conocido de una bóveda es una bóveda de túnel encontrada bajo el zigurat sumerio de Nippur en 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 Dendera , alrededor del 3500 a. C., en la era predinástica . Estas fueron construidas con ladrillos secados al sol en tres anillos sobre pasajes que descendían a tumbas con una luz de solo dos metros. ^{[ 1 ]} En estos primeros casos, la bóveda de cañón se usaba principalmente para estructuras subterráneas como desagües y alcantarillas , aunque varios edificios del gran palacio - templo funerario del Egipto tardío de Ramesseum también fueron abovedados de esta manera. ^{[ 2 ]} 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 .

Se ha observado el techo abovedado de una cámara funeraria temprana de Harappa en Rakhigarhi . ^{[ 3 ]} SR Rao informa del techo abovedado de una pequeña cámara en una casa de Lothal . ^{[ 4 ]} También se utilizaron bóvedas de cañón en el cementerio de Harappa tardío de la cultura H, datado entre 1900 a. C. y 1300 a. C., que formaban el techo del horno de metalurgia; el descubrimiento fue realizado por Vats en 1940 durante una excavación en Harappa . ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

Es muy probable que los antiguos romanos heredaran su conocimiento de las bóvedas de cañón de los etruscos y del Cercano Oriente. Los persas y los romanos fueron los primeros en utilizar este método de construcción de forma extensiva en proyectos de gran envergadura y probablemente fueron los primeros en utilizar andamios para facilitar la construcción de bóvedas con anchuras mayores que las vistas hasta entonces. Sin embargo, los constructores romanos comenzaron gradualmente a preferir el uso de la bóveda de arista ; aunque más compleja de erigir, este tipo de bóveda no requería muros pesados ​​y gruesos para su soporte (véase más abajo), lo que permitía la construcción de edificios más espaciosos con mayores aberturas y mucha más luz en el interior, como las termas .

Tras la caída del Imperio Romano , durante varios siglos se construyeron pocos edificios lo suficientemente grandes como para requerir bóvedas de gran tamaño. A principios del período románico , se observó un retorno 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 por encima por una enorme 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 prácticamente desapareció en la construcción de las grandes catedrales góticas; al principio se utilizaron principalmente bóvedas de arista reforzadas con nervaduras de piedra, y posteriormente se desarrollaron diversos tipos de bóvedas medievales espectaculares, ornamentadas y complejas. Sin embargo, con la llegada del Renacimiento y el estilo barroco , y el renovado 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 de Sant'Andrea di Mantua 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 abarca la nave de 27 m (89 pies) de ancho. ^{[ 8 ]}  

Con un diseño de bóveda de cañón, los vectores de presión generan una fuerza descendente en la clave, mientras que las partes inferiores de los arcos soportan una fuerza lateral que empuja hacia afuera. ^{[ 9 ]} Como resultado, este tipo de diseño es propenso a fallar a menos que los lados estén anclados o reforzados con contrafuertes a elementos constructivos muy pesados ​​o a terraplenes sustanciales. Por ejemplo, en el Castillo de Muchalls en Escocia , los muros adyacentes a las cámaras con bóveda de cañón tienen hasta 4,6 m (15 pies) de espesor, lo que proporciona la resistencia de refuerzo necesaria para asegurar el diseño curvo.  

La dificultad inherente de iluminar adecuadamente las estructuras con bóveda de cañón ha sido ampliamente reconocida. ^{[ 10 ]} El problema intrínseco de ingeniería radica en la necesidad de evitar perforaciones en las bóvedas de cañón de piedra. Dichas aberturas podrían comprometer la integridad de todo el sistema de arcos. Por lo tanto, los constructores medievales románicos tuvieron que recurrir a técnicas como ventanas pequeñas, grandes contrafuertes u otras formas de arriostramiento interior de los muros para lograr la iluminación deseada. En muchos monasterios, una solución natural fueron los claustros, que podían tener una construcción con bóveda de cañón alta y un patio abierto para permitir una iluminación abundante.

Desde 1996, los ingenieros estructurales han aplicado la mecánica newtoniana para calcular las cargas de tensión numéricas en bóvedas de cañón de piedra antiguas. ^{[ 11 ]} Estos análisis han utilizado típicamente 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 los complejos estados de tensión de membrana y flexión inextensible" involucrados.

En comparación con otras técnicas de bóveda, la bóveda de cañón es inherentemente un diseño más débil que la bóveda de arista, más compleja . La estructura de la bóveda de cañón debe apoyarse en muros largos, lo que genera una tensión lateral menos estable, mientras que el diseño de la bóveda de arista puede dirigir las tensiones casi exclusivamente en sentido vertical hacia los vértices. ^{[ 12 ]}

• Palacio de Ardeshir , Irán , provincia de Fars
• Qal'eh Dokhtar , Irán, Firuzabad, Fars
• Palacio Sarvestan , Irán, Sarvestan
• Bishapur , Irán, Kazerun , especialmente en el Templo de Anahita.
• Castillo de Beverston , Inglaterra , cripta bajo la torre sur del ala oeste
• Catedral de Cortona , Toscana
• Castillo de Dunnottar , Escocia , Bóveda de los Whigs
• Villa de Adriano , Tívoli, Italia , numerosos sucesos en este sitio de principios del siglo II d.C.
• Mausoleo de Gala Placidia , Rávena , Italia (c.  500 d.C.)
• Castillo de Muchalls , Escocia , cripta y salón largo.
• Castillo de Myres , Escocia , bodegas
• Real Monasterio de Nuestra Señora de Rueda , España , claustros de este monasterio del siglo XII
• Capilla de los Scrovegni también conocida como Cappella degli Scrovegni , Padua , Véneto , Italia (1303 d.C.)
• Gruta del Vaticano , Ciudad del Vaticano

Existen numerosos ejemplos contemporáneos de diseño de bóveda de cañón en la arquitectura victoriana y moderna , entre los que se incluyen:

• Capilla Sixtina , Ciudad del Vaticano
• Granero Real , Meknes , Marruecos (siglo XVII)
• Túneles de Williamson , Liverpool , Inglaterra (principios del siglo XIX)
• Belfast , Irlanda del Norte , Salón de banquetes del Ayuntamiento con techo abovedado 1896–1906, Donegal Square ^{[ 13 ]}
• Edificio del Banco Huntington , Cleveland, Ohio , diseño de 1924.
• Museo de Arte Kimbell , Fort Worth, Texas , Estados Unidos, con una anchura de 174 pies.
• Melbourne , Australia , Centro Comercial Forest Hill Chase , fabricado en policarbonato.
• La nueva biblioteca de la Universidad de Indiana ^{[ 14 ]}
• Experiencia de Fremont Street , Las Vegas

Más allá del uso clásico de la bóveda de cañón en el diseño macroarquitectónico (por ejemplo, como elemento estructural principal de la cubierta), existen diversas aplicaciones derivadas que se basan claramente en el concepto y la forma originales de la bóveda de cañón. Estas aplicaciones se dan en campos como la cirugía , el diseño de claraboyas , los juguetes infantiles y el diseño de microestructuras (como las marquesinas de autobús). Si bien ninguna de estas aplicaciones rivaliza con la majestuosidad de sus predecesoras antiguas y clásicas, demuestran la omnipresencia de la bóveda de cañón como concepto arquitectónico en la actualidad.

En el campo de la cirugía ósea, la técnica de incisión en forma de "bóveda de cañón" no solo es un procedimiento quirúrgico de vanguardia bien definido, sino que los cirujanos ortopédicos le dan el nombre de bóveda de cañón . ^{[ 15 ]} El estudio de Wohlfahrt citado documenta los resultados de este procedimiento quirúrgico en la tibia humana en 91 operaciones de este tipo.

• Lista de bóvedas arquitectónicas
• Chandrashala
• Piedra clave
• arquitectura románica
• Chartaq

• Descripción del diseño de bóvedas de cañón para cargas de fuerza estática. Archivado el 2 de mayo de 2014 en Wayback Machine.
• Glosario de arquitectura medieval