cùpola

Lessico

sf. [sec. XIV; dal latino tardo cupŭla, dim. di cūpa, botte].

1) Copertura a volta generata geometricamente dalla rotazione attorno a un asse verticale di un arco di cerchio o di una curva diversa, da cui si originano i vari tipi di cupola: emisferica rialzata o archiacuta, ecc. Anche le volte a padiglione su piante poligonali. Per estensione: cupola del cielo, immagine del cielo sia nella civiltà classica sia nel cristianesimo; anche la parte interna di essa: gli affreschi della cupola; a cupola, a forma di cupola.

2) Copertura girevole di forma gener. semisferica: la cupola di un osservatorio astronomico, di un carro armato;cupola di un telescopio, parte caratteristica della costruzione che contiene un telescopio.

3) La parte convessa del cappello, che si inserisce nella falda; calotta.

4) In anatomia, formazione simile a una cupola: cupola diaframmatica, ognuna delle due metà convesse del diaframma; cupola pleurica (o cappuccio pleurico), la porzione superiore della pleura che riveste l'apice polmonare.

5) In botanica, ingrossamento del peduncolo fiorale o anche gruppo di brattee che in alcune specie della famiglia Fagacee viene a rivestire parzialmente (quercia) o totalmente (castagno, faggio) i frutti; può avere consistenza erbacea (nocciolo) o legnosa (quercia). Cupola, o coppa ricettacolare, si chiama anche il ricettacolo fatto a forma di coppa, tipico di molte specie della famiglia Rosacee.

6) In geologia: A) cupola endogena o di ristagno, struttura vulcanica originatasi per la fuoriuscita di lava, di regola acida e molto viscosa, che ristagna entro il cratere dando luogo a un accumulo tondeggiante. La lava solidificando ostruisce il cratere e le nuove effusioni tendono ad allargare l'ammasso lavico e in qualche caso a lacerarlo dando luogo a fenomeni esplosivi. Le cupole endogene, denominate anche duomi lavici endogeni o cumulo-duomi, si contrappongono alle cupole esogene o duomi lavici esogeni, il cui accrescimento è dovuto alla sovrapposizione in superficie di successive colate laviche. B) Cupola di rigonfiamento, edificio vulcanico formatosi per emissione lavica sotto una copertura di tufi o anche sotto una coltre di materiale lavico già consolidato. La lava tende a rigonfiare la copertura preesistente dando luogo a una tipica struttura cupoliforme. C) Cupola tettonica, struttura anticlinale, denominata anche duomo o domo, in cui la lunghezza e la larghezza sono quasi uguali. Gli strati si immergono, a partire dalla sommità, in senso radiale con inclinazione molto simile (giacitura periclinale). D) Cupola satellite, vedi batolite.

Cenni storici

Di origine molto antica (Egitto, Mesopotamia) se nelle cupole si includono le “pseudocupole” delle tombe a tholos cretesi-micenee, è solo con la tecnica romana del conglomerato che la cupola come struttura staticamente determinata si realizza in molteplici variazioni, ereditate e sviluppate poi dai Bizantini. Continuatore dell'esperienza di questi ultimi, il mondo islamico porta a stupefacente maturità costruttiva il tema della cupola, fornendo un vastissimo campionario di soluzioni tecniche e di tipologie, dove vengono convogliati i contributi di culture disparate (particolarmente significativo fu l'apporto persiano). La diversità del suo profilo esterno, secondo le regioni, le epoche e i materiali impiegati nella costruzione, si accompagna spesso a un'estrema varietà delle formule utilizzate per raccordare il piano d'imposta circolare con il quadrato o il poligono di base. La cupola su pennacchi sferici, di tradizione bizantina, ebbe meno fortuna, salvo che nel periodo ottomano, della cupola su trombe o nicchie d'angolo, realizzata con particolare abilità in ambiente iranico, in combinazione con sistemi d'archi e d'alveoli assai decorativi, corrispondenti a tamburi, di altezza e stile diversi. Fra le più significative è la cupola “trilobata” o “a trifoglio” della Moschea del Venerdì (Masgid-i-Gāmi) di Esfahān, costruita dai Selgiuchidi e poi molto imitata nell'Egitto fatimita. Anche l'uso degli alveoli (muqarnas) si diffuse dall'Iran alla Mesopotamia, alla Siria e al Nordafrica. Nell'Islam occidentale i raccordi erano fatti a mezzo di nicchie d'angolo con archi d'apertura polilobati; sia all'esterno sia all'interno, le cupole presentano nervature in funzione decorativa. Nella Turchia ottomana la cupola è impostata su grandi arconi poggianti su poderosi pilastri, ed è spesso circondata da semicupole, che accentuano l'effetto di grandiosità dello spazio interno. Nell'Iran timuride venne enfatizzato il tamburo e si ebbe una doppia cupola, per rendere la visione esterna dei monumenti diversa da quella interna . In India ebbe grande diffusione la cupola bulbosa e appuntita, soprattutto nel periodo Moghūl. Dopo una stasi in cui nell'Oriente cristiano si nota l'isterilirsi delle capacità innovative e in Occidente per predominanti influenze nordiche non si hanno generalmente soluzioni cupolate (crociere e tiburi romanici e gotici), con l'affermarsi della cultura umanistica e attraverso l'esperienza brunelleschiana di S. Maria del Fiore , il tema della cupola, come concretizzazione della simbologia legata alla nascente visione scientifica dell'universo e della rinnovata accentrazione del potere, si riaffaccia prepotentemente nel panorama europeo. Gli studi dell'antico e il suo recupero rimettono in circuito, riproponendolo, il valore di innovazione tecnica e di sperimentazione connessa con le difficoltà insite in sempre più audaci soluzioni architettoniche. La lunga vicenda di S. Pietro è di per sé emblematica, dal momento che più di una generazione di architetti illustri ne fa il banco di prova delle proprie capacità. Durante tutto il Cinquecento e il Sei-Settecento la volta cupolata di grandi e piccole dimensioni si diffonde in tutta Europa, dalle complesse soluzioni di Guarini a Torino alle cupole di Wren a Londra e di Hardouin-Mansart a Parigi. Nell'Ottocento, con lo svilupparsi della tecnologia del ferro, la cupola ridiventa tema fra i più interessanti: ne sono testimonianza le coperture delle grandi sale da esposizione, dei teatri, dei grandi magazzini e delle gallerie. Con le concezioni dell'ingegneria ottocentesca la cupola perde qualsiasi ricordo dell'origine religiosa per definirsi come uno dei più significativi temi della città del capitalismo in espansione. In epoca contemporanea le numerose strutture cupolate realizzabili con l'uso dell'acciaio e del cemento armato precompresso continuano a mantenere alla cupola una costante attenzione. Per esempio la cupola in acciaio e vetro che ricopre il Parlamento di Berlino, costruita tra il 1995 e il 1999 da Norman Foster al cui interno, dal diametro di 40 metri, una rampa a doppia elica permette un belvedere panoramico. La trasparenza è il principio guida dell'intervento di ricostruzione evidenziata dal grande uso di pareti di vetro e di strutture leggere. I visitatori sulle rampe non possono vedere la Camera sottostante il cono di specchi, ma i deputati vedono realmente i visitatori, come monito di continua responsabilità civile e promemoria per il lavoro di rappresentanza che si sta svolgendo.

Scienza delle costruzioni

La cupola viene di solito impostata su piante circolari o poligonali con la presenza, secondo i casi, del tamburo (piano d'imposta elevato a struttura portante) e della struttura di raccordo costituita dai pennacchi; più raramente si trovano cupole su piante ellittiche (semiellissoidi). Dal punto di vista strutturale si definisce la cupola come una struttura spingente, distinguendola così subito dalle pseudocupole delle costruzioni più antiche, realizzate mediante semplice sovrapposizione di anelli orizzontali concentrici aggettanti, i quali, essendo solo appoggiati, non esercitano alcuna spinta alla base. La forma e il materiale costituenti una cupola sono determinanti ai fini del suo regime statico: infatti, mentre la realizzazione delle cupole mediante conci di pietra, cioè con un materiale non reagente a trazione, imponeva lo studio di una curva direttrice che assicurasse la presenza di sole tensioni di compressione, l'avvento di materiali quali il ferro e il cemento armato ha consentito di svincolarsi da tali limiti offrendo un diverso meccanismo resistente. Possiamo così distinguere due diversi comportamenti strutturali: quello tradizionale, delle cupole in pietra o in muratura, dove i meridiani, compressi, rappresentano essenzialmente gli elementi resistenti e dove, per il verificarsi di questa condizione, è necessario un accurato studio della curva direttrice, che richiede in genere il tracciamento di un profilo rialzato (sempre necessario in presenza di una lanterna, in quanto questa rialza la funicolare dei carichi), oppure una minore apertura angolare (cupola ribassata), che però determina una forte spinta orizzontale; quello membranale delle cupole sottili o gusci (metalliche e in cemento armato), nelle quali l'azione resistente è svolta dai meridiani (compressi) in collaborazione con i paralleli (anch'essi compressi oppure tratti). La scienza delle costruzioni studia la cupola come applicazione della teoria della membrana (presenza di sole sollecitazioni tangenziali), nella quale meridiani e paralleli rappresentano le direzioni principali della curvatura e delle tensioni (compressione e trazione semplice), che sono uniformemente distribuite sullo spessore (considerato piccolo) e di valore variabile sui meridiani e costante sui paralleli. La forma della direttrice non è più vincolata dalle condizioni di carico, poiché il meridiano risulta funicolare per qualunque carico simmetrico, grazie alle tensioni di cerchiatura sviluppate dai paralleli che saranno compressi o tesi secondo la curvatura; la cupola, inoltre, risulterà stabile anche per carichi asimmetrici, per effetto delle azioni di taglio derivanti dalla sua doppia curvatura. Tale comportamento membranale investe quindi tutta la superficie della cupola e anche i suoi bordi se questi fossero liberi di deformarsi, ma poiché in genere essi sono vincolati, nasceranno ai bordi tensioni di flessione che però interesseranno solo una fascia ristretta di altezza (s=spessore, R=raggio della cupola), smorzandosi rapidamente per effetto della curvatura; per ridurre maggiormente queste flessioni e quindi il pericolo di fessurazione, si può far ricorso alla post-tensione dell'anello di base. Perturbazioni di flessione potranno ancora nascere per cause varie, come: ritiro del calcestruzzo, carichi concentrati, variazioni di temperatura, appoggio della cupola direttamente su punti senza il tramite di linee di irrigidimento, ecc.; per quanto sta al progettista, quindi, affinché una cupola sviluppi sole tensioni di membrana, occorrerà che essa sia sottile, curva, opportunamente appoggiata. Le cupole, oltre che con una superficie continua, possono anche essere realizzate con nervature irrigidenti (con direzione qualunque); oppure con reticoli spaziali (a maglie triangolari o poligonali regolari) quali la cupola Schwedler o la cupola geodetica o di Fuller (con aste tutte di uguale lunghezza), realizzate mediante giunzione di aste, nelle quali i nodi rappresentano l'elemento complesso che maggiormente incide sia strutturalmente sia economicamente; tali cupole vengono usate, per la loro leggerezza, quando si debbano superare grandi luci.