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        Archi di Pietra e Volte a Botte

Gli archi in pietra circolari sono attribuiti ai Romani che utilizzarono questa tecnica estensivamente per costruire case, ponti e acquedotti, Fig. 3. Mensole e architavi avevano dominato la costruzione delle volte in pietra in epoca preromana.

Fige 3. Acquedotto Romano a Pont du Gard, Francia (fonte Wikipedia - Commons)

I Romani avanzavano la tecnologia delle volte con l'uso del cemento e la costruzione di volte monolitiche come il Pantheon, una cupola in cemento che si estende per 43 m. Gran parte di questa conoscenza edilizia fu perduta in seguito alla caduta dell'impero romano.

Le technologia delle volte in pietra riemise lentamente nel medioevo, in parte come soluzione antincendio per le volte in legno. Fitchen sottolinea, ad esempio, che le alte volte in pietra delle alte cattedrali fungevano anche da strato antincendio che isolava l'alto tetto in legno. (Fitchen 1961, 42).

Ispirato dall'architettura romana, il soffitto a volta in pietra raggiunse una forma caratteristica conosciuta come romanica, vicina al millennio. Le chiese venivano costruite con lunghe volte a botte poggianti su pesanti pareti laterali (Fitchen 1961, 45).

Le volte a botte generano spinte laterali, spingendo verso il fuori le pareti su cui si poggiano, Fig. 4. Se le pareti non sono forti, abbastanza pesanti, la forza di queste spinte disloca la parte superiore delle pareti, causando il crollo della volta. Questo era il problema per gli antichi architetti e costruttori nell'affrontare costruzioni di volte in pietra. Senza le moderne conoscenze e mezzi analitici per capire meglio e risolvere le questioni strutturali, gli antichi rchitetti e costruttori si affidaanoo sull'esperienza e sullo studio degli edifici classici.

Fig. 4. Large murature forniscono il contrafforte per le spinte laterali delle volte in pietra.

Pareti grandi e pesanti rinfiancano efficacemente queste spinte laterali, come mostrato in Fig. 4; Da questo sorse la pratica di costruire larghe pareti come contrafforti alle spinte laterali delle volte a botte.

Studi retrospettivi condotti su cattedrali medievali dai contemporanei hanno dimostrato che l'analisi è abbastanza complessa anche per la scienza moderna, tenendo conto della non-uniformità rappresentata dai strati di malta fra i conci e dagli spostamenti delle strutture che creano crepe. Gli approcci numerici seguono diverse teorie basate sull'elasticità dei materiali, corpi rigidi utilizzando l'analisi dei limiti, ecc. Fangary fornisce una panoramica dei vari approcci analitici (Fangari, 29-37).

Il problema di muri portanti pesanti è che nessuna apertura principale viene costruita su queste pareti, risultando in spazi interni poco illuminati (Fitchen 1961, 45).