Le tipologie

Testi e disegni: ing. Elena Mambretti

Presenza Storica
The historical presence of arch

Il progresso della civiltà umana si basa sul ciclico avvicendamento di esigenze sempre nuove cui seguono implacabili le intuizioni di poche menti elette, volano generatore della moderna tecnologia applicata alle scienze, tra le quali una delle più affascinanti è senza dubbio la scienza delle costruzioni: il fondamento strutturale dell’architettura.
La necessità di avere un riparo che non sfruttasse esclusivamente anfratti naturali come grotte e nascondigli unitamente allo sviluppo delle civiltà in articolate organizzazioni sociali portò pian piano all’esigenza di ottenere solidi
ambienti coperti (abitazioni quindi, ma anche templi ed edifici per il governo) sempre più grandi, sfruttando materiali naturali quali pietra o mattoni.

Nelle foto: una casa di campagna del ‘500 in Versilia, nata sulle rovine di un vecchio castello a picco sul mare. Gli archi in pietra sono stati restaurati e riportati alla loro
primitiva bellezza. Intervento di Stefano Lazzarini.

The progress in human civilization is based on brand new necessities steadily coming up throughout times and always followed by the genial intuition of few great minds; this led to the modern applied science, among which the most
ancient is surely the one applied to the architectural field, i.e. the construction theory. At the beginning men lived in caverns, but soon the development of civilization brought them towards solid buildings even far from natural
shelters. The great matter was how to cover the space between the walls that could easily have been risen up with stones or clay.

Tecnologia Versatile

Dapprima si utilizzò il metodo più semplice ovvero lastre di pietra poggianti sui muri perimetrali (ancor prima dei Micenei si pensi al tempio di Stonehenge in Inghilterra); i Greci ampliarono il concetto raggiungendo luci considerevoli adottando l’architrave a timpano sostenuto da numerose colonne; in seguito si sperimentò anche l’utilizzo dei mattoni per la copertura grazie alla sistemazione degli stessi a guisa di igloo, ovvero in “filari orizzontali che pur posati in modo sicuro sui corsi sottostanti abbiano a sporgere sempre più in avanti nell’interno dell’ambiente fino a ridurne il vano in modo da
poterlo coprire con un solo elemento”.
(G.A. Breymann – “costruzioni in pietra e strutture murali”- ed. Di Baio Editore)

The simplest way was to use a single big enough piece of stone leaning on the walls (e.g. the Mycenae civilization); then the Greeks introduced the tympanum held up by a lot of columns and then again it was experimented a full-brick technique in order to obtain an igloo-like covering. Anyway the revolutionary element which gave a spin to the architectural proportion and size was the arch, mostly thanks to the massive and skilful use made by the Romans, even if its introduction was due to the Etruscans.

Le tipologie dell’arco
A tutto sesto
A sesto ribassato

Nei secoli l’arco ha assolto a svariate funzioni strutturali modificandosi nella sua geometria a seconda della tipologia dell’edificio in cui veniva inserito e conseguentemente del periodo storico. Benché dunque gli archi siano caratterizzati da forme simili, non adempiono alla stessa funzione statica . La larghezza massima dell’arco è detta corda, l’altezza massima tra la corda e la chiave di volta è detta freccia. Gli archi più comuni sono quello a tutto sesto e a sesto acuto, ma si ritrovano archi a sesto ribassato, rialzato, acuto, ellittico, policentrico, rampante, zoppo.

Nella prima foto: scorcio interno di un vecchio mulino del 1600 ristrutturato ad uso abitativo. Le volte in
mattoni sono state depurate dell’intonaco non originale tramite sabbiatura al quarzo, mettendo così in risalto l’azione
del tempo sui materiali di costruzione. (Realizzazione arch. Giuseppe Scarrone).

L’elemento costruttivo che tuttavia rivoluzionò le proporzioni architettoniche grazie al magistrale utilizzo che ne fecero i Romani (benché la sua invenzione si debba agli Etruschi) fu senza dubbio l’arco, esteso poi nella terza dimensione alla volta. La potenza di questo elemento sta proprio nella disposizione radiale dei conci che lo costituiscono, a causa della quale il peso dell’arco stesso e di quanto poggi su di esso (forze verticali) si divide sul primo concio che incontra (ovvero quello centrale, detto chiave di volta) in due forze laterali che corrono lungo le due metà dell’arco fino a scaricarsi dapprima sulle spalle di sostegno dell’arco e poi giù fino a terra.

Funzionamento dell’arco

Andamento delle forze

I carichi sovrastanti l ‘ arco si dividono in prossimità della chiave di volta in due forze che “ corrono ” lungo le sue metà , raccogliendo via via anche il contributo delle forze che assorbono gli altri conci ; in questo modo l ‘ arco trasferisce ai piedritti una componente verticale che riesce a scaricarsi a terra attraverso il piedritto stesso e una componente orizzontale che per evitare il crollo deve essere contrastata. Ciò si può ottenere ispessendo adeguatamente ( verifica al taglio ) i piedritti diventando contrafforti , affiancando più archi affinché le componenti orizzontali si elidano vicendevolmente , collegando le due estremità dell ‘ arco tramite una catena che impedisca alla componente orizzontale di agire sul pilastro laterale . Si osservi che l ‘ entità della forza orizzontale che si genera è differente a seconda della tipologia di arco in questione : l ‘ arco a sesto acuto scarica maggiormente nella direzione verticale a dispetto per esempio dell ‘ arco a sesto ribassato che ha una forte componente orizzontale.

Tipologie del taglio dei conci lapidei
1
2

L’arco in pietra. Nonostante la struttura base dei conci in pietra sia quella in figura 1, per evitare che gli elementi lapidei della parete in cui si innesti l’arco abbiano un angolo troppo acuto nel punto di giunzione con l’arco stesso , si ricorre a svariati escamotage nel taglio dei conci. Figura 2: si può modificare l’estradosso dell’arco dando così l’illusione del sesto acuto. Figura 3: allungando i conci radialmente verso l’esterno dell’arco è possibile mantenere la forma rettangolare degli elementi della parete circostante. Figura 4: a seconda della foggia dei conci allungati è possibile mantenere o meno una regolarità nella dimensione verticale degli stessi elementi parietali.

3
4

Arch is made up by hewn stones disposed radially so that the weight
of the arch itself and of anything it might hold (floor, wall, etc.) – i.e. vertical forces- is divided on the first keystone into two smaller forces that run down the arch unloading to the ground. The strong solicitation given to side supports can bring the arch to collapse because they are pushed outward; it is therefore necessary to increase the mass and the static resistance of the lateral supports so that they can easily absorb the horizontal force without breaking-down.
Nelle foto: interno di un tipico rascard valdostano del 1700. il carattere estremamente rustico dell’arco in pietra a vista ribassato viene mitigato dall’intonaco bianco della volta che restituisce notevole luminosità all’ambiente senza tuttavia snaturarlo rispetto all’originaria funzione di fienile. (Realizzazione arch. Maria Rita Lombardo).
Confortevole appartamento ricavato dalle originarie stanze della servitù in un’antica villa toscana. L’ampio salone risulta ancor più spazioso grazie alla luce che l’arco lascia passare dalla stanza attigua. Nel dettaglio una particolare
sagoma d’arco policentrico che incornicia lo scorcio sulla libreria dando l’illusione di racchiuderla in sé. (Realizzazione arch. Piero Castellini).

Ciò comporta una forte sollecitazione dei sostegni laterali che vengono così spinti verso l’esterno; per evitare crolli è necessario opporre una resistenza dall’esterno ottenibile affiancando più arcate in modo tale da annullarne vicendevolmente la spinta, o in alternativa incrementando debitamente lo spessore dei sostegni laterali (colonne, pilastri o stipiti inseriti nei muri) magari coadiuvandoli con contrafforti, o ancora dall’interno tramite tiranti in acciaio che chiudano l’arco non solo strutturalmente ma anche visivamente. Per comprendere più semplicemente questo concetto basti pensare ad una verga: per disporla a foggia d’arco è possibile avvicinare tra loro con le mani le due estremità e mantenere la spinta, come pure legare le due estremità con una corda di lunghezza inferiore alla verga stessa; si noti che in quest’ultimo caso l’arco diventa una struttura che si equilibra da sé, ma nel caso la corda non fosse abbastanza
resistente sarebbe opportuno comunque un sostegno manuale, ottenendo così un sistema integrato rispetto a quelli sopra descritti. Nei secoli l’arco di matrice romana subì tali e tante trasformazioni da essere assurto a elemento distintivo nell’avvicendament
o dei vari periodi della storia dell’architettura. Oggigiorno materiali come l’acciaio e il legno lamellare hanno escluso l’inevitabile utilizzo dell’arco come unica soluzione tecnologica atta a coprire grandi luci;
tuttavia l’arco rimane foriero di un significato che trascende la pura giustificazione strutturale, una sorta di richiamo della volta celeste come abbraccio dell’universo e innalzamento verso gli dei. L’arco a sesto acuto (ad esempio) ampiamente utilizzato nelle cattedrali gotiche (si pensi a Notre Dâme de Paris) esprime l’inequivocabile volontà di confrontare l’architettura con la natura riproducendo una foresta pietrificata che esalti Dio proprio nel suo creato.

The second choice is to flank several arches so to annul one-another the horizontal push; but it is even possible to contrast the push from the inside of the arch with a steel tie-beam. Nowadays the employment of construction materials like steel and lamellar wood excluded arch from being the only technological element able to cover a big span, but it is still strongly used as an architectural choice.

Nella foto a lato: Arco a tutto sesto in cui si è scelto di mettere in risalto gli elementi costruttivi secondo una logica decorativa.

The second choice is to flank several arches so to annul one-another the horizontal push; but it is even possible to
contrast the push from the inside of the arch with a steel tie-beam.
Nowadays the employment of construction materials like steel and lamellar wood excluded arch from being the only technological element able to cover a big span, but it is still strongly used as an architectural choice.

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