ARCHI in pietra e mattoni – Usi e tipologie
Gli archi si trovano in tutti gli edifici storici (soprattutto se di pregio) e caratterizzano fortemente i vari stili architettonici. Sono infatti l’unico sistema per costruire elementi come architravi di porte e finestre o strutture di sostegno di ponti e solai con pietre o mattoni, cioè materiali con scarsissima resistenza a trazione e flessione.
Il loro meccanismo strutturale sfrutta il mutuo contrasto tra gli elementi (cioè i conci di pietra, i mattoni e i giunti di malta) per suddividere i carichi verticali in due componenti: una verticale trasmessa ai piedritti, alle murature sottostanti e quindi alle fondazioni dell’edificio, e una orizzontale da contrastare o contenere con opportuni accorgimenti.
Gli archi sono dunque strutture spingenti e perciò particolarmente vulnerabili ai dissesti.
Per la loro grandissima importanza vorrei cominciare una serie di CINQUE POST per fornire alcuni spunti di analisi e approfondimento:
PARTE 1 – Archi in pietra e mattoni: usi e tipologie
PARTE 2 – Dal sistema trilitico all’arco in pietra o mattoni
PARTE 3 – Archi in pietra e mattoni: dissesti e metodi di consolidamento tradizionali
PARTE 4 – Archi a ghiera multipla: un esempio di “ben costruire”
PARTE 5 – L’arco senese: la statica diventa architettura
Archi in pietra e mattoni: usi e tipologie
Come già accennato, gli archi sono visibili in quasi tutti gli edifici storici (sia di edilizia minore che di pregio) e sono molto diversi per forma, materiali, usi e raffinatezza esecutiva.
I loro possibili USI sono:
– architravi di porte e finestre;
– archi di scarico nelle murature (Foto 1), utilizzati sopratutto per trasferire il peso di una facciata alle murature perpendicolari o alleggerire il carico gravante su un portale o una finestra;
– archi rampanti con funzione di puntone e contrafforte, soprattutto nelle chiese gotiche alte e snelle (Foto 2);
– archetti di sbatacchio, un presidio antisismico premoderno (Foto 3);
– trave rompitratta in un solaio, soprattutto quando non erano disponibili travi lignee di sezione e lunghezza adeguate (Foto 4);
– struttura di sostegno dell’impalcato di ponti e camminamenti.
I MATERIALI COSTITUTIVI sono invece sostanzialmente quattro:
– mattoni comuni;
– laterizi speciali a forma di cuneo o di segmento di cerchio, spesso con decorazioni geometriche o vegetali;
– pietrame o pietre grossolanamente sbozzate;
– pietre conce, cioè sagomate con precisione (generalmente a forma di cuneo) per comporre l’arco.
Gli archi di mattoni comuni, di pietrame o di pietre grossolanamente sbozzate sono tipici dell’edilizia minore, mentre negli edifici di pregio questi elementi costruttivi sono quasi sempre ben rifiniti e arricchiti con decorazioni e modanature di vario tipo.
Anche le FORME sono assai variegate. Nell’architettura tradizionale italiana troviamo infatti:
Arco a tutto sesto – Perfezionato e introdotto dagli Etruschi e successivamente adottato su larga scala dai Romani, è forse il tipo di arco più antico e diffuso. Si caratterizza per la sua forma perfettamente semicircolare, con un unico centro di curvatura localizzato esattamente a metà della linea dell’imposta. Compare soprattutto negli edifici romani, romanici e rinascimentali, sia di pregio sia di edilizia minuta.
Può essere realizzato in mattoni (Foto 5), pietrame o pietre conce (Foto 6, 7 e 8): in quest’ultimo caso i conci hanno generalmente una forma a cuneo, con le pareti laterali convergenti verso il centro di curvatura. Dal punto di vista statico è abbastanza vantaggioso, perché la componente orizzontale delle forze è minore di quella verticale e può essere efficacemente contrastata con opportuni dispositivi.
Arco a sesto acuto – Detto anche ogivale, venne forse inventato dagli Arabi e successivamente introdotto in Europa all’inizio del XII secolo, diventando ben presto l’elemento caratteristico dell’architettura gotica: è quindi visibile soprattutto negli edifici medievali del XIII e XIV secolo (Foto 9 e 10). Essendo formato da due segmenti di cerchio che si uniscono in corrispondenza della chiave con un flesso, ha due centri di curvatura.
Dal punto di vista statico è particolarmente vantaggioso, perché la componente orizzontale delle forze è molto bassa. Inoltre, aumentando la curvatura dell’arco si possono ottenere strutture molto snelle ed alte.
Arco a sesto ribassato – Chiamato anche arco scemo o a schifo, è a forma di segmento di cerchio ma con un’altezza minore di un arco a tutto sesto (Foto 11): il centro di curvatura è infatti posto sotto la linea d’imposta. Veniva utilizzato in numerosi contesti: negli archi rampanti delle chiese gotiche, negli archetti di sbatacchio, nelle strutture dei ponti e soprattutto come architrave di porte e finestre degli edifici minori specialmente medievali.
Anche se molto diffuso per la sua grande versatilità, dal punto di vista statico è tuttavia svantaggioso, perché la componente orizzontale delle forze prevale nettamente su quella verticale: un arco ribassato necessita dunque di adeguati mezzi di contrasto, come ad esempio una catena metallica, dei piedritti molto spessi o la spinta di un altro arco.
Arco ellittico – A forma di mezza ellisse (Foto 12), si diffonde nell’architettura manierista e barocca ed anche nell’edilizia minore dell’Emilia. Il suo comportamento statico, simile a quello dell’arco a sesto ribassato, richiede adeguati mezzi di contrasto: nei portici urbani è ad esempio usuale affiancare vari archi in una sequenza modulare e contenere le spinte orizzontali degli estremi con robuste catene metalliche (Foto 13).
Arco policentrico – Chiamato anche ad ansa di paniere e molto simile all’arco ellittico, è costituito da un arco a sesto ribassato raccordato ai piedritti mediante due segmenti di circonferenza (Foto 14). I centri di curvatura sono quindi tre: due sulla linea di imposta e uno a quota inferiore.
Il comportamento statico è analogo a quello dell’arco ellittico o a sesto ribassato.
Anche se visibile su alcuni edifici minori dell’Emilia Romagna, questo modello di arco è tuttavia riservato quasi esclusivamente agli edifici di pregio, perché il suo profilo complesso richiede una centina molto elaborata. Rari anche gli archi in pietre conce, perché il taglio della pietra risulta decisamente laborioso.
Arco polilobato – Tipico delle bifore e trifore degli edifici in stile gotico, è un arco acuto o a tutto sesto diviso in tre o più parti dette lobi (Foto 15). Anche se generalmente soggetto a carichi molto modesti, ha un comportamento statico simile a quello dell’arco a sesto acuto e risulta quindi vantaggioso.
Arco ogivale inflesso – Detto anche arco fiammeggiante o a carena di nave, è tipico soprattutto dell’architettura gotica in stile veneziano (XIV-XV secolo). Di aspetto particolarmente snello e slanciato (Foto 16), risulta vantaggioso anche dal punto di vista strutturale per il suo comportamento statico simile a quello dell’arco a sesto acuto. La sua forma, caratterizzata da un flesso con un cambio di curvatura, è inoltre particolarmente complessa.