l mayor logro arquitectónico de los griegos fue llevar a un exquisito refinamiento en los detalles y las proporciones un sistema estructural sencillo y elemental: el . Por el contrario, la arquitectura romana no llegó a tal refinamiento estético, pero estructuralmente era mucho más avanzada. La utilización de las estructuras basadas en la geometría del círculo: el arco semicircular, la cúpula, la bóveda de cañon y su derivación geométrica: la bóveda de arista, sumado al uso del material más adecuado para cada función constructiva, y el uso del hormigón (Opus caementicium), posibilitaron la realización de obras de gran audacia estructural.
Trilito: Construcción compuesta por elementos verticales, llamados pies derechos (columnas o pilares), unidos en la parte superior por un elemento horizontal, denominado dintel.
Ilustración: Internet
El uso de un sistema estructural de columnas y vigas realizado en piedra, obligaba a los constructores griegos a mantener distancias cortas entre columnas y a la utilización de columnas intermedias en el interior para soportar la estructura de madera del techo y su cubierta de tejas cerámicas o de marmol. Cuando se nececitaban grandes salones cubiertos que albergaran gran cantidad de personas, debían recurrir a varias decenas de columnas en el interior del salón con el consiguiente fraccionamiento del espacio e interrupciones visuales (ver: el Telesterion de Eleusis)
Dibujo del autor
Las estructuras de cubierta generadas a partir de círculos y semicírculos, permitían a los arquitectos romanos una mayor libertad y variedad en el diseño de sus edificios, además de la posibilidad de cubrir amplios espacios sin apoyos o columnas intermedias. Los romanos fueron los primeros constructores de Europa en apreciar las ventajas del arco, la bóveda y la cúpula. El arco y la bóveda de cañon se habían utilizado con anterioridad en Egipto y Mesopotamia; los orígenes de la cúpula, en cambio, son más dificiles de precisar, aunque parece que se construyeron cúpulas de arcilla, cocida o secada al sol, desde fechas muy antiguas en el Cercano Oriente. Pero la invención del hormigón y su utilización en la construcción de bóvedas y cúpulas es un aporte nuevo y revolucionario de la ingeniería romana.
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Las ventajas de este tipo de cubiertas son innegables, pero tienen su costo. Entre las ventajas, la primera sea quizás, la de trabajar, básicamente, a "compresión". ¿Qué significa esto? Que cada elemento de piedra o ladrillo que componen la estructura está siendo "apretado" por el peso de los elementos iguales que tiene a cada lado. En términos técnicos, cada elemento está sometido a un esfuerzo de compresión, y la estructura en su totalidad está comprimida por la carga que debe soportar —los vehículos y personas que pasan sobre un puente soportado por arcos, por ejemplo—. Y ésto es una ventaja porque precisamente, la piedra o el ladrillo son materiales con muy buena resistencia a la compresión; no por casualidad, han sido utilizados en construcción desde la más remota antigüedad. Ahora bien, surge un inconveniente a la hora de materializarlas: no se sostienen a sí mismas hasta que no estén totalmente terminadas! Entonces para construirlas debe recurrirse a una estructura de madera provisoria (llamada cimbra) sobre la que se van poniendo los bloques de piedra (o ladrillos) avanzando desde ambos extremos y recién cuando se ha puesto la última pieza, la del centro del arco, denominada clave, es cuando se puede desmontar la cimbra y el arco se sostendrá por sí solo y será capaz de soportar las cargas que se le pongan encima.
Un segundo problema que presentan estas estructuras es que generan "empujes" horizontales en los apoyos. Esto es natural pues toda lámina, de cualquier material que sea, si se la curva y se pretende que mantenga su forma cuando se la apoya sobre una base, esto no será posible: la lámina tenderá a abrirse hacia los costados. Habrá que darle a los apoyos la forma y dimensiones necesarias para contrarrestar esos empujes horizontales. A lo largo de la historia, diversas soluciones se han empleado para lograr esto, según el tipo de obra que se construyera. En acueductos o puentes el espacio entre arcos se rellena con el mismo material del arco evitando así cualquier deformación del arco. Los empujes laterales de los arcos continuos e iguales, se contrarrestan mutuamente y en los extremos de la estructura, será el terreno el que los absorva.
Basílica de Majencio
Dibujo: Internet
En otros casos, como ser edificios donde una bóveda de cañón sea soportada por muros, los empujes laterales que produce la bóveda obligan a reforzar el muro portante con sectores de muro perpendiculares a él, dispuestos en el exterior. Son los llamados contrafuertes, cuyo espesor y longitud dependerá del peso y distancia entre apoyos (llamada luz entre apoyos) de la bóveda y la altura a la que están dichos apoyos, o sea, la altura del muro portante. En estos casos también deben limitarse la cantidad y tamaño de las aberturas (puertas y ventanas) para no debilitar el muro y comprometer su capacidad portante. Obsérvese que el contrafuerte no debe llegar solo hasta el apoyo de la bóveda en el muro, sino algo más arriba, por consideraciones estructurales cuya explicación, además de muy técnica, excede el alcance de estos apuntes. Tal como puede observarse en el corte de la Basílica de Majencio (s. IV d.C.) que acompaña este párrafo. Los ingenieron romanos hicieron un amplio uso de la bóveda de cañon; era la estructura elegida para soportar las graderías de teatros y circos para independizarse de la naturaleza —recuérdese que los griegos aprovechaban pendientes naturales de cerros y colinas para este fin— y así poder llevar a las ciudades estos edificios y levantarlos sobre cualquier terreno.
Fotografía del autor
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Consideraciones similares caben para el caso de las cúpulas, tema en el que los romanos lograron verdaderas hazañas constructivas como la cúpula del Panteón en la ciudad de Roma, que con un diámetro de 43.44 metros cubre un espacio cirdular de casi 1500 m2 sin columnas. Cabe señalar que el edificio aun sigue en pie, casi intacto, a 19 siglos de haber sido construido.
El corte que acompaña estas líneas brinda, aun al lego, una clara explicación visual de como solucionaron los constructores romanos, y con gran maestría, los desafíos estructurales que una cúpula de tamaña dimensión planteaba. Puede verse cómo, luego del primer tercio superior, el espesor de la cúpula va ensanchándose escalonadamente para resistir los empujes horizontales y llevar las cargas finalmente a una estructura muraria de 7 metros de espesor con nichos, huecos ciegos y arcos embebidos en la masa del muro, todo pensado y calculado con total acierto para cumplir la función de mantener en equilibrio las fuerzas generadas por una masa de obra de esa magnitud (se calcula que sólo la cúpula pesa más de 4500 toneladas).
Otra de las invenciones romanas de gran importancia en el campo de la arquitectura y de las estructuras de cubiertas, es la bóveda de arista. Este típo de bóveda resulta geométricamente de la intersección de dos bóvedas de cañon de igual diámetro, que se cruzan en ángulo de 90º. Resulta un módulo cuadrado que puede adicionarse en dos direcciones para generar naves cubiertas de grandes dimensiones. Por su geometría, el peso de la estructura es conducido por las aristas hacia las cuatro esquinas, reemplazando el exigido muro portante con sus contrafuertes que requería la bóveda de cañón, por apoyos puntuales. No quedan eliminados los empujes laterales, pero utilizadas en serie, solo hay que ocuparse de compensar los de las bóvedas de los extremos y los laterales exteriores, las intermedias en sentido longitudinal, se estabilizan mutuamente (fuerzas iguales en sentidos opuestos, se anulan). Este tipo de estructuras que, si bien no inventaron, comenzaron a desarrollar los romanos, tuvieron un extensa evolución a lo largo de la historia de la arquitectura, particularmente durante la Edad Media con el perfeccionamiento de la bóveda de arista que derivó en la bóveda nervurada, de extenso uso en el estilo Gótico.
Ilustración del autor
Ilustracion del autor
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Una estructura de cubierta derivada de las cúpulas semiesféricas con el fin de adaptarla a plantas de forma poligonal, especialmente cuadradas, y que han tenido un extenso uso en la arquitectura posterior, son las llamadas bóvedas vaídas o bóveda de pañuelo o, también, bóveda de vela por ser de forma similar a la adoptada por un pañuelo sostenido por sus cuatro puntas o una vela cuadrada inflada por el viento. Estas estructuras aparecieron en la Antigüedad Tardía y en edificios paleocristianos. Su generación geométrica es la de una semiesfera seccionada por planos definidos por los lados de un polígono inscripto en el círculo base de la semiesfera (generalmente un cuadrado).
Ilustración del autor
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El mismo principio geométrico se utiliza también para descargar un cúpula semiesférica sobre los vértices de una planta cuadrada. Si cortamos idealmente una bóveda de vela por las claves de los arcos resultantes en los lados de la planta cuadrada, obtendremos una sección circular y sobre ella se podrá apoyar una cúpula que descargará a través de los triángulos esféricos que quedaron de la bóveda vaída. Estos triángulos son los llamados pechinas y el conjunto es llamado bóveda sobre pechinas aunque sería más correcto decir cúpula sobre pechinas.
Opus caementicium
Se denomina "hormigón" a una mezcla compuesta por un aglutinante, cal o cemento, un agregado fino, normalmente arena, y un agregado grueso, algún tipo de piedra o cascote. Y los romanos hicieron un uso extensivo de este tipo de mezclas en múltiples formas. No es seguro que hayan sido los creadores de este material, quizá lo tomaron de los etruscos, pero lo que sí es seguro que lo aprovecharon al máximo y les permitió hacer una variedad de obras nunca realizadas hasta entonces.
Fotografía del autor
Hiladas alternadas de piedra toba y ladrillos.
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El hormigón romano u «opus caementicium» como lo denominaban, estaba constituido por un mortero de cal y arena, generalmente volcánica —Vitruvio recomendaba el uso de "pozzolana", proveniente de los depósitos de ceniza volcánica de Pozzuoli—, y que como agragado grueso podía tener todo tipo de trozos de piedra, guijarros, escombros y trozos de cerámica. Se lo moldeaba con encofrados de madera y era una solución constructiva rápida, económica y eficiente en términos estructurales.
Pared de bloques de toba volcánica y ladrillos (opus vittatum), revocada y enlucida con frescos decorativos; sobre el dintel, revestimiento con ladrillitos a 45º (opus reticulatum); a través de la puerta, pared de hormigón desnudo.
Pompeya, Italia Fotografía del autor
Dado el poco estético aspecto de este hormigón, solo en contadas ocasiones quedaba a la vista. Sus caras, entonces, podían recibir distintos tratamientos. Para interiores se solía recurrir a un revoque con mortero de cal que luego sería pintado y decorado con distintas escenas, guardas y festones.
En otros casos, se lo utilizaba como relleno entre dos pareces de ladrillos o de sillares de piedra, que actuaban como encofrado y como terminación de ambas caras, solucionaban así el aspecto estético del conjunto (que podía quedar a la vista o ser revocado), mientras el hormigón aumentaba la resistencia de la pared y disminuía su costo. A intérvalos se podían colocar hiladas de ladrillos atravesando el muro para trabar entre sí las paredes exteriores. Otro revestimiento que solían aplicar era el llamado Opus reticulatum, consistente en pequeñas tejuelas cerámicas cuadradas colocadas a 45º.
Una particularidad destacada del hormigón romano es que su comportamiento bajo el agua, particularmente bajo el agua de mar, es superior al de los hormigones modernos cuyo aglutinante es el cemento portland. Su durabilidad en inmersión permanente en el mar ha llamado la atención de los técnicos y los motivó para investigar porqué estructuras de cimentación de muelles en puertos de mar romanos de los primeros siglos de nuestra era, o aún anteriores, permanecíeron hasta hoy en buen estado y con su resistencia casi intacta. Y se encontró que substancias contenidas en la arena volcánica y también en la piedra toba, en presencia de cal reacionaban químicamente al agua salada y cristalizaban una nueva substancia aluminosa, la tobermorita, responsable de la estraordinaria durabilidad de este hormigón en el agresivo medio marino. En los hormigones modernos, con diferentes agregados a los utilizados por los romanos, tales reacciones químicas no se producen y, en consecuencia, en las mismas condiciones, se deterioran con el tiempo.