miniatura|Sección del panteón de Agripa, en Roma. miniatura|Cúpula de Santa Sofía, Estambul, construida entre 532 y 537.
Las cúpulas fueron un elemento característico de la arquitectura de la Antigua Roma y de su continuación medieval, el Imperio bizantino. Tuvieron una amplia influencia en los estilos contemporáneos y posteriores, desde la arquitectura rusa y otomana hasta la renacentista italiana y los historicismos modernos. Las cúpulas eran habitualmente hemisféricas, aunque también se conocen formas octogonales y segmentadas, y evolucionaron en forma, uso y estructura a lo largo de los siglos. Los primeros ejemplos descansaban directamente sobre los muros rotonda de las salas redondas y presentaban un óculo central para la ventilación y la luz. Las pechinas se hicieron comunes en el período bizantino, proporcionando el soporte para cúpulas sobre espacios cuadrados.
Las primeras cúpulas de madera se conocen solo a partir de fuentes literarias, pero el uso de encofrados de madera, hormigón y mano de obra no cualificada permitieron construir cúpulas de tamaño monumental a finales de la República y principios del período imperial, como el llamado salón de baños del "Templo de Mercurio" en Bayas. Nerón introdujo la cúpula en la arquitectura de los palacios romanos en el siglo I, en salas que servían como salas de banquetes estatales, salas de audiencia o salas del trono. La cúpula del Panteón, el ejemplo más grande y famoso, se construyó con hormigón en el siglo II y puede haber servido como sala de audiencias para Adriano. Mausoleos imperiales, como el mausoleo de Diocleciano, fueron cupulados a partir del siglo III. Algunas cúpulas más pequeñas se construyeron con una técnica de usar tubos de cerámica en lugar de una cimbra de madera para el hormigón, o como una estructura permanente incrustada en el hormigón, pero el ladrillo ligero se convirtió en el material de construcción preferido en el transcurso de los siglos IV y V. La disposición de nervaduras de ladrillo permitió estructuras más delgadas y facilitó la perforación de ventanas en los muros de soporte, haciendo innecesario el óculo como fuente de luz.
Los baptisterios y santuarios cristianos tenían cúpulas en el siglo IV, como el baptisterio de Letrán y la probable cúpula de madera sobre la iglesia del Santo Sepulcro. La iglesia octogonal en Antioquía de Constantino puede haber sido un precedente para edificios similares durante los siglos posteriores. La primera basílica cupulada puede haber sido construida en el siglo V, siendo una iglesia en el sur de Turquía el primer ejemplo propuesto, pero la arquitectura del siglo VI de Justiniano hizo que la arquitectura de la iglesia cupulada fuera estándar en todo el oriente romano. Su Hagia Sophia y la iglesia de los Santos Apóstoles inspiraron copias en siglos posteriores.
Las iglesias cruciformes con cúpulas en sus cruceros, como las iglesias de Hagia Sophia en Tesalónica y San Nicolás en Myra, fueron típicas de la arquitectura de los siglos VII y VIII y el refuerzo de una cúpula con bóvedas de cañón en los cuatro lados se convirtió en el sistema estructural estándar. Las cúpulas sobre tambores de forma cilíndrica o poligonal con ventanas fueron estándar después del siglo IX. En el período del imperio tardío, se construyeron iglesias más pequeñas con cúpulas de menor diámetro, normalmente de menos de después del siglo X. Son excepciones los octógonos cupulados del siglo XI de los monasterios de Hosios Loukas y Nea Moni, y la iglesia de Chora del siglo XII, entre otros. La planta de cruz inscrita en un cuadrado, con una única cúpula en el crucero o cinco cúpulas dispuestas en un patrón de quincunx, como en la iIglesia de San Pantaleón, fue el tipo más popular desde el siglo X hasta la caída de Constantinopla en 1453.
Visión general
Los arcos, bóvedas y cúpulas de medio punto distinguen la arquitectura romana de la arquitectura griega antiguas y se vieron facilitados por el uso de hormigón y del ladrillo. Variando el peso del material agregado en el hormigón, podía alterarse su peso lo que permitía disponer capas más ligeras en la parte superior de las cúpulas. Pero esas cúpulas de hormigón también requerían costosos encofrados de madera que debían ser construidos y mantenidos en su lugar durante el proceso de curado, y que normalmente tenían que ser destruidos al ser retirados. Sin embargo, el encofrado de las cúpulas de ladrillo no necesitaba mantenerse durante tanto tiempo y podía reutilizarse más fácilmente. El mortero y el agregado de hormigón romano se construyeron en capas horizontales colocadas a mano contra encofrados de madera, determinando el grosor de las capas la duración de la jornada laboral. No se vertían en un molde como se hace con el hormigón en la actualidad. Por ello las cúpulas romanas de hormigón se construyeron de manera similar a como se hacían las cúpulas en ménsula anteriores de la región mediterránea, aunque ya tenían características estructurales diferentes. El material agregado usado por los romanos a menudo eran cascotes o escombros, aunque se usaban otros agregados más livianos en los niveles superiores que servían para reducir las solicitaciones. Las "ánforas y jarras" vacías podían introducirse en el interior para reducir el peso. Las mezclas de hormigón seco utilizadas por los romanos se compactaban con picas para eliminar los huecos, y se añadía sangre animal que actuaba como un reductor del agua. Debido a que el hormigón romano era débil a la tracción, estructuralmente no proporcionaba ninguna ventaja sobre el uso del ladrillo o de la piedra. Pero si proporcionaba una ventaja constructiva debido a que podía construirse con mano de obra esclava no cualificada, lo que facilitaba la construcción de cúpulas a gran escala.
Las cúpulas se utilizaron en baños, villas, palacios y tumbas y los óculos fueron elementos comunes en ellas. Eran habitualmente de forma hemisférica y estaban, parcial o totalmente, ocultas en el exterior. Para contrarrestar los empujes horizontales de una gran cúpula de mampostería, los muros de soporte se construían más allá de la base hasta al menos las caderas de la cúpula y, a veces, la propia cúpula se cubría con un techo cónico o poligonal. También se usaron otras formas, incluidas las cúpulas de rebajadas o de platillo poco profundas, las segmentadas y las acanaladas. Las salas de audiencias de muchos palacios imperiales estaban cupuladas. Las cúpulas también eran muy comunes sobre pabellones de jardín poligonales. Las cúpulas estaban «estrechamente asociadas con patronos senatoriales, imperiales y patrocinados por el estado» y proliferaron en las ciudades capitales y otras ciudades con afiliaciones imperiales. La construcción y el desarrollo de cúpulas disminuyó en el oeste con el declive y la caída de la parte occidental del imperio.
En la arquitectura bizantina, una estructura portante de cuatro arcos con pechinas entre ellos permitía abrir los espacios bajo las cúpulas. Las pechinas permitieron que las cargas gravitatorias se concentraran en solo cuatro puntos en una planta cuadrada más práctica, en lugar de en un círculo. Hasta el siglo IX, las cúpulas eran bajas con contrafuertes gruesos y no sobresalían mucho hacia el exterior de sus edificios. Los tambores eran cilíndricos cuando se usaban y también bajos y gruesos. Después del siglo IX, se construyeron cúpulas más altas y se utilizaron tambores poligonales decorados con columnas y arcadas empotradas. La decoración exterior de la cúpula era más elaborada en el siglo XII e incluía columnas adosadas junto con nichos, arcadas ciegas y hileras de cuerdas. También eran normales los edificios con múltiples cúpulas.
Las cúpulas eran elementos importantes de los baptisterios, iglesias y tumbas. Normalmente eran hemisféricas y tenían, con excepciones ocasionales, tambores con ventanas. Las cubiertas de las cúpulas iban desde simples tejas de cerámica hasta láminas de plomo más caras, más duraderas y más adaptables a la forma. Las cúpulas y los tambores normalmente incorporaban anillos de tracción de madera en varios niveles para resistir la deformación en el mortero y permitir una construcción más rápida. También se usaron abrazaderas de metal entre bloques de cornisa de piedra, tirantes y cadenas de metal para estabilizar edificios cupulados. Los cinturones de madera en las bases de las cúpulas ayudaron a estabilizar los muros bajo ellas durante los terremotos, pero las cúpulas en sí permanecieron vulnerables al colapso. Los ejemplos de cúpula acanalada o de calabaza supervivientes en Constantinopla son estructuralmente equivalentes y esas técnicas se usaron indistintamente, correspondiendo el número de divisiones con el número de ventanas. Gracias a la pequeña escala de las iglesias posteriores al siglo VI, tales cúpulas nervadas podían construirse con encofrados solo para las nervaduras. Las cúpulas de calabaza pudieron haberse construido en anillos autoportantes y las pequeñas bóvedas cupuladas fueron dispuestas en ménsula de manera efectiva, prescindiendo por completo del encofrado.
Historia
República tardía y período imperial temprano thumb|Ruinas inundadas del llamado "Templo de Mercurio" en Baiae
Las termas romanas desempeñaron un papel destacado en el desarrollo de la construcción de las cúpulas en general y de las cúpulas monumentales en particular. En Pompeya, en las salas frías de las termas Stabiane y de las termas del Foro, se ven cúpulas modestas en baños que datan de los siglos II y I a.C.. Esas cúpulas tienen una forma muy cónica, similar a las de un bajorrelieve asirio encontrado en Nínive. En un tepidarium de la época romana en Cabrera de Mar, España, se ha identificado una cúpula de mediados del que utilizó una versión refinada de la construcción de arcos paralelos encontrada en una cúpula de baño helenística anterior en Sicilia. Según Vitruvio, la temperatura y la humedad de las habitaciones caldeadas cupuladas se podían regular levantando o bajando discos de bronce dispuestos bajo un óculo. Las cúpulas se adaptaban particularmente bien a las salas calientes de los baños de planta circular para facilitar el calentamiento uniforme de los muros. Sin embargo, el uso general de cúpulas no ocurrió antes del .
Rerum rusticarum libri, el libro de Varro sobre agricultura del ya describe un aviario con una cúpula de madera decorada con los ocho vientos que se compara, por analogía, con los ocho vientos representados en la Torre de los Vientos, que se construyó en Atenas aproximadamente al mismo tiempo. Ese aviario con su cúpula de madera pudiera representar un tipo ya completamente desarrollado. Las cúpulas de madera en general habrían permitido luces muy amplias. Su uso anterior puede haber inspirado el desarrollo y la introducción de grandes cúpulas de piedra de un tamaño sin precedentes. Se necesitaron formas complejas de madera para cimbrar y sostener la cúpula durante la construcción, y parece que finalmente se volvieron más eficientes y estandarizadas con el tiempo.
Las cúpulas finalmente alcanzaron un tamaño monumental en el período imperial romano. Aunque las huellas del encofrado en sí no han sobrevivido, las deformaciones del ideal de hasta en el llamado templo de Mercurio en Baiae sugieren un cimbrado de ocho marcos radiantes, con conectores horizontales que soportarían un encofrado radial para la cúpula poco peraltada. El edificio, en realidad una piscina frigidarium de hormigón para una casa de baños, data de la época de la República tardía,"Baiae, historic site, Italy". Britannica.com. Accessed 6 June 2021. o del reinado del primer emperador Augusto (–), lo que la convierte en la primera gran cúpula romana. Hay cinco aberturas en la cúpula: un óculo circular y cuatro tragaluces cuadrados. La cúpula tiene una luz de y es la mayor gran cúpula conocida construida antes de la del Panteón. También es la cúpula de hormigón conservada más antigua.
Siglo I