Ce are de-a face arhitectura cu ştiinţa?

Azi înţelegem ştiinţa ca descrierea şi explicarea structurii esenţiale a naturii. Cuvinte ca: structură, model, aranjare, plan, arhitectură apar constant în fiecare descriere pe care o facem.De exemplu, ne întrebăm care este structura materiei.Structura spirală a ADN-ului este poate cea mai izbitoare imagine a ştiinţei moderne.

Tipul de om care este interesat azi de arhitectura naturii este acelaşi tip de om care acum 800 de ani a fost arhitectul catedralelor gotice.

Suntem copleşiţi de măreţia şi splendoarea templelor greceşti.

Dacă ne uităm mai atent vom vedea că sunt limitate de unghiul drept şi de dreptunghiul format de coloane şi grinda orizontală.

Deoarece grecii nu au inventat arcul, templele lor sunt încărcate de coloane. Ele par deschise atunci când le privim ca ruine, dar când erau întregi erau monumente claustrofobe fără spaţiu. Motivul este o problemă de fizică: plafonul trebuia sprijinit pe grinzi orizontale de marmură, dar distanţa dintre coloane este limitată de întinderea suportată de grindă.

Cu cât este mai lungă grinda cu atât este mai grea şi cu atât este mai mare compresia suportată de coloane. Piatra rezistă la compresie, dar nu rezistă la întindere. Deoarece coloanele sunt comprimate, ele vor rezista, în schimb grinda se va rupe dacă întinderea la care este supusă e prea mare.

întindere

compresie

De-abia în 1660, Robert Hooke a explicat că fiecare material are un modul de elasticitate E specific care-i determină proprietăţile la deformare şi a stabilit legea deformării elastice.

Se pare însă că masonii s-au descurcat secole întregi în construcţii fără această lege, folosind doar cunoaşterea empirică.

Modele fotoelastice care arată liniile de egală tensiune

-în arhitectura dreaptă greacă formată din grindă şi coloane

- în arhitectura romană bazată pe arc.

Arcul roman distribuie mai uniform tensiunea şi rezistă la greutăţi mult mai mari.

Pont du Gard, Franţa

Suntem impresionaţi de apeductele romane care se întind chiar şi astăzi pe zeci de km. Locuitorii Romei moderne folosesc şi astăzi rămăşiţele lor în canalizare.

Descoperirea arcului de către romani este esenţială în construcţii. Dar tot atât de mult ne uimeşte că nu cunoşteau principiul vaselor comunicante.Unul din apeductele Romei, Aqua Marcia are o lungime de 100 km, deşi distanţa dintre capete este de 2 ori mai mică. Au fost necesari 50km de piatră din cauza necunoaşterii unui principiul elementar al fizicii! Principiul vaselor comunicante

Stilul romanescArcul rotund

Un avantaj al arcurilor este că nu necesită un singur bloc compact, ci pot fi construite din multe bucăţi care rezistă foarte bine la tensiune.

Moschea din Cordoba a fost construită cu ajutorul arcurilor romane între sec.8-10.

Stilul goticArcul oval

Noua descoperire, arcul oval, poate părea modestă şi puţin memorabilă. Dar consecinţele au fost de lungă durată. Catedralele gotice au mai mult spaţiu în interior şi sunt mai luminoase.

Catedrala din Canterbury, Anglia, datând din 1174

Motivul este că arcul oval permite ca scheletul de rezistenţă al catedralei să fie amplasat în exterior. Aceasta permite eliminarea majorităţii coloanelor din interior şi în plus acoperişul nu se mai sprijină pe pereţi permiţând introducerea unor structuri puţin rezistente la tensiune cum sunt vitraliile multicolore.

Ne impresionează cum a putut construi ghilda masonilor catedrala din Rheims care are arcuri de 70 m înălţime pe când nu se cunoştea calcularea tensiunilor. Se pare că empiric. Pentru că altă catedrală, cea din Beauvais, care avea arcuri de 80m s-a prăbuşit în 1284.Se pare că acest eveniment a stăvilit elanul aventurii gotice. De atunci nu s-a mai încercat construirea altei catedrale mai înalte şi Rheims a devenit centrul artelor din Europa.

Catedrala din Cologne

Catedrala din Chartres, începută în 1120

Catedrala din Notre Dame, Paris, 1163