La Tecnica a Spina di Pesce di Brunelleschi nella Cupola di Firenze
Seicento anni fa, Firenze fu teatro dell'inizio di una delle imprese più grandiose di sempre: la realizzazione della Cupola della Cattedrale di Santa Maria del Fiore. Oggi, ammiriamo questo colosso di marmo e mattoni rossi, un'opera paradigmatica che ha influenzato cupole successive come quella di San Pietro, San Paolo a Londra e del Campidoglio a Washington.
Le Sfide Iniziali
Nel 1418, l’Opera del Duomo aveva completato l’edificio, ma mancava la cupola. Fu indetto un concorso per valutare i progetti, con la richiesta di una cupola alta a otto spicchi. Tra i problemi emersi:
- Una base troppo grande e irregolare: la base della cupola era stata allargata fino a 55 metri di diametro, un ottagono imperfetto senza un centro definito.
- Un tamburo di troppo: un tamburo costruito sopra il coro rendeva la cupola autoportante durante la costruzione.
- Mancanza di sostegno interno: la scarsità di legname impediva l’uso delle tradizionali centine.
Nel 1420, Filippo Brunelleschi iniziò la sua opera, rivoluzionando le tecniche costruttive del tempo e inaugurando il Rinascimento.
Il Progetto di Brunelleschi
Brunelleschi propose un progetto audace, basato su studi e sperimentazioni, riprendendo l’architettura classica e persiana e sfruttando le conoscenze di geometria e matematica. La cupola è un unicum nella storia, tra l’epoca antica e moderna.
Le Tre Soluzioni Geniali
- Forma ogivale: Brunelleschi costruì una cupola a forma ogivale, come la fiamma di una candela, per garantire stabilità.
- Struttura autoportante: Progettò due cupole concentriche tenute insieme da archi interni verticali e anelli di pietra e legno orizzontali.
- Tecnica a spina di pesce: Per la posa dei mattoni senza armature, Brunelleschi utilizzò la tecnica a spina di pesce.
La costruzione doveva avvenire in modo graduale e parallelo per permettere alle due cupole di autosostenersi. La tecnica a spina di pesce prevedeva la posa di mattoni verticali ogni 90 cm di mattoni orizzontali, creando una spirale che dava solidità alla struttura. Il mattone verticale fungeva da "fermalibro" per quelli orizzontali.
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Antonio da Sangallo il Vecchio ha realizzato un disegno di cupola a spinapesce all'inizio del XVI secolo.
Organizzazione del Cantiere
Brunelleschi introdusse macchine che sfruttavano l’energia animale per innalzare i materiali e costruì impalcature con piattaforme per il ristoro degli operai. Questo ridusse il rischio di cadute e trasformò Brunelleschi in un progettista di cantiere a tutto tondo, responsabile del progetto e della sua esecuzione.
Questo approccio era rivoluzionario per l’epoca, in cui i cantieri erano gestiti dalle corporazioni di mestieri senza un progettista a capo.
Mariano di Jacopo detto il Taccola ha realizzato una veduta generale della gru di Brunelleschi nella prima metà del XV secolo, mentre Leonardo Da Vinci ha disegnato un argano a tre velocità di Brunelleschi intorno al 1480.
L'Eredità di Brunelleschi
Brunelleschi morì nel 1446, lasciando ai posteri l’enigma della soluzione costruttiva della cupola, un enigma non ancora totalmente svelato. La cupola, con un diametro massimo interno di 45,5 metri e uno esterno di 54,8 metri, rimane la più grande cupola in muratura mai costruita.
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Ancora oggi, la cupola desta ammirazione per le modalità esecutive e i principi statici adottati, generando dibattiti tra studiosi ed esperti. Filippo Brunelleschi, considerato il primo vero ingegnere progettista, ha giocato una burla che continua ad accendere discussioni sul magico artificio che ha consentito la sua realizzazione.
Dettagli Tecnici e Ipotesi Strutturali
La cupola è caratterizzata da una doppia calotta e costolature d’angolo larghe poco più di 4 metri, con costolature intermedie di circa 2,5 metri. Catene di ferro corrono lungo i paralleli della cupola a varie quote, ortogonalmente alla catena stessa, evitando lo spanciamento della cupola e rendendola autoportante. Le catene sono poste a intervalli regolari in altezza.
Per garantire il funzionamento della cupola, era fondamentale considerare la disposizione dei mattoni e la loro capacità di lavorare in compressione. I mattoni venivano posati in modo tale da raccordarsi alle costolature, utilizzando macchine per sollevare i materiali. L'altezza, la larghezza, il profilo a quinto acuto e il tamburo sono elementi chiave del progetto.
Si ipotizza che la cupola funzioni strutturalmente come una cupola circolare, resistendo alle spinte grazie alla sua forma e alla disposizione dei materiali. Le catene circolari inscritte nell’ottagono di base ai vari livelli contribuiscono alla stabilità.
Nella parte alta della cupola, le catene in macigno hanno una funzione diversa, agendo come archi circolari chiusi soggetti a compressione per stabilizzare la cupola in fase costruttiva. La disposizione a spina di pesce dei mattoni aiuta marginalmente a prevenire lo scivolamento dei mattoni verso l’interno.
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Fasi Costruttive
- Realizzazione del modello costruttivo della cupola sulla base del modello di Fioravanti.
- Costruzione delle prime porzioni di cupola, con muri in mattoni, e posizionamento della prima catena ottagonale.
- Avanzamento dal muro interno verso l’esterno, con malta a presa rapida e cerchi concentrici successivi.
- Collegamento dei due muri con costoloni in muratura passanti.
- Completamento della cupola fino alla sommità.
- Realizzazione della lanterna.
La malta utilizzata era composta da calce viva, sabbia e acqua preparata sul posto. Elementi secondari, come le catene, aumentano la rigidezza della struttura e la sicurezza.
La Tecnica a Spina di Pesce "Sangallesca"
La tecnica a spina di pesce, spesso attribuita a Brunelleschi, potrebbe essere più precisamente definita "sangallesca". Antonio da Sangallo il Giovane ha disegnato il modello di questa procedura costruttiva e l’ha utilizzata in importanti opere. Questa tecnica era ben definita e conosciuta soprattutto in ambito fiorentino, ma in modo particolare come competenza specifica e gelosamente conservata dalla famiglia dei Sangallo.
La tecnica richiede una sofisticata competenza nei tracciamenti e nelle procedure esecutive. Con la fine del secolo XVI, si perse completamente la sua applicazione e la sua pratica costruttiva venne dimenticata.
Nei registri dell’Opera fiorentina sono ben documentati la scelta fatta e riscontri e testimonianze in molte architetture realizzate soprattutto in Toscana e nel Lazio: leggiamo la struttura della “spinapesce” nelle volte della Fortezza Vecchia di Livorno, dove nel 1521 Antonio da Sangallo il Giovane realizza all’interno del Bastione di Santa Barbara una volta emisferica con apparecchiatura a spinapesce ad andamento sinistrorso, e la ritroviamo a Firenze nella volta ottagonale che copre la Sala d’Armi della Fortezza da Basso.
Persino Vasari, nelle “Vite”, ricorda come lo stesso Michelangelo avesse pensato a questa tecnologia per voltare la cupola della Basilica romana, ma la presenza delle spinapesce è registrata anche nella cupola del Calcinaio a Cortona (Arezzo) con orientamento diverso da Santa Maria del Fiore; nella cupola della Madonna del Sasso a Bibbiena (Arezzo); nella crociera di San Lorenzo a Firenze; nella calotta esterna di Santo Spirito a Firenze; nella crociera di San Sebastiano in Vallepiana a Siena; nella crociera di Santa Maria Nuova a Cortona.
Il disegno in pianta mostra l’allineamento a spirale che i mattoni posati verticalmente assumono nella loro rappresentazione sul piano. La “spinapesce” costituisce proprio quel dispositivo che descrisse lo stesso Leon Battista Alberti nel suo trattato (“De Architettura”, Libro III cap XIV) dove parla espressamente delle cupole realizzabili senza armature, ove esse siano “realizzate in […] cerchi […].
Conclusioni
La Cupola del Brunelleschi rimane un’opera straordinaria, frutto di ingegno, innovazione e audacia. La tecnica a spina di pesce, insieme alle altre soluzioni geniali adottate, ha permesso la realizzazione di un capolavoro che continua a ispirare e meravigliare il mondo.
La più nota e significativa applicazione di questa tecnologia della ‘spinapesce’, che ormai non chiameremo più “brunelleschiana” ma “sangallesca”, è la cupola per uno dei quattro Ottagoni della Basilica di San Pietro a Roma, quello dedicato a Simon Mago, già oggetto di studio da parte di Giuseppe Zander [3], e di cui riportiamo qui di seguito, in figura 4, il di- segno originale sempre conservato nel Gabinetto dei Disegni e Stampe degli Uffizi al n. 594469. Rappresentazione di una cupola emisferica realizzata con la spinapesce.
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