miniatura|Seção do Panteão de Agripa, em Roma. miniatura|Cúpula de Santa Sofia, Istambul, construída entre 532 e 537.
As cúpulas foram um elemento característico da arquitetura da Roma Antiga e da sua continuação medieval, o Império Bizantino. Tiveram uma ampla influência nos estilos contemporâneos e posteriores, desde a arquitetura russa e otomana até à renascentista italiana e aos historicismos modernos. As cúpulas eram habitualmente hemisféricas, embora também se conheçam formas octogonais e segmentadas, e evoluíram em forma, uso e estrutura ao longo dos séculos. Os primeiros exemplos descansavam diretamente sobre os muros rotunda das salas redondas e apresentavam um óculo central para ventilação e luz. As pechinas tornaram-se comuns no período bizantino, proporcionando o suporte para cúpulas sobre espaços quadrados.
As primeiras cúpulas de madeira são conhecidas apenas a partir de fontes literárias, mas o uso de cofragens de madeira, betão e mão de obra não qualificada permitiram construir cúpulas de tamanho monumental no final da República e início do período imperial, como o chamado salão de banhos do "Templo de Mercúrio" em Baía. Nero introduziu a cúpula na arquitetura dos palácios romanos no século I, em salas que serviam como salas de banquetes estatais, salas de audiência ou salas do trono. A cúpula do Panteão, o exemplo maior e mais famoso, foi construída com betão no século II e pode ter servido como sala de audiências para Adriano. Mausoléus imperiais, como o mausoléu de Diocleciano, foram cupulados a partir do século III. Algumas cúpulas menores foram construídas com uma técnica de utilizar tubos de cerâmica em vez de uma estrutura de madeira para o betão, ou como uma estrutura permanente incrustada no betão, mas o tijolo leve tornou-se o material de construção preferido no decurso dos séculos IV e V. A disposição de nervuras de tijolo permitiu estruturas mais delgadas e facilitou a perfuração de janelas nos muros de suporte, tornando desnecessário o óculo como fonte de luz.
Os batistérios e santuários cristãos tinham cúpulas no século IV, como o Batistério de Latrão e a provável cúpula de madeira sobre a igreja do Santo Sepulcro. A igreja octogonal em Antioquia de Constantino pode ter sido um precedente para edifícios semelhantes durante os séculos posteriores. A primeira basílica cupulada pode ter sido construída no século V, sendo uma igreja no sul da Turquia o primeiro exemplo proposto, mas a arquitetura do século VI de Justiniano tornou a arquitetura da igreja cupulada padrão em todo o oriente romano. A sua Hagia Sophia e a Igreja dos Santos Apóstolos inspiraram cópias em séculos posteriores.
As igrejas cruciformes com cúpulas nos seus cruzeiros, como as igrejas de Hagia Sophia em Tessalónica e São Nicolau em Myra, foram típicas da arquitetura dos séculos VII e VIII e o reforço de uma cúpula com abóbadas de berço nos quatro lados tornou-se o sistema estrutural padrão. As cúpulas sobre tambores de forma cilíndrica ou poligonal com janelas foram padrão após o século IX. No período do império tardio, construíram-se igrejas menores com cúpulas de menor diâmetro, normalmente de menos de após o século X. São exceções os octógonos cupulados do século XI dos mosteiros de Hosios Loukas e Nea Moni, e a Igreja de Chora do século XII, entre outros. A planta de cruz inscrita num quadrado, com uma única cúpula no cruzeiro ou cinco cúpulas dispostas num padrão de quincôncio, como na Igreja de São Pantaleão, foi o tipo mais popular desde o século X até à queda de Constantinopla em 1453.
Visão geral
Os arcos, abóbadas e cúpulas de volta perfeita distinguem a arquitetura romana da arquitetura grega antigas e foram facilitados pelo uso de betão romano e do tijolo. Variando o peso do material agregado no betão, podia alterar-se o seu peso, o que permitia dispor camadas mais leves na parte superior das cúpulas. Mas essas cúpulas de betão também exigiam cofragens de madeira dispendiosas que deviam ser construídas e mantidas no lugar durante o processo de cura, e que normalmente tinham de ser destruídas ao serem retiradas. No entanto, a cofragem das cúpulas de tijolo não precisava de ser mantida durante tanto tempo e podia ser reutilizada mais facilmente. O argamassa e o agregado de betão romano foram construídos em camadas horizontais colocadas à mão contra cofragens de madeira, determinando a espessura das camadas a duração da jornada de trabalho. Não eram vertidos num molde como se faz com o betão na atualidade. Por isso, as cúpulas romanas de betão foram construídas de maneira semelhante a como se faziam as cúpulas em mísula anteriores da região mediterrânica, embora já tivessem características estruturais diferentes. O material agregado usado pelos romanos eram frequentemente cascalhos ou escombros, embora se usassem outros agregados mais leves nos níveis superiores que serviam para reduzir as tensões. As "ânforas e jarros" vazios podiam ser introduzidos no interior para reduzir o peso. As misturas de betão seco utilizadas pelos romanos eram compactadas com picas para eliminar os vazios, e adicionava-se sangue animal que atuava como redutor de água. Devido ao facto de o betão romano ser fraco à tração, estruturalmente não proporcionava nenhuma vantagem sobre o uso do tijolo ou da pedra. Mas proporcionava uma vantagem construtiva devido ao facto de poder ser construído com mão de obra escrava não qualificada, o que facilitava a construção de cúpulas em grande escala.
As cúpulas foram utilizadas em banhos, villas, palácios e túmulos e os óculos foram elementos comuns nelas. Eram habitualmente de forma hemisférica e estavam, parcial ou totalmente, ocultas no exterior. Para contrariar os empuxos horizontais de uma grande cúpula de alvenaria, os muros de suporte construíam-se além da base até pelo menos aos "rins" da cúpula e, por vezes, a própria cúpula era coberta com um telhado cónico ou poligonal. Também se usaram outras formas, incluindo as cúpulas rebaixadas ou de prato pouco profundas, as segmentadas e as caneladas. As salas de audiência de muitos palácios imperiais eram cupuladas. As cúpulas também eram muito comuns sobre pavilhões de jardim poligonais. As cúpulas estavam «estreitamente associadas com patronos senatoriais, imperiais e patrocinados pelo estado» e proliferaram nas cidades capitais e outras cidades com afiliações imperiais. A construção e o desenvolvimento de cúpulas diminuiu no oeste com o declínio e a queda da parte ocidental do império.
Na arquitetura bizantina, uma estrutura portante de quatro arcos com pechinas entre eles permitia abrir os espaços sob as cúpulas. As pechinas permitiram que as cargas gravíticas se concentrassem em apenas quatro pontos numa planta quadrada mais prática, em vez de num círculo. Até ao século IX, as cúpulas eram baixas com contrafortes espessos e não sobressaíam muito para o exterior dos seus edifícios. Os tambores eram cilíndricos quando usados e também baixos e espessos. Após o século IX, construíram-se cúpulas mais altas e utilizaram-se tambores poligonais decorados com colunas e arcadas embutidas. A decoração exterior da cúpula era mais elaborada no século XII e incluía colunas adossadas juntamente com nichos, arcadas cegas e fiadas de molduras. Também eram normais os edifícios com múltiplas cúpulas.
As cúpulas eram elementos importantes dos batistérios, igrejas e túmulos. Normalmente eram hemisféricas e tinham, com exceções ocasionais, tambores com janelas. As coberturas das cúpulas iam desde simples telhas de cerâmica até lâminas de chumbo mais caras, mais duradouras e mais adaptáveis à forma. As cúpulas e os tambores normalmente incorporavam anéis de tração de madeira em vários níveis para resistir à deformação na argamassa e permitir uma construção mais rápida. Também se usaram abraçadeiras de metal entre blocos de cornija de pedra, tirantes e cadeias de metal para estabilizar edifícios cupulados. Os cinturões de madeira nas bases das cúpulas ajudaram a estabilizar os muros sob elas durante os sismos, mas as cúpulas em si permaneceram vulneráveis ao colapso. Os exemplos de cúpula canelada ou de abóbora sobreviventes em Constantinopla são estruturalmente equivalentes e essas técnicas foram usadas indistintamente, correspondendo o número de divisões ao número de janelas. Graças à pequena escala das igrejas posteriores ao século VI, tais cúpulas nervuradas podiam ser construídas com cofragens apenas para as nervuras. As cúpulas de abóbora podem ter sido construídas em anéis autoportantes e as pequenas abóbadas cupuladas foram dispostas em mísula de maneira eficaz, prescindindo totalmente da cofragem.
História
República tardia e período imperial inicial thumb|Ruínas inundadas do chamado "Templo de Mercúrio" em Baía
As termas romanas desempenharam um papel de destaque no desenvolvimento da construção das cúpulas em geral e das cúpulas monumentais em particular. Em Pompeia, nas salas de banho frio das termas Stabiane e das termas do Fórum, veem-se cúpulas modestas em banhos que datam dos séculos II e I a.C. Essas cúpulas têm uma forma muito cónica, semelhante às de um baixo-relevo assírio encontrado em Nínive. Num tepidário da época romana em Cabrera de Mar, Espanha, foi identificada uma cúpula de meados do que utilizou uma versão refinada da construção de arcos paralelos encontrada numa cúpula de banho helenística anterior na Sicília. Segundo Vitrúvio, a temperatura e a humidade das salas aquecidas cupuladas podiam ser reguladas levantando ou baixando discos de bronze dispostos sob um óculo. As cúpulas adaptavam-se particularmente bem às salas quentes dos banhos de planta circular para facilitar o aquecimento uniforme dos muros. No entanto, o uso geral de cúpulas não ocorreu antes do .
Rerum rusticarum libri, o livro de Marco Terêncio Varrão sobre agricultura do já descreve um aviário com uma cúpula de madeira decorada com os oito ventos que se compara, por analogia, com os oito ventos representados na Torre dos Ventos, que foi construída em Atenas aproximadamente ao mesmo tempo. Esse aviário com a sua cúpula de madeira poderia representar um tipo já completamente desenvolvido. As cúpulas de madeira em geral teriam permitido vãos muito amplos. O seu uso anterior pode ter inspirado o desenvolvimento e a introdução de grandes cúpulas de pedra de um tamanho sem precedentes. Foram necessárias formas complexas de madeira para sustentar e apoiar a cúpula durante a construção, e parece que finalmente se tornaram mais eficientes e padronizadas com o tempo.
As cúpulas finalmente alcançaram um tamanho monumental no período imperial romano. Embora os vestígios da cofragem em si não tenham sobrevivido, as deformações do ideal de até no chamado templo de Mercúrio em Baía sugerem uma estrutura de oito quadros radiantes, com conectores horizontais que suportariam uma cofragem radial para a cúpula pouco peraltada. O edifício, na verdade uma piscina frigidário de betão para uma casa de banhos, data da época da República tardia,"Baiae, historic site, Italy". Britannica.com. Consultado em 6 de junho de 2021. ou do reinado do primeiro imperador Augusto (–), o que a torna a primeira grande cúpula romana. Existem cinco aberturas na cúpula: um óculo circular e quatro claraboias quadradas. A cúpula tem um vão de e é a maior grande cúpula conhecida construída antes da do Panteão. É também a cúpula de betão conservada mais antiga.
Século I
Embora existam exemplos anteriores dos períodos republicano e imperial inicial, a construção de cúpulas aumentou sob o imperador Nero e os Flávios durante o e o século II. As salas de planta central tornaram-se partes cada vez mais importantes dos projetos dos palácios e das villas palacianas a partir do século I, servindo como salas para banquetes estatais, salas de audiência ou salas do trono. A cofragem era disposta horizontal ou radialmente, mas não existem evidências sobreviventes suficientes dos séculos I e II para dizer qual delas era a mais habitual.