La cupola del Brunelleschi è la copertura della crociera del Duomo di Firenze; al momento della costruzione era la cupola più grande del mondo e rimane tuttora la più grande cupola in muratura mai costruita (il diametro massimo della cupola interna è di 45,5 metri, mentre quello dell'esterna è di 54,8 ed è alta 116 metri).<ref>[https://duomo.firenze.it/it/opera-magazine/post/4743/brunelleschi-e-la-genesi-di-un-capolavoro Brunelleschi e la genesi di un capolavoro]</ref> Grazie alla fondamentale rilevanza che essa ha rivestito per il successivo sviluppo dell'architettura e della moderna concezione del costruire, essa è tutt'oggi considerata da alcuni la più importante opera architettonica mai edificata in Europa dall'epoca romanaStoria dell'architettura europea, ed. Laterza, 2006..
La sua grandezza impedì il tradizionale metodo costruttivo mediante l'ausilio di cèntine, facendo sì che venissero formulate molte ipotesi sulla tecnica costruttiva impiegata.
Storia
Il problema della sua costruzione affannava da tempo gli operai del Duomo. Non era infatti impresa semplice costruire e individuare dove appoggiare le enormi centine di legno che avrebbero dovuto sostenerla fino alla sua chiusura definitiva con la chiave di volta, né si era certi che una struttura in legno avrebbe potuto sostenere il peso della volta, e si pensava che avrebbe potuto addirittura collassare su se stessa.
Molto probabilmente il primo architetto della nuova Cattedrale, Arnolfo di Cambio, doveva aver previsto una copertura a cupola del presbiterio, come nelle cattedrali di Siena e di Pisa. Che poi ancora nel Trecento si pensasse a una cupola di minori dimensioni sembra provato dal noto affresco di Andrea Bonaiuti in una delle pareti della sala capitolare, il Cappellone degli Spagnoli, della basilica fiorentina di Santa Maria Novella. L'affresco, datato 1365-1367 circa, mostra sul fondo una chiesa in cui è chiaramente riconoscibile una Cattedrale ispirata al progetto di Santa Maria del Fiore, la cui cupola è però priva del tamburo ed è a tutto sesto (al tempo irrealizzabile in muratura).
Nel 1418 l'Opera del Duomo bandì un concorso pubblico per la costruzione della cupola. In seguito al concorso, che pure ufficialmente non ebbe vincitori, Filippo Brunelleschi e Lorenzo Ghiberti furono nominati capomastri. Il 7 agosto 1420 ebbe inizio la costruzione della cupola, che fu completata fino al cosiddetto "serraglio", alla base della lanterna il 30 agosto 1436.
Il grandioso cantiere aprì i battenti all'indomani della stesura del cosiddetto "dispositivo" del 1420, attribuito allo stesso Brunelleschi, in cui si esponeva il modo con il quale si sarebbe dovuto chiudere il tamburo e si precisavano per punti salienti le modalità di costruzione. In sostanza, si trattava di un singolare "programma dei lavori" che sintetizzava in poche righe la struttura, la forma e le dimensioni del manufatto, ma più che esprimere un'intenzionalità programmatica, Brunelleschi enunciava il progetto impartendo disposizioni esecutive. In quei dodici punti da lui elencati non solo era contenuta già l'opera finita, ma vi erano persino indicate quelle variazioni, incidenti e aggiunte che si sarebbero dovute fare.
A seguito di alterne vicende e di un clima di rivalità, a detta del Vasari, nel 1423 Ghiberti venne estromesso dai lavori, che passarono interamente in mano a Brunelleschi. Il cantiere procedette così senza apprezzabili interruzioni, fino a quando, nell'agosto del 1436, venne infine celebrato ufficialmente, con la solenne benedizione di papa Eugenio IV, il completamento della fabbrica. La consacrazione fu solennizzata dall'esecuzione del mottetto isoritmico di Guillaume Dufay Nuper rosarum flores, con riferimento al nome e allo stemma di Firenze nonché alla dedicazione della basilica a Santa Maria del Fiore.
Terminata la costruzione della cupola venne indetto un altro concorso pubblico per la lanterna, vinto sempre da Brunelleschi. I lavori iniziarono però solo nel 1446, pochi mesi prima della morte dell'architetto; essi proseguirono allora sotto la direzione dell'amico e seguace Michelozzo di Bartolomeo, per essere infine terminati da Antonio Manetti il 23 aprile 1461.
Forma e struttura
A partire da un tamburo ottagonale la Cupola si erge su otto spicchi, le vele, organizzati su due calotte separate da uno spazio vuoto. Lo spazio fra le due calotte misura circa 1,20 metri ed è attraverso questo spazio che passa la gradinata che permette di salire alla Lanterna. Una catena lignea formata da 24 travi collegate tra loro da staffe e perni di ferro circonda tutta la costruzione. Sulla sua efficacia si è discusso a lungo. Sinteticamente, oggi, possiamo affermare che, in linea di principio, una cupola è tanto più stabile quanto più è saldo il suo tamburo e la sua base d'imposta: dunque un sistema di cerchiatura efficace è utile alla stabilità. Questo anello, infatti, serve per “stringere” la costruzione alla base, in modo da contrastare le pericolose forze dirette verso l'esterno. Per quanto riguarda invece l'impiego di catene lignee o di pietra si resta dubbiosi, se non altro per l'elasticità del legno e per l'incapacità della pietra di lavorare a trazione. Fra gli elementi che compongono la Cupola esistono proporzioni auree com'era in uso a quel tempo. La sensazione che si ha, infatti, osservando questo capolavoro, è di sostanziale equilibrio e armonia nelle sue parti. La sua base d'imposta si trova a circa 55 metri dal suolo, la lanterna è alta 21 metri, il tamburo misura 13 metri e l'altezza della Cupola è, in media, 34 metri. L'elevazione totale dell'intera struttura, compresa la palla dorata e la croce che la sormontano, è di metri 116,50. Va ricordato, tuttavia, che le misure reali della Cupola vanno calcolate in braccia fiorentine e non secondo il sistema metrico decimale, pertanto ogni suggestiva elucubrazione riferita all'appartenenza dei numeri 13, 21, 34, 55 alla famosa successione di Fibonacci è del tutto erronea e priva di senso. Quando la Cupola fu consacrata nel 1436, un famoso musicista fiammingo, Guillaume Dufay, compose per l'occasione il mottetto Nuper rosarum flores, composizione che riproduceva in musica i rapporti della costruzione. Anche il contorno apparente della Cupola rispetta regole ben precise: il profilo angolare esterno è un sesto di quarto acuto, mentre quello interno è un sesto di quinto acuto. Ciascuna diagonale dell'ottagono esterno, che misura circa 54 metri, è stata suddivisa in quattro parti uguali: da qui la definizione di "quarto acuto". Il profilo della Cupola, in ogni caso, assume una forma d'estrema importanza per la sua stabilità: infatti, si avvicina molto a quella di una catenaria rovesciata. Questo nome deriva dal fatto che la sua forma è quella che assume una catena appesa, tenendo fermi i suoi due estremi. Come avrebbe dimostrato Bernoulli solo alla fine del seicento, tale forma è la più adatta per sostenere una cupola che si regge col proprio peso. Arrivati alla sommità troviamo la Lanterna, completata con l'intervento di più artisti dopo la morte del Brunelleschi sopraggiunta nel 1446. Per realizzarla, furono utilizzate macchine che l'architetto stesso aveva progettato. Queste macchine, necessarie per sollevare i materiali durante la costruzione della Cupola, e che da sole segnano un formidabile progresso nella scienza delle costruzioni sono generalmente viste da quasi tutti gli autori che si occupano della costruzione, da Vasari a Ross King (vedi bibliografia) come una applicazione delle tecniche elaborate da Brunelleschi per i suoi celebri orologi, dei quali a quanto pare resta un solo esemplare superstite, quello della torre del palagio di Scarperia. Anche la Lanterna ha una funzione molto importante per la statica globale. I costoloni, infatti, convergono verso il serraglio, la base della Lanterna, il cui diametro è circa 6 metri. Le forze che agiscono sulla Cupola sono tali che gli stessi costoloni tendono a piegarsi verso l'interno per effetto dei carichi e del peso proprio. La Lanterna, con il suo enorme peso (circa 750 tonnellate) ha la funzione di contrastare queste forze pericolose incuneandosi nella struttura e annullando le spinte che si generano alla sua base. Nel 1472, il Verrocchio costruì la palla di bronzo che fu posta sulla sua cima usata per stabilizzare l'anello di congiunzione della cupola. Anche per questo furono necessarie le macchine di Brunelleschi. Fra i ragazzi di bottega che aiutarono il Verrocchio in questa difficile operazione c'era un giovane da Vinci, Leonardo. Il 5 aprile 1492 la palla venne colpita da un fulmine ma non caddeChome fumo a letto, ch’era ore tre di notte, cominciò a piovere un po’ di grangniuola e vento grande; venne uno tuono grandisimo: ongniuno si spaventò, e la matina si vide era dato in su la Lanterna di Santa Maria del Fiore, cioè in su la Chupola, e mandò giù più che ‘l terzo de la Lanterna. Chadè in su la chiesa moltissime priete, isfondò la volta della chiesa in cinque luoghi "Ricordanze" di Tribaldo De’ Rossi.. Il 27 gennaio 1601 intorno alle 5 di mattina, a causa di un fulmine, la palla cadde, danneggiando in più punti la cupolasulle cinque ore di notte simile accidente con grandissimo strepito, e danno; venne a terra la palla e la croce con infiniti marmi con tal veemenza e forza scheggiati, che corsero fino a mezzo la via dei Servi Full text of "Il Fiorentino istruito nelle cose della sua patria". (venne riposizionata il 21 ottobre 1602; dietro la piazza sotto la cupola un disco di marmo ancora testimonia il punto esatto in cui la sfera originaria si schiantò al suolo).
La costruzione Il problema della cupola e le centine
Il tamburo, di forma ottagonale imperfetta, su cui avrebbe dovuto poggiare la cupola misurava circa 45 metri di ampiezza sulla diagonale maggiore e si trovava a 54 metri di altezza. Queste dimensioni erano notevolmente maggiori di quelle previste all'inizio. Le ragioni di questo aumento, che portava le dimensioni dell'edificio a superare quelle della cupola del Pantheon, fino allora la più grande cupola del mondo tanto che la leggenda la considerava opera del demonio, vanno ricercate non tanto nella volontà di primato, quanto nella necessità di rinforzare al massimo il tamburo della cupola. Il tamburo infatti era stato rialzato rispetto al modello originale mediante un piano in cui si aprono otto grandi occhi, che favorivano l'illuminazione del triconco absidale della Cattedrale. Con questo espediente si rialzava anche il piano di imposta della cupola al di sopra di tutte le volte fino allora costruite. Le altissime volte della cattedrale di Beauvais in Francia, che per la loro arditezza crollarono poco dopo la loro costruzione, raggiungevano infatti "solo" i 48 metri di altezza. Ma il tamburo di forma ottagonale irregolareIl lato massimo, rilevato durante un'accurata misurazione nel 1939, misura 17,60 m, mentre quello minimo è pari a 16,98 m. Cfr Il restauro della cupola di Santa Maria del Fiore, in "Enciclopedia Curcio di Scienza e Tecnica", annuario, 1992, pp. 94-98. creava anche il principale ostacolo all'erezione della cupola. Brunelleschi calcolò con precisione ogni dettaglio, dall'inclinazione delle pareti alla disposizione dei mattoni a spina di pesce. In questo modo la cupola era in grado di sorreggersi da sola, senza poggiare sulle tradizionali impalcature di legno solfureo.
Una cupola che non è una cupola