Arches et coupoles

Ce sont les ruines du Colisée, l'une des attractions touristiques les plus visitées d'Europe. Les murs extérieurs sont probablement la partie la plus spectaculaire de cet amphithéâtre. Elles mesurent 48 mètres de haut, et se composent de quatre niveaux de plancher, en pierre. Avant que le bâtiment ne s'effondre, chacun des trois niveaux inférieurs était composé de 80 ouvertures incurvées en forme de fenêtre. Chaque ouverture est formée par une structure en pierre qui ressemble à un U inversé.

Cette structure - une arche, est très forte et est capable de supporter des charges importantes. Comment ça marche? Les arches du Colisée sont faites de pierres taillées en forme de coin. elles sont plus larges à une extrémité et plus étroite à l'autre. Ces pierres, appelées des voussoirs, s'emboîtent ensemble, formant un demi-cercle ou un arc.

Lorsqu'il y a une charge appliquée par le haut, le voussoir central, dit la clé de voûte, appuie contre les deux pierres voisines sur les côtés. Celles-ci, à leur tour, appuient sur les voussoirs en dessous d'elles. De cette façon, la charge est répartie uniformément et transmise sur les côtés du "U" inversé — les supports verticaux. Parce que les voussoirs sont emboîtés ensemble, les seules forces présentes dans les arches sont des forces de compression. Et si au lieu d'une arche, il y avait un bloc de pierre droit : une poutre ?

Contrairement à une arche, une poutre est soumise à la fois à des forces de compression et et de traction. La pierre est un matériau qui résiste et supporte très bien les forces de compression. Mais elle est beaucoup plus faible lorsqu'il s'agit de forces de traction. Ainsi, dans les bâtiments en pierre, les arches s'avèrent plus solides que les poutres. Les arches étaient couramment utilisées par les anciens Romains pour construire des ponts, des amphithéâtres et des aqueducs.

Mais aujourd'hui encore, les arches sont souvent utilisées pour soutenir certaines structures, surtout celles qui s'étendent sur une longue distance, comme les ponts. Il existe un autre élément structurel qui fonctionne de la même manière que l'arche. Imagine que tu prennes une arche et que tu la fasses pivoter autour de son axe central. Cela donnerait une forme tridimensionnelle qui ressemblerait un peu à un bol renversé, creux à l'intérieur. C'est un dôme.

Semblable aux arches, les dômes sont fabriqués à partir de pièces ajustées qui reposent les unes sur les autres, formant une demi-sphère. La conception permet a la charge de se décomposer en forces de compression et de traction. Dans un dôme, les forces sont dirigées vers le bas et tout autour du périmètre du dôme. Les dômes ont été populaires en architecture, parce qu'ils peuvent s'adapter à de grands espaces tout en restant stables et solides. Mis à part cela, ils peuvent aussi être très beaux et impressionnants !

C'est pourquoi, ils ont été très répandus à travers les siècles dans de grands bâtiments à signification culturelle, tels que les temples, les musées, les bâtiments gouvernementaux ou universitaires. Au fil du temps, de nombreux types de dômes différents ont été inventés et une large gamme de matériaux et de designs ont été utilisés pour construire des dômes. Aujourd'hui les dômes recouvrent les stades, servent de serres, et fournissent d'autres types de structures. À travers l'histoire, l'arche et le dôme ont contribué à la fonction et à la beauté des structures à travers le monde. Il est possible que certains bâtiments que tu vois dans ta vie quotidienne ont ces éléments architecturaux importants! Jette un oeil et tu verras.