Valvbågar och kupoler

Det här är ruinerna av Colosseum, en av Europas mest välbesökta turistattraktioner. Den norra väggen anses vara den mest spektakulära delen av byggnaden. Den är 48 meter hög, och består av fyra våningsplan, gjorda av sten. Innan den södra sidan rasade, hade var och en av de tre bottenvåningarna 80 fönsterliknande öppningar. Varje öppning består av en stenkonstruktion som ser ut som ett uppochnervänt U.

Den här formen – en valvbåge – är väldigt stark, och kan stå emot enorma krafter. Hur fungerar det? Valvbågarna i Colosseum är gjorda av kilformade stenar, bredare på den yttre sidan än den inre. De här stenarna, som kallas kilstenar, passar ihop, och bildar en halvcirkel eller båge. När den belastas ovanifrån, kommer den mittersta kilstenen – slutstenen – tryckas mot stenarna på vardera sidan.

De trycker i sin tur på kilstenarna bredvid dem. På det sättet fördelas belastningen jämnt, och överförs till sidorna av det uppochnervända U:et – de vertikala stöden. Eftersom kilstenarna trycks ihop är samtliga krafter i valvbågen sammanpressande krafter – tryckkrafter. Vad händer om vi byter ut valvbågen mot ett långt rakt stenblock – en balk? Till skillnad från en valvbåge, utsätts en balk även för utdragande krafter – dragkrafter.

Sten är ett material som är bra på att stå emot och bära upp tryckkrafter. Men det är mycket svagare när det gäller dragkrafter. Så i byggnader som är gjorda av sten, visar sig valvbågar vara starkare än balkar. Valvbågar användes ofta av antikens romare för att bygga broar, amfiteatrar och akvedukter. Valvbågar används fortfarande för att bära upp många konstruktioner, särskilt sådana som sträcker sig över stora avstånd, som broar.

Det finns ett annat konstruktionselement som fungerar på ett liknande sätt som valvbågen. Tänk dig att du tar en valvbåge och roterar den runt sin mittaxel. Det ger en tredimensionell figur, som ser ut som en uppochnervänd skål med ihålig insida. Det här är en kupol. I likhet med valvbågar består kupoler av inpassade delar.

De vilar ovanpå varandra och bildar en halvsfär. Utformningen får belastningen att delas upp i tryck- och dragkrafter i olika delar av kupolen. Krafterna är riktade både vertikalt och runt kupolens omkrets. Kupoler är populära inom arkitektur, eftersom de kan innesluta stora utrymmen samtidigt som de är stabila och starka. Förutom det, kan de också vara väldigt vackra och imponerande!

Därför har de genom tiderna varit särskilt vanliga i stora byggnader med kulturell betydelse, som tempel, museer, statliga byggnader och universitet. Med tiden har man uppfunnit många olika typer av kupoler, och många olika material och utformningar har använts för att bygga dem. Kupoler täcker arenor, används som växthus och andra typer av inkapslingar. Genom historien har valvbågar och kupoler bidragit både till funktionen och skönheten i byggnadsverk runt om i världen. Det är möjligt att vissa byggnader som du ser dagligen har de här viktiga arkitektoniska inslagen.

Se om du kan upptäcka dem!