バレルヴォールト

バレルヴォールトは、トンネル ヴォールト、ワゴン ヴォールト、ワゴンヘッド ヴォールトとも呼ばれ、指定された距離に沿って 1 本の曲線 (尖頭バレル ヴォールトの場合は 2 本の曲線) を押し出して形成される建築要素です。曲線は通常は円形で、全体のデザインに半円筒形の外観を与えます。バレル ヴォールトは、ヴォールトの最も単純な形式で、実質的には一連のアーチが並んで (つまり、次々に) 配置されています。これは、バレル屋根の一種です。

すべてのアーチ構造と同様に、バレル ヴォールトの下の壁には外向きの力が発生します。この力を吸収するためのメカニズムはいくつかあります。1 つは、壁を極端に厚く頑丈にすることですが、これは原始的で、時には受け入れられない方法です。より洗練された方法は、2 つ以上のヴォールトを互いに平行に構築することです。これにより、外向きの力が互いに打ち消されます。この方法は、建物の長さに沿っていくつかのヴォールト付きの身廊が平行に走る教会の建設で最もよく使用されました。ただし、最も外側のヴォールトの外壁は、依然として非常に頑丈にするか、バットレスで補強する必要があります。横方向の力に抵抗する 3 つ目の最も洗練されたメカニズムは、2 つのバレル ヴォールトを直角に交差させて、グロイン ヴォールトを形成することです。

バレル ヴォールトは、古代イラン(エラム)、インドのインダス文明、古代エジプトで知られ、ローマ建築で広く使用されていました。また、地下下水道システムでクロアカ マキシマを置き換えるためにも使用されました。その他の初期のバレル ヴォールト設計は、北ヨーロッパ、トルコ、モロッコ、その他の地域で発生しています。中世ヨーロッパでは、バレル ヴォールトは、修道院、城、塔屋、その他の構造物の石造り建築の重要な要素でした。この形式の設計は、地下室、納骨堂、長い廊下、回廊、さらには大広間でも見られます。

バレル・ヴォールトは、古代エジプトやメソポタミアなどの古代文明で知られ、利用されていました。しかし、これらの文明では、あまり人気も一般的な建築方法ではなかったようです。ペルシャ人とローマ人が、最初にバレル・ヴォールトを建築に重要なものとして利用しました。この技術は、木材が不足している地域で、レンガや石ブロックなどの石材で建物の屋根を葺く必要性から生まれたものと思われます。ヴォールトの最も古い例は、バビロニアのニップールにあるシュメールのジッグラトの下で発見されたトンネル・ヴォールトで、紀元前4000年頃のものとされ、粘土モルタルを混ぜた焼成レンガで造られていました。エジプトで最も古いトンネル・ヴォールトは、先王朝時代の紀元前3500年頃のレクアグナとデンデラで発見されています。これらは、わずか2メートルのスパンの墓に下りる通路の上に、3つのリング状に日干しレンガで造られていました。^[1]これらの初期の例では、バレル・ヴォールトは主に排水溝や下水道などの地下構造に使用されていましたが、後期エジプトの偉大な葬祭宮殿であるラメセウム神殿のいくつかの建物もこの方法でヴォールト化されていました。^[2]モルガンティーナ遺跡（エンナ県）で発見された最近の考古学的証拠によると、地上のバレル・ヴォールトは紀元前3世紀のヘレニズム時代のシチリアで知られ、使用されていたことが示されており、この技術は古代ギリシャ人にも知られていたことを示しています。

初期ハラッパーの埋葬室のアーチ型屋根は、ラキガルヒで発見されている。^[3] SRラオは、ロータルの家の小さな部屋のアーチ型屋根について報告している。^[4]樽型天井は、紀元前1900年から紀元前1300年にかけての後期ハラッパー墓地H文化でも使用されており、金属加工炉の屋根を形成していたことが、 1940年にハラッパーで発掘調査中にヴァッツによって発見された。^{[5] [6] [7]}

古代ローマ人は、おそらくエトルリア人と近東から樽型ヴォールトの知識を受け継いだものと思われます。ペルシャ人とローマ人は、この建築方法を大規模プロジェクトに広く使用した最初の人々であり、おそらくそれまでに見られたものよりも広い幅のヴォールトの建設に足場を使用した最初の人々でした。しかし、ローマの建築家は徐々にグロイン ヴォールトの使用を好むようになりました。このタイプのヴォールトは、建設がより複雑ではあるものの、支えとして重くて厚い壁を必要としないため (下記参照)、テルマエなどの、開口部が大きく内部に多くの光が入る、より広々とした建物を建てることができました。

ローマ帝国の崩壊後、数世紀にわたって、ヴォールトを必要とするほど大きな建物はほとんど建てられなかった。ロマネスク様式の初期には、最初の大聖堂で石造りの円筒形ヴォールトが復活した。ヴォールトを支えるために厚く重い壁が必要だったため、大聖堂の内部はかなり暗いものだった。巨大な円筒形ヴォールトで上から囲まれた最大かつ最も有名な教会の 1 つは、11 世紀から 12 世紀にかけて建てられたクリュニー修道院の教会である。

13世紀と14世紀には、新しいゴシック様式の発展とともに、ゴシック様式の大聖堂の建築においてバレル・ヴォールトはほとんど使用されなくなりました。当初は石のリブで補強されたグロイン・ヴォールトが主に使用され、後には壮観で華麗で複雑な中世のヴォールトが各種開発されました。しかし、ルネッサンスとバロック様式の到来と古代の芸術と建築への関心の復活とともに、バレル・ヴォールトは真に壮大な規模で再導入され、レオーネ・バッティスタ・アルベルティのマントヴァのサンタンドレア大聖堂、アンドレア・パッラーディオのサン・ジョルジョ・マッジョーレ大聖堂、そしておそらく最も壮麗なローマのサン・ピエトロ大聖堂など、多くの有名な建物や教会の建設に採用されました。ローマのサン・ピエトロ大聖堂では、巨大なバレル・ヴォールトが幅27メートル（89フィート）の身廊に渡されています。^[8]

バレル・ヴォールト設計では、圧力のベクトルにより、アーチの下部では外側に押す横方向の力が実現され、クラウンには下向きの力が加わります。^[9]結果として、この形式の設計では、側面が非常に重い建築要素または頑丈な土壁に固定または補強されていない限り、破損しやすくなります。たとえば、スコットランドのムッカルズ城では、バレル・ヴォールトの部屋に隣接する壁の厚さは最大4.6メートル（15フィート）で、湾曲した設計を固定するために必要な補強強度が追加されています。

円筒形ヴォールト構造に適切な照明を当てることの本質的な難しさは広く認識されている。^[10]本質的な工学上の問題は、石造りの円筒形ヴォールトに窓の穴を開けないようにする必要があることである。そのような開口部は、アーチシステム全体の完全性を損なう可能性がある。そのため、中世のロマネスク建築の建築家は、望ましい照明効果を得るために、小さな窓、大きな控え壁、またはその他の形式の内壁クロスブレースの技術に頼らざるを得なかった。多くの修道院では、自然な解決策は、十分な照明を確保するために中庭を開けた高い円筒形ヴォールト構造の回廊であった。

1996 年以来、構造エンジニアはニュートン力学を応用して、古代の石造りのバレル ヴォールトの数値応力負荷を計算してきました。^[11]これらの分析では、通常、アーチ システムの自重から生じる重力による応力を計算するために有限要素アルゴリズムが使用されています。実際、構造エンジニアにとって、バレル ヴォールトの分析は、複雑な膜と非伸長曲げ応力状態が関係しているため、構造エンジニアリングコンピュータ モデルのベンチマーク テストになっています。

他のヴォールト技術と比較すると、バレル・ヴォールトは、より複雑なグロイン・ヴォールトに比べて本質的に弱い設計です。バレル・ヴォールト構造は長い壁の上に載る必要があり、横方向の応力が安定しませんが、グロイン・ヴォールトの設計では、応力を頂点にほぼ垂直に向けることができます。^[12]

• アルデシール宮殿、イラン、ファールス州
• Qal'eh Dokhtar、イラン、フィルザバード、ファールス
• サルベスタン宮殿、イラン、サルベスタン
• ビシャプール、イラン、カゼルーン、特にアナヒタ神殿
• ベヴァーストン城、イングランド、西棟の南塔の地下室
• トスカーナ州コルトーナ大聖堂
• ダノター城、スコットランド、ホイッグス・ヴォールト
• ハドリアヌスの別荘、ティヴォリ、イタリア、この2世紀初頭の遺跡には数多くの遺物が残されている。
• ガラ プラキディア霊廟、ラヴェンナ、イタリア(西暦 500 年頃)
• スコットランド、マッコールズ城、地下室と長いホール
• マイアズ城、スコットランド、 地下室
• レアル モナステリオ デ ヌエストラ セニョーラ デ ルエダ、スペイン、12 世紀の修道院の回廊
• スクロヴェーニ礼拝堂、カペラデッリ スクロヴェーニ、パドヴァ、ヴェネト、イタリア(西暦 1303 年)
• バチカン洞窟、バチカン市国

ビクトリア朝建築や現代建築には、次のような樽型ヴォールト設計の現代的な例が数多くあります。

• システィーナ礼拝堂、バチカン市国
• 王室穀物倉庫、メクネス、モロッコ(17 世紀)
• ウィリアムソン トンネル、リバプール、イギリス(19 世紀初頭)
• 北アイルランド、ベルファスト、市庁舎、樽型ヴォールト天井の宴会場、1896-1906年、ドニゴール広場^[13]
• ハンティントン銀行ビル、オハイオ州クリーブランド、1924年設計
• キンベル美術館、テキサス州フォートワース、アメリカ合衆国、幅 174 フィート。
• メルボルン、オーストラリア、フォレスト ヒル チェイス ショッピング センター、ポリカーボネート製
• インディアナ大学の新図書館^[14]
• フリーモント ストリート エクスペリエンス、ラスベガス

マクロ建築デザインにおけるバレル ヴォールトの古典的な使用 (たとえば、主要な屋根構造要素として) 以外にも、バレル ヴォールトの本来のコンセプトと形状に基づいたさまざまな派生的な用途があります。これらの用途は、外科手術、天窓の設計、子供のおもちゃ、マイクロ構造の設計 (バス停など) の分野で生まれています。これらの用途はどれも、古代や古典時代の先駆者の壮大さには匹敵しませんが、現代の建築コンセプトとしてのバレル ヴォールトの普及を示しています。

骨の手術の分野では、「樽型」の切開法は、最先端の外科手術として明確に定義されているだけでなく、整形外科医によってこの手術法に樽型という名前が付けられています。^{[15]ヴォールファルトの研究では、この外科手術を人間の}脛骨 に対して行った91件の手術の結果に関する文書が引用されています。

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ウィキメディア・コモンズには、バレル・ヴォールトに関連するメディアがあります。

• バレルヴォールト設計の静的荷重の説明 2014-05-02 にWayback Machineでアーカイブされました
• 中世建築用語集