Las cúpulas clásicas romanas sorprenden por su originalidad, desde las grandes salas termales de Baia hasta las experimentaciones de la Villa Adriana y las soluciones tardo-antiguas de Roma. El Pantheon se posiciona como evento del todo excepcional en esa larga historia de la construcción romana. La variedad de geometrías, dimensiones y sistemas constructivos aplicados en lugares y condiciones diferentes es muy grande. La información conservada en los restos de estas arquitecturas suponen todavía una fuente por descubrir y explorar.

Entre los múltiples aspectos que surgen al ocuparse del Pantheon y en general de cúpulas clásicas romanas, en este trabajo de tesis doctoral se elige enfocar principalmente el estudio en la geometría del intradós de las cúpulas. La potencialidad del hormigón romano se expresa con especial evidencia en el diseño y construcción de las superficies internas de las bóvedas, donde se persigue la experimentación de geometrías distintas. La comprensión de las técnicas constructivas empleadas para generar estas formas e incrementar sus dimensiones se configura como un marco de conocimientos necesarios para el análisis de las cúpulas.

La tesis abarca el estudio de las cúpulas clásicas romanas seleccionando una serie de edificios desde los primeros ejemplos del siglo II a.C. hasta las ultimas construcciones del siglo IV d.C.. Basándose en las características del conjunto de los ejemplos tratados, se estudia el desarrollo de esas formas constructivas en el tiempo y se reconoce en ellos la presencia de algunos elementos recurrentes. Además, la posibilidad de observar los restos antiguos conservados parcialmente o totalmente permite avanzar una hipotética clasificación de las geometrías de los intradoses de las cúpulas, poniéndola en relación con su propio desarrollo histórico.

La cúpula del Pantheon precisa de un análisis particular y detallado. El estudio intenso de ese objeto arquitectónico tan sorprendente se perpetua desde hace numerosos siglos y el monumento todavía ofrece interrogantes abiertos. Un levantamiento arquitectónico actual del intradós de la cúpula puede generar material útil para realizar estudios sobre su conformación.

Debido a la notoriedad del monumento, sus increíbles características y su perfecto estado de conservación, el Pantheon ha sido representado gráficamente desde hace siglos, a partir de las primeras representaciones renacentistas hasta las restituciones contemporáneas. La posibilidad de confrontar las documentaciones gráficas del mismo objeto a lo largo de un periodo de tiempo tan extenso, abre la investigación hacia un estudio comparativo de las técnicas de levantamiento de la antigüedad.

Entre las bóvedas clásicas romanas, el Pantheon se considera la expresión máxima de las posibilidades de las técnicas y materiales, siendo al mismo tiempo parte de una cadena de evolución continua de la forma en construcción. Episodios de la historia de la arquitectura romana anteriores o posteriores al Pantheon se prestan para un análisis comparado. Como casos de estudio especifico se eligen el llamado Templo de Mercurio en Baia, cerca de Nápoles, la sala circular de las Termas con Heliocaminus en la Villa Adriana y el Mausoleo de Santa Constanza en Roma. Los tres ejemplos comparten el mismo principio constructivo y la forma supuestamente semiesférica del intradós de la cúpula, aun presentando características diferentes que dependen de sus funciones, dimensiones, época y sistemas de construcción.

El trabajo se desarrolla gracias a la aplicación de métodos de levantamiento actuales, que permiten la restitución métrica de objetos complejos con agilidad y precisión. El uso de la fotogrametría digital y del escáner láser impulsan un continuo estudio crítico de los sistemas y una comparación directa entre ellos, generando paralelamente la información necesaria para el desarrollo de los análisis. La investigación se realiza, por tanto, entre el estudio comparado de las herramientas y de los sistemas de medición y el análisis geométrico-constructivo propio de las arquitecturas seleccionadas.

Para poder efectuar los análisis del intradós de las cúpulas, se introduce una fase de estudio critico de los datos derivados de los levantamientos. Se realiza la búsqueda de un modelo geométrico que se aproxime a los puntos levantados y que se genere a partir de unos rigurosos cálculos de promedios. Del modelo de restitución de puntos, que mantiene las irregularidades propias del objeto construido, se pasa a la creación de un modelo regular definido por claras leyes geométricas. La comparación directa entre las posiciones individuales de los puntos levantados y el modelo geométrico contribuyen a la comprensión del objeto de estudio, detectando irregularidades o deformaciones donde existan, y ofreciendo unos datos objetivos y cuantificables.

En definitiva, este trabajo engloba distintos tipos de labores, y profundiza en mayor o menor medida según los ejemplos tratados y las prioridades de los análisis propuestos. En la investigación se entrelazan diferentes factores como condiciones determinantes del trabajo: el levantamiento arquitectónico como comprensión global del objeto de estudio, el modelo geométrico como herramienta de análisis comparado y el estudio critico del material gráfico y bibliográfico como fuente de información y medio de contraste con los resultados obtenidos.

 El trabajo realizado aporta nuevas informaciones sobre las cúpulas clásicas romanas y el Pantheon en particular, enlazándose a una larga historia de estudios e interpretaciones avanzadas por numerosos autores sobre este monumento singular.

This work proposes a study of the Pantheon, and in a wider view of Roman classical domes. It is based on the relationship between bibliographic and historical documentation, and geometrical and constructive analysis, and it is supported on the fact that a wide range of dimensions, geometries and building systems applied in different places and conditions are conserved. The information preserved in the remains of these architectures are still a source for discovery and to explore.

Among several aspects that arise in dealing with the Pantheon and generally speaking with Roman classical domes, this research focuses mainly on the study of the geometry of the inner surface of this dome. Roman concrete expresses its capabilities with special evidence in the design and construction of these internal surfaces of the vaults. Here this material offered the possibility of a new experimentation on different geometries. A primary part of this research is to understand the construction techniques and their evolution as these domes became larger. This knowledge establishes the framework in which the geometrical analysis are developed.

The set of buildings selected are placed historically from the earliest examples of the second century BC up to the latest constructions of the fourth century AD. This exploration of the constructive evolution of methodology and forms is based on the characteristics of this set of buildings. Their analysis suggests the presence of some recurrent elements. In addition, the opportunity to observe the ancient remains partially or completely preserved, allows to reconfigure a hypothetical geometry of the intrados, by relating to its own historical context.

The dome of the Pantheon deserves a particular and detailed analysis. The intense study of such surprising architecture lasts over the centuries and the monument still offers unsolved questions. A current architectural survey of the interior of the dome can generate useful material for future studies.

Due to the notoriety of the monument, its amazing features and its perfect state of preservation, the Pantheon has been graphically represented for centuries. The comparison between graphic restitution of the same object over a so extensive period of time, opens the research towards a parallel study of survey techniques of antiquity.

Experts generally consider the Pantheon as the maximum expression of techniques and material possibilities among the Roman classical vaults. At the same time this building is part of an evolution chain of constructive methods. Episodes in the history of Roman architecture previous or subsequent to the Pantheon lead to a comparative analysis. In this work, the specific case studies are the so-called Temple of Mercury in Baia, near Naples, the circular room of the Heliocaminus Baths in Villa Adriana and the Mausoleum of Santa Constanza in Rome. The three examples share the same constructive principle and the supposed hemispherical shape of their inner surface. At the same time they present different features depending on their functions, dimensions, time and systems involved.

The research is supported on the one hand by the application of current indirect survey methods, which make possible metric restitution of complex objects with agility, but bringing out a good approximation. The use of digital photogrammetry and laser scanner methods drives a critical study of systems and their direct comparison and integration. These double nature of the works produce the necessary information to contribute to the knowledge of the studied objects. Research is carried out, therefore, between the comparative study of tools and systems of measurement and the geometrical and constructive analysis of selected surfaces.

In order to carry out the geometrical analysis of the domes inside shape, a critical study is applied to data derived from surveys. The research is based on the construction of a geometrical model that approximates the points raised and which is generated with a rigorous average calculation. Survey points model, which keeps the irregularities of the constructed object, determines the creation of a regular model defined by clarifying geometrical laws. The direct comparison between the individual positions of the raised points and the geometrical model contributes to the building understanding. It detects irregularities or deformities where they exist, and provides objective and quantifiable data.

The several developed analysis show the importance of integrating the buildings metric restitution with the study of its history, geometry and construction. The survey is seen as a comprehensive system of architectural understanding. It stimulates the continuous results review. The integrated survey and analysis work generates new documentation.

Many questions about construction systems used for the realization of these domes, and specially the Pantheon, remain unsolved. According to the dynamics of the research as an uninterrupted evolution, the quantity of related arguments invites to continue this work. The observations documented in this study open the field towards a multidisciplinary approach, that may deepen into a further knowledge of the ancient buildings. The classical architecture heritage suffers deterioration over time, so a study on its current state can contribute to discover real needs, reflecting the direct link existing between building conservation and architectural survey.