以下の文書は以下の日本語訳です。

Barrel vault - Wikipedia

バレル・ヴォールト は トンネル・ヴォールト (tunnel vaut) あるいは ワゴン・ヴォールト (wagon vault) とも呼ばれ、 単一曲線 (尖ったヴォールトの場合には曲線の組) を与えられた距離だけ、突き出すことにより形成される建築的要素である。 曲線は典型的には形が円で、全体のデザインに半円柱の外見を与える。 バレル・ヴォールトはヴォールトの中で最も単純な形で、 事実上一連の弧を横に並べたものである。これはバレル屋根の一形式である。

リスボン大聖堂のネイブ、バレル・ヴォールトのアーチ内面、 クリアストーリーがないことに注意、すべての照明はヴォールト の一方の端にあるバラ窓により提供されている。

アーチに基礎を置くすべての建設と同様に、バレル・ヴォールトの下の壁には 外に押し出す力が生成される。 この押し出す力を吸収する幾つかの仕組みがある。 1 つには壁を極端に分厚くし、強固にすることである -- これは原始的で、時々許容できない方法である。 もっと優雅な方法は 2 つ以上のヴォールトを互いに並行して建設することであり、 外側に押し出す力が互いに打ち消しあう。 この方法は教会の建設で最も始終使用されるものであり、 教会では幾つかのヴォールトの付いたネイブ (nave) がその全長を走っていた。 しかしながら、もっとも外側のヴォールトの外側の壁は完全に強固に建設するか、 もしくはバットレスで強化しなければならない。 横方向に押し出す力に抵抗する 3 番目の、そして最も優雅な方法は、 2 つのバレル・ヴォールトを直角に交差して作ることで、 これでグロイン・ヴォールト (groin vault) ができる。

バレル・ヴォールトは古代エジプトから知られ、ローマの建築で大規模に使用された。 これらは クロアカ・マキシマ (Cloaca Maxima、世界最古の下水システムの 1 つ) を 地下下水システムで交換するために使用された。 他の初期のバレル・ヴォールト・デザインが起きたのは：北ヨーロッパ、トルコ、モロッコ等であった。 中世ヨーロッパではバレル・ヴォールトは石造建築の重要な要素で、 修道院、城、塔などに使用された。 このデザインの形式が見受けられるのは： 貯蔵室 (cellar)、地下室 (crypt)、 長い廊下 (hallway)、回廊 (cloister) そして大ホールでもある。

バレル・ヴォールトは初期の文明で知られ、利用された。 これには古代エジプトとメソポタミアが含まれる。 しかしながら、これらの文明では人気が高い方法でも、普通の方法でもなかった。 ペルシャ人とローマ人はこれらを著しく使用した最初の人である。 恐らく材木や木が稀な場所で、レンガや石のブロックのような石造建築の要素で 建物に屋根を付ける必要性から技術が発展した。 ヴォールトの最も初期の既知の実例はバビロニアの ニップル (Nippur) における シュメールの ジッグラト (ziggurat) -- 紀元前 4000 年のもの -- の下に見受けられるトンネルで、 これは粘土漆喰 (clay mortar) で混合した焼いたレンガで建設されていた。 エジプトの最も初期のトンネル・ヴォールトは Requagnah とデンデラ (Denderah) で見受けられ、 王朝時代以前 (predynastic, エジプト王朝誕生以前のエジプト) の紀元前 3500 年頃のものである。 これらは日光で乾かしたレンガの 3 層の輪で建設され、墓に降りる通路を覆っている。 これらの場合には、ヴォールトの差し渡しは 2 m しかない。 これらの初期の実例ではバレル・ヴォールトは主に地下構造に使用され、排水溝や下水がある。 もっとも、ラメセウム (Ramesseum) の後期エジプトの大きな埋葬宮殿寺院の幾つかの建物もこの方法でヴォールトが作られている。 エンナ県 (province of Enna) の モルガンティナの発掘場所 (Morgantina site) で発見された 最近の考古学的証拠が示すことは、 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シリア島で知られ、使用されていたことであり、 この技術は古代ギリシャでも知られていたことが示唆された。

古代ローマ人は恐らく、バレル・ヴォールトの知識をエトルリア人と中東から受け継いだ。 ペルシャ人とローマ人はこの建設方法を大規模なプロジェクトで広範囲に使用した最初の 人達であり、恐らくはヴォールト建設に足場を建設した最初の人達で、 それ以前に見られたものよりも大きな幅を渡した。 しかしながら、ローマの建築者は次第に グロイン・ヴォールト (groin vault) の 使用を好み始めた； 建設することはもっと困難であったが、 このヴォールトの形式には支えのために重くて分厚い壁が必要でなく (以下を参照)、 従って大きな開口部があって、もっと広々とした建物ができ、 内部にもっと光が入り、例えば テルマエ (thermae, 公衆浴場) があった。

バート・ノイエンアール - アールヴァイラー (Bad Neuenahr-Ahrweiler) の villa rustica (田舎の小屋) のローマのバレル・ヴォールト

ローマ帝国の崩壊後にはヴォールトが必要とされる大きな建物はほとんど何世紀も建設されなかった。 ロマネスク時代の初期には、石造のバレル・ヴォールトへの復帰が最初の大きな複数の大聖堂に見受けられた。 これらの内部はとても暗く、 ヴォールトの支えに必要な分厚くて重い壁のせいであった。 大きなバレル・ヴォールトで上から覆われた教会で、最も大きく、最も有名なものの 1 つは クリューニ修道院 (church of Cluny Abbey) があり、 11 世紀から 12 世紀にかけて建設されている。

13 世紀と 14 世紀には新しいゴシック様式の進展と共にバレル・ヴォールトは偉大なゴシック大聖堂の建設では ほとんど消滅し、 石のリブ (rib) で強化したグロイン・ヴォールトが大半で当初使用され、 後には壮観で、華麗で、複雑な色々の中世のヴォールトが発展した。 しかしながら、ルネッサンス様式とバロック様式の到来と、 古代の芸術と建築への興味の復活から、バレル・ヴォールトは実に雄大なスケールで再登場し、 多くの有名な建物と教会の建設に使用された、 例えば： レオン・バッティスタ・アルベルティ (Leone Battista Alberti) による マントヴァのサンタ・アンドレア教会 (Basilica di Sant'Andrea di Mantova), アンドレーア・パッラーディオ (Andrea Palladio) による サン・ジョルジョ・マッジョーレ (San Giorgio Maggiore) があり、 恐らくすべての中で最も見事なものはローマの サン・ピエトロ大聖堂 (St. Peter's Basilica) で、ここでは巨大なバレル・ヴォールトが 27 m (89 フィート) の幅の ネイブ (会衆席) を渡している。

回廊、ニューヨーク市

バレル・ヴォールトのデザインでは圧力ベクトルは頂上では下向きの力となり アーチの下の部分では外方向を押す横方向の力を生成している。 この結果、この形式のデザインを壊れないようにするのに必要なのは： 側面を固定すること、 あるいは重い建物要素で支え、あるいはしっかりした土盛りに固定することである。 例えば、スコットランドのマックホールズ城 (Muchalls Castle) では、 バレル・ヴォールトの部屋に隣接する壁は 4.6 m (15 フィート) の厚さで、 曲がったデザインを固定するために必要な支えの強度を追加している。

尖ったバレル・ヴォールトが横方向の 力の向きを示している。

バレル・ヴォールト構造を適切に照明することの内在する困難さは広く認められている。 直観的な工学上の問題は石造りのバレル・ヴォールトに窓割の穴を避ける必要性があることである。 このような開口部は全アーチ・システムの完全性を損なう可能性がある。 従って、中世ロマネスク建築者が頼らなければならなかった技術は： 小さな窓、 大きなバットレス、 あるいは適切な照明を達成するための他の形式の内壁の相互支えである。 多くの修道院では自然な解決は回廊で、 これにより高いバレル・ヴォールトを建設でき、開けた中庭が光をたっぷり入れる。

1996 年以来、構造技術者はニュートン力学を適用して、 古代の石造バレル・ヴォールトのストレス負荷を数値的に計算している。 このような分析は典型的には有限要素法アルゴリズムを使用して、アーチシステムの 自己重量 (self weight) からの重力誘導ストレス (gravity induced stress) を計算している。 事実、構造技術者にとり、バレル・ヴォールトの分析は 構造技術計算機モデルのベンチマーク・テストになった、 というのは "because of the complex membrane and inextensional bending states of stress" が関連したからである。

他のヴォールト技術との比較の観点からは、 バレル・ヴォールトはもっと複雑なグロイン・ヴォールトと比較すれば 本質的に弱いデザインである。 バレル・ヴォールトは長い壁の上に設置する必要があり、横からのストレスでそれほど安定しない。 しかるにグロイン・ヴォールトのデザインは角で、 ストレスをほとんど純粋に垂直に向けることができる。

• ビバーストン城 (Beverston Castle)、イングランド、西の南塔の下の地下墓所
• コルトナ (Cortona) の大聖堂、トスカーナ (Tuscany)、
• ダノター城 (Dunnottar Castle)、スコットランド、ホイッグ党ヴォールト (Whigs Vault)
• ヴィッラ・アドリアーナ (Hadrian's Villa)、イタリア、ティヴォリ (Tivoli)、 この 2 世紀初期の遺跡には数多くの実例がある。
• ガッラ・プラキディア廟堂 (Galla Placidia)、イタリア、ラベンナ (Ravenna) (AD 500 年頃)
• マックホールズ城 (Muchalls Castle)、スコットランド、地下室と長いホール
• マーズ城 (Myres Castle)、スコットランド、穴倉 (cellar)
• ルエダ修道院 (Real Monasterio de Nuestra Senora de Rueda)、スペイン、この 12 世紀の修道院の回廊
• 王立穀物貯蔵所 (Royal Granary)、モロッコ、メクネス (Meknes) (17 世紀）
• スクロヴェーニ礼拝堂 (Scrovegni Chapel)、Cappella degli Scrovegni とも呼ばれる。」 イタリア、ベネト (Veneto)、パドヴァ (Padua) (1303 年)
• システィーナ礼拝堂 (Sistine Chapel)、 バチカン・シティー
• バチカン・グロトゥ (Vatican grotto、岩屋)、バチカン・シティー
• ウィリアムソン・トンネル (Williamson Tunnels)、イングランド、リバプール (19 世紀初頭)

レコレーター墓地 (Recoleta Cemetry) の大霊廟のバレル・ヴォールト アルゼンチン、ブエノスアイレス

ビクトリア建築と現代建築のバレル・ヴォールト・デザインには無数の実例があり、例えば：

• 北アイルランド、ベルファースト、市役所宴会場のバレル・ヴォールトの天井、 1896 年 - 1906 年、ドネゴール・スクエア (Donegal Square)
• ハンティントン銀行ビル (Huntington Bank Building)、オハイオ州、クリーデンスブランド、 1924 年のデザイン
• キンベル・アート・ミュージアム (Kimbell Art Museum) 、 米国、テキサス州、フォートワース (Fort Worth)、 174 フィートの幅を張り渡す。
• オーストラリア、メルボルン、 フォレスト・ヒル・チェース・ショッピング・センター (Forest Hill Chase Shopping Center)、 ポリカーボネート (polycarbonate) で製造
• インディアナ大学、新図書館

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使用 (例えば、主要な構造天井要素) より以上に、 幾つかの派生的応用があり、明らかにバレル・ヴォールトの元々の 考えと形に基づいたものである。 これらの応用が生じた分野は： 手術、天窓デザイン、子供のおもちゃ、マイクロ構造デザイン (たとえばバス停) がある。 これらの応用のどれも、古代の古典的な先駆の雄大さに匹敵しないが、 これらは現代における建築的考えとしてのバレル・ヴォールトの広汎性を実証している。

骨の手術の分野ではバレル・ヴォールトの形の切り込み技術は 明確に定義された最先端の外科手順のみならず、 バレル・ヴォールトの用語は整形外科医により、この技術に対して与えられた。 Wohlfahrt の調査は人間の脛骨におけるこの外科手順の文書結果を このような 91 回の手術で言及している。