Para dar fe de la gran vitalidad de la arquitectura de Justiniano y, al mismo tiempo, de la variedad de posibles derivados de los modelos constantinopolitanos, también existen las diferencias entre los tres principales organismos abovedados cruciformes erigidos en Cerdeña entre mediados del siglo VI y VII.
El historiador Procopio de Cesarea terminó los seis libros de su obra «De Aedificiis» en 554, con una sola referencia a Cerdeña: la fortificación de la ciudad de Forum Traiani, hoy Fordongianus. Aunque la obra fue recopilada y su interés se centra principalmente en información militar, también se puede pensar que en esa fecha no se había construido ninguna gran fábrica eclesiástica en la isla, al menos no por encargo imperial.
Por lo tanto, la fábrica de San Saturnino se ubicó en Cagliari no antes de mediados del siglo VI; entre mediados del siglo VI y VII, las de Sant'Antioco y San Giovanni di Sinis. La probable precedencia de la basílica de Cagliari se debe a su mayor proximidad al prototipo de la Iglesia de los Santos Apóstoles de Constantinopla, reconstruida bajo Justiniano en 550. No se especifica la sucesión de las otras dos, ya que ambas tienen elementos comunes a San Saturnino, pero diferentes entre sí.
En las tres iglesias, en los cuatro arcos del cubo central, configurados en forma de marquesina, se insertaron varios brazos orientados hacia un cañón. La devolución exacta de los sistemas originales no es una operación fácil, ya que se puede suponer tanto cruces libres como cruces grabadas. En comparación con el prototipo constantinopolitano, los edificios sardos se caracterizan por elementos técnico-formales que se derivan del sustrato local de la antigüedad tardía. De hecho, las paredes, en lugar de ladrillos y ladrillos, están hechas de sillares líticos.
La principal consecuencia de la elección de revestir todo un edificio de piedra viene representada por la necesidad de construir muros gruesos y robustos, que contrarresten las presiones y permitan descargar los pesos al suelo, incluso sin el uso de contrafuertes. En comparación con las bóvedas de cañón, que requieren que los muros perimetrales se adapten a los fuertes empujes laterales y a la carga total, la cúpula plantea un problema adicional, que consiste en la necesidad de colocar la tapa hemisférica sobre una base cuadrada. Esto último viene dado por el cubo central, definido por una estructura de «marquesina»: cuatro pilares que sostienen gruesas arquivoltas, que generan las bóvedas de cañón de las armas. Así, se determina un cuadrado fiscal de la cúpula. Sin embargo, mientras que los sectores de esta última que se cruzan con los lados de la plaza pueden permanecer allí sin dificultad, los que se encuentran en las esquinas interiores encuentran el vacío, por lo que necesitan soluciones de conexión.
Este problema se resolvió en la arquitectura tardorromana principalmente con trompetas (elementos de un cuarto de esfera, generados por un arco), y en la arquitectura iraní con penachos (elementos triangulares planos). Tanto las trompetas como las plumas permiten erigir la cúpula sobre una estructura así transformada de planta cuadrada a circular. En los tres edificios sardos, la solución que conecta la cúpula con el impuesto es mediante trompetas (Sant'Antioco y probablemente también San Saturnino, originalmente) en lugar de penachos, presentes solo en San Giovanni di Sinis. Este último también se caracteriza por tener proporciones más esbeltas, mientras que los otros dos se caracterizan por proporciones masivas.
Las tres iglesias sufrieron cambios en los siglos siguientes. San Giovanni di Sinis fue reconstruida parcialmente y ampliada antes de finales del siglo XI, transformando la estructura de central a longitudinal. Se creó una habitación con tres naves y al brazo transversal original se le asignó la función de crucero. En Sant'Antioco se adoptó una solución similar, quizás incluso antes o con motivo de su donación a la abadía benedictina de San Víctor de Marsella, poco antes de 1089. En los mismos años, los jueces de Cagliari también donaron San Saturnino di Cagliari a los monjes vittorinos, quienes supervisaron su renovación en formas románicas. Se mantuvo el cuerpo central, se compensó la cúpula y los brazos se reconstruyeron siempre en trincheras, pero con bóvedas de cañón atravesadas por túneles en las naves centrales y bóvedas cruzadas en las laterales.
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