Kopuła została zbudowana na planie regularnego ośmioboku. W jej bryle można wyróżnić trzy, najważniejsze części składowe. Ośmioboczny bęben, stanowiący podstawę dla właściwego sklepienia (bęben, inaczej tambur – część budowli na rzucie koła, owalu lub wieloboku będąca podstawą kopuły). Ponad bębnem wznosi się czasza kopuły i latarnia, która wieńczy całość struktury. Ściany tamburu są proste  i pozbawione zewnętrznych podpór konstrukcyjnych. Ich charakterystycznym elementem jest osiem, wielkich, okrągłych okien, które przepruwają środkowe pole każdej ze ścian. Powierzchnia tamburu otrzymała okładzinę z dwubarwnych płyt marmurowych. Większość  z nich, podobnie jak pozostałe ściany katedralnej elewacji ma kolor jasny, niemal biały. Uzupełniają ją prostokątne pola wykonane z ciemno szarego, lekko zielonkawego marmuru.  Górny pas ścian bębna, bezpośrednio stykający się z połaciami dachu czaszy kopuły, według pierwotnego projektu, miał być zwieńczony okazałym, dekoracyjnym gzymsem. Ostatecznie zrealizowano tylko jego fragment. Po czasy współczesne ta część budowli pozostaje niedokończona. W miejscu tym pozostał pas ceglanego muru pozbawionego elementów dekoracyjnych. Wznosząca się powyżej czasza kopuły powtarza ośmioboczny rzut bębna. Każda z ośmiu, płaskich połaci dachu wyrasta ze ścian tamburu. Nachylając się stopniowo tworzą one charakterystyczny, wyostrzony kształt florenckiej kopuły. Z narożników bębna wyrastają wzmocnione, kamienne żebra, które biegną ku górze wzdłuż łączenia poszczególnych połaci kopuły. Żebra są wykonane z białego kamienia i kolorystycznie kontrastują z czerwonopomarańczową barwą dachówek pokrywających dach kopuły. Z podobnego, białego materiału wykonano okazałą latarnię. Wieńcząca całą konstrukcję (atarnia (w architekturze – nadbudowa nad kopułą w postaci okrągłej, owalnej lub wielobocznej wieżyczki z licznymi oknami, zadaszonej kopulastym hełmem) tworzy rodzaj samodzielnego zwieńczenia w postaci ośmiobocznej budowli pokrytej klasycznymi dekoracjami i wyostrzonym kamiennym daszkiem. Sama latarnia liczy 22 m wysokości. Na szczycie latarni została umieszczona złocona kula z krzyżem.

Zaprojektowana i realizowana pod kierunkiem Filippo Brunelleschiego (1377-1446) kopuła nad katedrą Santa Maria del Fiore jest jednym z najbardziej charakterystycznych elementów krajobrazu Florencji. Powszechnie konstrukcja ta jest kojarzona z początkami przemian renesansowych w architekturze europejskiej. W rzeczywistości dopełniała ona gotycką świątynię, którą zaczęto wznosić ok. 1294 r. Sama kopuła powstawała pomiędzy 1418 a 1436 r., zaś wieńczącą ją latarnię zaczęto wznosić w 1446 r.

Filippo Brunelleschi, wraz z Donatellem i Masacciem należą do grupy artystów florenckich, z którymi wiąże się początki renesansowej sztuki w architekturze, rzeźbie i malarstwie. Brunelleschi zaczynał swoją artystyczną karierę jako złotnik. Po raz pierwszy zasłynął jako zdolny twórca już w 1401 r. kiedy wziął udział w konkursie na II drzwi do florenckiego baptysterium. Według tradycji, na wieść o zwycięstwie w konkursie bardziej doświadczonego i utytułowanego Ghibertiego, Brunelleschi wraz z rzeźbiarzem Donatellem mieli wyjechać do Rzymu aby studiować antyczne ruiny. Nie ulega wątpliwości, że znajomość rzymskich budowli znacząco wpłynęła na późniejsze rozwiązania architektoniczne stosowane przez Brunelleschiego.

Kwestia przesklepienia skrzyżowania naw katedry, na początku XV w. uchodziła  za niezwykle ważną dla mieszkańców Florencji. Dokończenie głównej świątyni miasta nie było jedynie wyzwaniem natury architektonicznej. Trzeba pamiętać, że skala tej budowli i jej formy były porównywane z innymi katedrami konkurencyjnych miast-państw Toskanii. Na początku XV w. dokończone i monumentalne kopułowe katedry wznosiły się już w konkurencyjnych miastach. Romańska świątynia w Pizie i gotycka w Sienie. W takim kontekście dokończenie katedry Santa Maria dell Fiore, wraz z olbrzymią kopułą,  urastało do rangi problemu polityczno-propagandowego, symbolu możliwości i zdolności florenckiej republiki miejskiej. W 1418 r. nadzór budowy katedry ogłosił konkurs na wykonanie katedralnej kopuły. Wiadomo, że już rok wcześniej Brunelleschi pracował nad tym projektem przygotowując odpowiedni model. W konkursie wziął udział również Ghiberti. Ostatecznie w 1420 r. nadzór nad budową kopuły został powierzony obu artystom. Prace rozpoczęły się 7 sierpnia 1420 r. i ukończono je, do podstawy latarni 1 sierpnia 1436 r. Wiadomo również, że Brunelleschi przed przystąpieniem do zasadniczych prac zbudował dwa duże modele kopuły, starając się wypróbować różne rozwiązania konstrukcyjne. Obaj artyści nadzorujący prace nie żyli jednak ze sobą w zgodzie. W późniejszym czasie pojawiły się opowieści o tym jak Brunelleschi w krytycznych momentach prac udawał chorego aby ośmieszyć niekompetencję pozostawionego samotnie na placu budowy Ghibertiego. Wkład Brunelleschiego w projekt konstrukcyjny, pomysły związane z urządzeniami niezbędnymi do budowy najlepiej charakteryzuje określenie z dokumentu z 1423 r. który mówi o nim jako „wynalazcy i zarządcy”. Od 1425 r. Filippo samodzielnie już dozorował budowę.

Wyzwanie przed jakim stawał budowniczy kopuły należało do najpoważniejszych od  czasów antycznych. Rozmiary tego sklepienia były przewidziane już w początkowym stadium projektu kościoła w XIV w., jednak wiążące sie z tym problemy konstrukcyjne były odsuwane na później. Ostatecznie ok. 1413 r. był już gotowy ośmioboczny bęben wznoszący się ponad dachami katedry. Na skrzyżowaniu dokończonych naw kościoła ział pusty otwór - studnia mierzący 42 m średnicy i sięgająca 55 m do posadzki kościoła. Wyzwanie jakie stawiała ta przestrzeń przed kolejnymi architektami było porównywalne z najsłynniejszymi kopułami antyku – Panteonem (43,5 m średnicy) czy Hagia Sophią (31 m średnicy).

Budowa florenckiej kopuły wiązała się z rozwiązaniem dwóch, podstawowych problemów. Pierwszym była kwestia sposobu w jaki można było podpierać konstruowane sklepienie. Tradycyjne, wykorzystywane przez całe średniowiecze metody budowlane posługiwały się rusztowaniem jako podparciem dla konstruowanego sklepienia. Wykonane na łuku (półkolistym lub ostrym, gotyckim) podpory drewniane nazywano krążynami. Ułożone na nich fragmenty kamiennego lub ceglanego sklepienia działały jak skierowane do środka, ścięte kliny. W chwili dopełnienia łuku utrzymywały one swoją pozycję bez wykorzystywania zaprawy, wzajemnie się klinując. W takiej chwili można było usunąć krążyny. Trzeba przy tym pamiętać, że każde sklepienie kopułowe działa na takiej samej zasadzie, będąc w rzeczywistości łukiem obróconym wokół własnej osi pionowej. We florenckiej katedrze wysokość na jakiej był zbudowany bęben (55 m) jak i jego średnica (42 m), uniemożliwiały zbudowanie drewnianych rusztowań. Ani ilość ani długość pni drzew były nieosiągalne w warunkach toskańskich. Drugim problemem była struktura samej kopuły, która miała opierać się na gotowym, dość kruchym bębnie. Składał się on bowiem jedynie z prostych, pozbawionych przypór ścian. Oba problemy zostały przez Brunelleschiego rozwiązane w sposób genialny, świadczący o jego niezwykłych zdolnościach inżynieryjnych. Pierwszy z nich został rozwiązany przez zastosowanie nowatorskiej techniki budowania tak dużego sklepienia. Brunelleschi zaproponował budowę połaci sklepienia w postaci samonośnych, poziomych warstw, które po związaniu zaprawy mogły samodzielnie się utrzymywać. Zwalniało to budowniczych z konieczności podpierania ich krążynami. Na tym etapie układano cegły w charakterystyczny, jodełkowy sposób, ustawiając co któraś z nich w pionie, dzięki czemu usztywniano strukturę sklepienia. Istotnym pomysłem była także dwuwarstwowa struktura kopuły. Grubsza, wewnętrzna warstwa sklepienia była rozdzielona od zewnętrznej, dostępnym dla budowniczych przejściem wzdłuż ścian. W trakcie budowy funkcjonowało ono jako rusztowanie, zapewniające bezpieczne miejsce pracy i wygodny transport materiału. W późniejszych czasach przejście we wnętrzu sklepienia umożliwiało jego konserwację. Rozwiązanie to ma znaczenie również współcześnie, pozwalając tysiącom turystów na wyprawę na szczyt kopuły. Drugi z problemów był związany z mechaniką samego sklepienia, które powinno być odpowiednio wytrzymałe i lekkie. Brunelleschi jego konstrukcję oparł na ośmiu, masywnych żebrach promieniście wyrastających z narożników bębna. Ich przebieg jest widoczny również na zewnątrz. Pomiędzy nimi, każdy z ośmiu wysklepków otrzymał jeszcze po dwa, mniejsze żebra ukryte pod połaciami dachu. Ta ażurowa struktura odpowiada za stabilność wzniesionego sklepienia. Kiedy prace nad czaszą zostały zakończone, u zbiegu sklepienia pozostał otwór o średnicy 6 m, ponad którym wzniesiono  masywną latarnię, która spięła konstrukcję sklepienia. Prace nad nią rozpoczęto w 1446 r. na kilka miesięcy przed śmiercią Brunelleschiego. Budowę latarni prowadził inny, florencki architekt Michelozzo.

W powszechnej opinii Filippo Brunelleschi uchodzi za twórcę stylu renesansowego w architekturze. W rzeczywistości jego wkład w przełom renesansowy dotyczył kilku istotnych kwestii, wśród których na pierwszym miejscu trzeba wymienić niezwykłe zdolności inżynieryjno-konstrukcyjne, które pozwoliły mu zmierzyć się z realizacją florenckiej kopuły. Trzeba też podkreślić, że kopuła florenckiej katedry swoimi formami nie należy stylistycznie do klasycznych form renesansu. Wyjątkiem jest jedynie latarnia, która była projektowana niemal jako odrębne dzieło. Równocześnie struktura kopuły należy do najważniejszych dzieł konstrukcyjnych tego czasu, które pozwoliło mieszkańcom Florencji uwierzyć, że ich zdolności i możliwości zbliżają się do antycznych ideałów. Trzeba też pamiętać, że bez rozwiązań zastosowanych przez Brunelleschiego w tej budowli trudno  byłoby sobie wyobrazić szereg kolejnych, kopułowych budowli epoki renesansu, wśród których najbardziej okazałe miało stać się sklepienie ponad watykańską bazyliką Św. Piotra.

Piotr Gryglewski

P. Murray, Architektura włoskiego renesansu, Warszawa 1999.

Renesans w sztuce włoskiej. Architektura, rzeźba, malarstwo, rysunek, red. R. Toman, Warszawa 2000.

K. Ulatowski, Architektura włoskiego renesansu, Warszawa 1964.