arco

Arco, del latín arcus, derivado del indoeuropeo arkw,1 es el elemento constructivo de directriz en forma curvada o poligonal, que salva el espacio abierto entre dos pilares o muros. Depositando toda la carga que soporta el arco en los apoyos, mediante una fuerza oblicua que se denomina empuje. Funcionalmente un arco se realiza en el lienzo de un muro como coronación de una apertura ovano.2 Tradicionalmente un arco está compuesto por piezas (hechas de piedra tallada, ladrillo o adobe) denominadas dovelas, y puede adoptar formas curvas diversas que trabajan siempre a compresión. Este tipo de elemento constructivo es muy útil cuando se desea salvar espacios relativamente grandes mediante el aparejo de piezas de reducidas dimensiones.
A pesar de ser un elemento sencillo, y que aparece deforma natural en la construcción de estructuras desde antiguo, su funcionamiento no fue comprendido científicamente hasta el primer tercio del siglo XIX. Con anterioridad para su diseño se empleaban métodos empíricos geométricos que determinaban el grosor de los estribos, o de la resistencia necesaria de los firmes machones. Estos métodos constructivos carecían de fundamento científico y sefundamentaban en la capacidad sobredimensionada de las estructuras de soporte, generalmente los estribos.3 El nacimiento de nuevas teorías a mediados del siglo XIX resolvieron en gran medida la teoría del arco, de su trabajo, y de las causas de su desplome. El empleo de nuevos materiales constructivos, a comienzos del siglo XX, como era el hierro, el acero y el hormigón armado permitió igualmente laconstrucción de arcos continuos de gran tamaño.4 Cayendo su construcción más en el área de la ingeniería que en el de la arquitectura.
Teoría del arco
El arco convierte las fuerzas de compresión verticales, en fuerzas laterales, es por esta forma que debe construirse los arcos junto a algún elemento que haga de estribo, tal y como un muros de contención. Las dovelas del arco van empujándose entre sí,transmitiendo las fuerzas verticales y convirtiéndolas en un componente horizontal. El cálculo del empuje de un arco, y poder decidir qué dimensión debía tener el estribo para que el arco fuera estabilizado, es una de los problemas fundamentales constructivos. Algunos lo han definido el "enigma de la arquitectura".7
No toda estructura curva es un arco, un ejemplo puede ser el pescante,un voladizo curvo o una simple viga apoyada: todas ellas son falsos arcos. Todas ellas siendo estructuras curvas, o poligonales, no transmiten empuje y se consideran más bien una estructura iso-estática. En la mayoría de los casos un arco de fábrica es una estructura hiperestática de tercer grado. La comprensión de este fenómeno hizo que se pudiera comprender los mecanismos de desplome, así como ladeterminación de las cargas límite que debe soportar un arco.
La definición de una línea de empujes en el interior de la estructura del arco ha sido desde mediados del siglo XIX la teoría más habitual en los tratados de construcción. Sin embargo, dada la laboriosidad de este procedimiento matemático se solía realizar el cálculo de la línea de empujes mediante el empleo de métodos gráficos o,mediante modelos realizados a pequeña escala. En la actualidad de aplica en la determinación de los elementos de un arco el denominado principio de análisis límite.
Teorías científicas
El primero en determinar una teoría acerca de como funciona un arco, recae sobre Leonardo da Vinci, pero no es hasta que en 1670 el físico Robert Hooke formula el problema en términos científicos y menciona al final de uno desus libros, en forma de anagrama, como se asemeja el arco a la catenaria invertida. El anagrama descifrado, rezaba en latín:
Ut pendet continuum flexible, sic stabit contiguum rigidum inversum
Robert Hooke menciona esta conclusión, justo tras haber colaborado con Christopher Wren en la realización de la Cúpula de la Catedral de San Pablo. Hooke se da cuenta que un arco se sostiene si en su...