Arcos

ARCOS:
Podemos considerar a los arcos cuyo eje coincide con la línea de presiones, llamados arcos “funiculares”, como sistemas simétricos respecto al de los cables y en ese sentido incorporarlos a la familia estructural en estudio. Claro que la palabra funicular refiere a funiculares-cables-tracción. Usamos ahora el término, asociado a arcos, exclusivamente para asociar estos arcos a sus cablessimétricos que podrían equilibrar las mismas cargas.

1.
Las diferencias entre los dos se traducen en características diferenciales que se incorporan fuertemente al diseño, o a la expresión formal: • • en un caso la solicitación será tracción pura (cables), en el otro, compresión pura (arcos), y la consideración (compleja a veces) del fenómeno del pandeo dará secciones y formas de lassecciones, diferentes, más importantes, con mayor peso. en un caso la flexibilidad permitirá la adaptación a la forma necesaria en cada caso, en el otro, la rigidez del arco llevará a que no lo pueda hacer resultando que el arco será “funicular “solo para un estado de carga particular. También esto lleva a dar secciones para el arco sensiblemente más importante. existen otras diferencias y complejidadespor ejemplo, en la fijación del arco a los apoyos, en que la rigidez del arco generará nuevas particularidades y complejidades. • Estos elementos hacen que la simetría entre los dos sistemas sea relativa y que expresivamente se marquen como distintos. De todas formas, sin distinguir entre los dos subsistemas (arcos-cables), debido a que sólo están sometidos a solicitaciones de compresión o tracciónsimples permiten cubrir grandes luces y configurar grandes espacios, empleando la mínima cantidad de material posible.

Características

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relación entre cable suspendido y arco funicular.

una carga puntual

dos cargas puntuales

tres cargas puntuales

seis cargas puntuales

carga continua

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2. Desarrollo
El arco es en esencia una estructura comprimida utilizada paracubrir grandes y pequeñas luces, y puede considerarse como uno de los elementos estructurales básicos en todo tipo de arquitectura. La forma ideal de un arco capaz de resistir cargas determinadas por un estado de compresión simple, pueden hallarse siempre con la forma del polígono funicular correspondiente invertido. El método que utilizó Gaudí para establecer la forma de sus obras fue una complejay laboriosa maqueta funicular de hilos colgados traccionados con pesos representativos de las diferentes partes del edificio, cuya inversión de 180°, mediante croquis o fotografía, daba la posición y la dirección en el espacio de los ejes de los elementos constructivos exclusivamente lineales, pilares o arcos, que estarían sometidos sólo a esfuerzos de compresión pura. En el paso del hilo a lamateria genera los elementos portantes con una corporeidad suficiente para no sufrir los efectos del pandeo. Los arcos generan fuerzas horizontales que se deben absorber en los apoyos mediante contrafuertes o tensores. Analicemos la variación de los esfuerzos en el arco, manteniendo constantes el valor de la fuerza (F) y la distancia entre los puntos de apoyo ( l ), variando la altura del arco ( h )Carga p
“q”

Carga p Carga “q”

flecha del arco = Luz del arco

RAh

flecha del arco =1/8 Luz del arco

RBh
q ⋅L 2

RAh
q ⋅L V RAv= p.l/2 = 2
Luz

q ⋅L V = RAv= p.l/2 2
Luz

V =

V =

q ⋅L 2

l

l

Esquema estructural

Esquema estructural

Mitad de la carga

RAv =

p.l 2
Empuje = 1

Mitad de la carga

RAv =

p.l 2

Polígono de fuerzas

RAhEmpuje = 8

Polígono de fuerzas

RAh

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Vemos que la componente vertical se mantiene constante: RAv = RBv = F/2, en tanto que el valor del esfuerzo horizontal RAh crece a medida que disminuye la altura ( h ). El valor del empuje horizontal es inversamente proporcional a su altura, para reducir el empuje horizontal en los apoyos el arco debería ser lo más alto posible. El valor del...