Estructuras de arco

Estructuras de arco

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  “Año de laDiversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación” UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN ESTRUCTURAS DE ARCOS ESTUDIANTES : MAMANI FRANCO, Ever 2013-38845 AÑO : TERCERO CURSO : ANÁLISIS ESTRUCTURAL I DOCENTE : Ing. CHURA AROCUTIPA, EDGAR TACNA – PERÚ 2015
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  ESTRUCTURAS DE ARCOSANÁLISIS ESTRUCTURAL I MAMANI FRANCO, Ever – 13-38845 TERCER AÑO ESTRUCTURA DE ARCOS Un arco es una estructura plana constituida por un elemento curvo de sección transversal despreciable frente a su longitud, y cuya curvatura es pequeña comparada con su sección transversal.Losdospuntosextremospuedenestarsustentadosde distintasformasylas cargas exteriores son habitualmente verticales. Los arcos son una de lasestructurasmás utilizadasdesde laantigüedad.Elloes debidoaque,si su geometríaesadecuada,soportangrandescargas transversalesylas transmitenalos apoyos extremos trabajando básicamente a compresión, con muy poco esfuerzo de flexión. Esto permite utilizaren suconstrucciónmaterial que nosoportan bienlatracción,comoel hormigón enmasa o sencillamente ladrillosobloquesde piedra independientes, adosados unos a otros. La figura muestra las disposiciones más habituales de los arcos. Los arcos están normalmente sometidos a fuertes cargas verticales, aplicadas bien desde la parte superiordel arco o desde lainferior, asícomo a cargas horizontalesdebidasaempujesde viento, frenado, etc. Son también frecuentes las cargas térmicas debidas a los asientos de los apoyos, que pueden ser importantes en arcos de gran tamaño. Es posible encontrartambiénarcos formandoparte de otrasestructurasplanas máscomplejas, del tipo celosía o pórtico
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  ESTRUCTURAS DE ARCOSANÁLISIS ESTRUCTURAL I MAMANI FRANCO, Ever – 13-38845 TERCER AÑO Arco, del latín arcus, es el elemento constructivo lineal de forma curvada, que salva el espacio entre dospilaresomuros.Estácompuestoporpiezasllamadasdovelas,ypuedeadoptarformas curvas diversas.Esmuyútil para salvarespaciosrelativamente grandes con piezas pequeñas. Estructuralmente unarcofuncionacomo unconjuntoque transmite lascargas, ya seanpropias o provenientes de otros elementos, hasta los muros o pilares que lo soportan. Por su propia morfología las dovelas están sometidas a esfuerzos de compresión, fundamentalmente, pero transmitenempujeshorizontalesenlospuntosde apoyo,haciael exterior,de formaque tiende a provocar la separación de éstos. Para contrarrestar estas acciones se suelen adosar otros arcos, para equilibrarlos, muros de suficiente masa en los extremos, o un sistema de arrostramiento mediante contrafuertes o arbotantes. Algunas veces se utilizan tirantes metálicos, o de madera, para sujetar las dovelas inferiores. También se llama así a las estructuras construidas actualmente con forma arqueada, aunque sean de una sola pieza, y que, en sus apoyos, funcionan del mismo modo que los construidos con dovelas. Una bóvedase generamediante sumade arcosiguales,adecuadamentetrabados,paraobtener un elemento constructivo "superficial"; si los arcos son de medio punto la superficie será semicilíndrica. Una cúpula se construye mediante conjunción de arcos iguales que se apoyan en una circunferencia; si los arcos son de medio punto la superficie será semiesférica. Arco de un puente, Córcega Elementos que componen un arco Dovelas, piezas en forma de cuña que componen el arco y se caracterizan por su disposición radial.La doveladel centro,que cierrael arco,se llamaclave.Lasdovelasde losextremosyque reciben el peso,se llamansalmer (es la primera dovela del arranque).La parte interior de una dovelase llamaintradósy el lomoque no se ve por estar dentrode la construcción,trasdós.El despiece de dovelaseslamaneracomo estándispuestaslasdovelasenrelaciónconsu centro. Cuandolasdovelassiguenlosradiosde unmismocentrose llamaarcoradial aunque esecentro no siempre coincidaconel centrodel arco. Es el arco visigótico.Cuandolasdovelasse colocan horizontales hasta cierta altura se llama arco enjarjado. Es el arco mozárabe. Imposta: Es una moldura o saledizo sobre la cual se asienta un arco o una bóveda. A veces transcurre horizontalmente por la fachada o los muros del edificio,separando las diferentes
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  ESTRUCTURAS DE ARCOSANÁLISIS ESTRUCTURAL I MAMANI FRANCO, Ever – 13-38845 TERCER AÑO plantas. Nomenclatura Centro. Puede estar por encima o por debajo de la imposta. Puede haber más de un centro. Flecha. Altura del arco que se mide desde la línea en que arranca hasta la clave. Luz. Anchura de un arco. Semiluz. Mitad de la anchura de un arco. Esbeltez.Relaciónentrelaflechaylaluz.Se expresageneralmentecomofracción(1/2,1/4,etc.) vertice. es el punto más alto del arco. linea de arranque. punto de transición entre la jamba o imposta y el arco Esquema de un arco 1. Clave 2. Dovela 3. Trasdós 4. Imposta 5. Intradós 6. Flecha 7. Luz, Vano 8. Contrafuerte Historia El arco apareció en Mesopotamia, en la civilización del valle del Indo, Egipto, Asiria, Etruria y más adelante en la Roma Antigua. El arco se utilizó para las estructuras subterráneas y de drenaje,fueronlosromanoslosprimerosenusarlosenlasuperficie,aunquese pensabaquelos romanosaprendieronsuusode losetruscos.El arcoha sidousadoenalgunospuentesenChina desde las dinastía Sui y en tumbas desde la dinastía Han. El denominado arco romano es de forma semicircular y construido a partir de un número impar de dovelas. Se necesitan un número impar de piezas para que haya una central o dovela clave. Existe una tendenciade empuje de losladosdel arco hacia fuera,que debe ser contrarrestada por un mayor peso de albañilería para empujarlo hacia dentro. El arco semicircular puede ser aplanado para hacer un arco elíptico. Los romanos usaron este tipo de arco semicircular en muchas de sus estructuras tradicionales, como acueductos, palacios y anfiteatros En laEdad Media,el arco se convirtióenunimportante técnicaenlaconstrucciónde catedrales y todavía se usa hoy en día en algunas estructuras como en los puentes. Tipos de arcos Arcos de un solo centro  Arco de medio punto o formarete: El centro de la circunferencia está a la altura de las impostas, por lo tanto su flecha es igual a la mitad de su luz.  Arco rebajado: Cuando la flecha es menor que la semiluz. Así es el arco escarzano cuya curva no llega al semicírculo y cuyo centro está por debajo de las impostas.  Arco peraltado: Cuando la altura de su flecha es mayor que su semiluz.
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  ESTRUCTURAS DE ARCOSANÁLISIS ESTRUCTURAL I MAMANI FRANCO, Ever – 13-38845 TERCER AÑO  Arco peraltado realzado: Cuando el peralte es rectilíneo. Así son los arcos asturianos.  Arcode herradura:Cuandoel peralte noesrectilíneosinocurvilíneo.Lacurvadel arco pasa del semicírculo y el centro se halla por encima de la línea de impostas.  Cuando el arco de herradura se cierra a 2/3 del radio es el más peraltado.  El arco califal se cierra a 1/2 del radio; el 2º más peraltado.  El arco visigodo se cierra a 1/3 del radio; el menos peraltado. Arcos de dos centros  Arco apuntado: Las dos curvas forman ángulo en la clave. Según donde esté situado el centro, se llaman:  De todo punto cuando sus centros están en los arranques, en la línea de las impostas.  De tercio punto cuando, dividida su luz en tres partes, los centros se encuentran en los extremos del tercio central.  De cuartopunto,cuando,divididalaluzencuatro,loscentrosestánenlosextremosde los 2 cuartos interiores. Arcos de tres centros  Arco carpanel o apainelado:Condos centrosen la líneade las impostasy otro por debajo de ella.  Arco rampante o por tranquil: Es el que tiene sus salmeres a distinta altura Arco túmido(Tumidus –a –um = hinchado).Esel arco de herraduraapuntado.También se le llama arco árabe.  Arco lobulado: Importado de Oriente a mediados del siglo X (los árabes también se inspiraronenlaarquitecturaoriental).Este arcose abre sobreunarcoapuntado,loslóbulos son de herradurae impares,paraque unocorrespondaa la clave y puede presentardesde tresa siete lóbulos.Enel mundodelasimbologíase diceque eslarepresentaciónsimbólica del mundo del que nacen otros mundos o del cielo del que surgen otros cielos. Otros arcos Atendiendoaotrosaspectosformales,aladisposiciónqueocupandentrode losedificiosoasu función estructural, existen estos otros tipos de arcos: Arco abocinado:Aquel cuyaluz aumentao disminuye de unaa otra cara del muro en el que se abre el hueco. Fue muy utilizado en la arquitectura románica y gótica en formación de ventanales y, sobre todo, de portadas. En las pequeñas ventanas el abocinamiento podía ser liso,amodode unaaspillerainvertida.Enlasportadaserafrecuenterealzarloornamentalmente con una sucesión de arquivoltas más o menos decoradas. Arco arbotante o botarete:Arcorampante cuyoextremoinferiorcargasobre un contrafuerte o botarel, mientras que el superior absorbe el empuje de otro arco o de una bóveda. Es un arco exclusivode la arquitectura gótica que se utilizó en las grandes catedrales cuyas altas naves debían ser estabilizadas por este procedimiento. Arco conopial o flamígero: Arco formado por cuatro segmentos de arco de círculo, dos de los cualesestáninvertidos,estoes,tienensucentroporencimadelarcoyse encuentranenlaclave formandounaescotadura.Etimológicamenteproviene del latínconopeum,palabraque designa el cortinaje ocolgaduraqueamodode doselcubre unacama.El arcoconopial presentalamisma forma. Muy frecuente en los siglos XV y XVI. Es el que tiene 4 centros de circunferencia
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  ESTRUCTURAS DE ARCOSANÁLISIS ESTRUCTURAL I MAMANI FRANCO, Ever – 13-38845 TERCER AÑO Arco de Descarga Arco ciegoque se sitúa encimade un dintel ode otro arco para descargarlosde peso.Absorbe las cargas superiores sólo parcialmente; en otro caso serían inútiles los dinteles o arcos inferiores. Arco fajón Arco fajóno perpiaño:Arcoembebidoenlabóvedade unanave y resaltadoporsu interiorque sirve para reforzarla.Volteaentre lascolumnaslateralesmarcandola subdivisióndel cañónen tramos. Arco formero Arco formero: Cada uno de los arcos que soportan una bóveda vaída. También se da este nombre a losarcos sobre losque apoya una bóvedade aristao de crucería. En particularse usa estadenominaciónparareferirseaunode loscasos anteriorescuandoel arcoes paraleloal eje de la nave por su pertenencia a alguno de sus tramos. Arco toral Arco toral: Cada uno de los cuatro arcos que definen el espaciodel crucero y que sostienen la cúpulao el cimborrio.De estosarcos,losque sonfajonesparalanave longitudinal sonformeros para la transversal y los fajones para la transversal son formeros para la longitudinal. Arco triunfal: Arco que en las iglesias separa el presbiterio del resto de la nave principal. Es frecuente que vaya decorado. La galería muestra formas de arco siguiendo el orden en que se desarrollaron. Arco Trilobulado Arco Conopial Arco de descarga sobre dintel Arco Triangular
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  ESTRUCTURAS DE ARCOSANÁLISIS ESTRUCTURAL I MAMANI FRANCO, Ever – 13-38845 TERCER AÑO Arco de Medio punto Arco Rebajado Arco Rampante Arco Apuntado Arco de Extremos Equilateros Arco Adintelado Arco Trilobulado Arco de Herradura
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  ESTRUCTURAS DE ARCOSANÁLISIS ESTRUCTURAL I MAMANI FRANCO, Ever – 13-38845 TERCER AÑO Arco de Tres Centros Arco Eliptico ARCOS EN INGENIERÍA Actualmente se hace una distinción entre la arquitectura y la ingeniería, lo que es algo completamente moderno. Los antiguos constructores eran llamados siempre arquitectos (del griego Archi - tecton, "el primero de la obra, o máximo responsable de una obra" y eso eran los que diseñaron el Acueducto de Segovia, que ahora sería considerado como una obra de Ingeniería. La complejidad de conocimientos y técnicas constructiva,que ha ido creciendocon el tiempo, ha hechonecesarialaespecialización.De estemodo,losarcosque se incluyenengrandesobras públicas, como los puentes, se consideran arcos de ingeniería e incluso en ciertas obras, tradicionalmente arquitectónicas, como en algunos estadios, la gran luz de los arcos, hace necesario aportar soluciones, tanto de arquitectura, como de ingeniería. LOS PUENTES. CLASIFICACIÓN. Los puentes son estructuras que los seres humanos han ido construyendo a lo largo de los tiempos para superar las diferentes barreras naturales con las que se han encontrado y poder transportar así sus mercancías,permitirlacirculaciónde lasgentesytrasladar sustanciasde un sitio a otro. Dependiendo el uso que se les dé, algunos de ellos reciben nombres particulares, como acueductos, cuando se emplean para la conducción del agua, viaductos, si soportan el paso de carreteras y vías férreas, y pasarelas, están destinados exclusivamente a la circulación de personas.
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  ESTRUCTURAS DE ARCOSANÁLISIS ESTRUCTURAL I MAMANI FRANCO, Ever – 13-38845 TERCER AÑO Las característicasde lospuentesestánligadasalasde losmaterialesconlosque se construyen: Los puentesde madera,aunquesonrápidosde construiryde bajocoste,sonpocoresistentesy duraderos,ya que son muy sensiblesalos agentesatmosféricos,comola lluviayel viento,por loque requierenunmantenimientocontinuadoy costoso.Subajocoste (debidoalaabundancia de madera, sobre todo en la antigüedad) y la facilidad para labrar la madera pueden explicar que los primeros puentes construidos fueran de madera. Los puentes de piedra, de los que los romanos fueron grandes constructores, son tremendamente resistentes, compactos y duraderos, aunque en la actualidad su construcción es muy costosa. Los cuidados necesarios para su mantenimiento son escasos, ya que resisten muy bien los agentes climáticos. Desde el hombre consiguió dominar la técnica del arco este tipo de puentes dominó durante siglos. Sólo la revolución industrial con las nacientes técnicas de construcción con hierro pudo amortiguar este dominio. Lospuentes metálicos sonmuyversátiles,permitendiseñosde grandesluces,seconstruyencon rapidez, pero son caros de construir y además están sometidos a la acción corrosiva, tanto de los agentes atmosféricos como de los gasesy humos de las fábricas y ciudades, lo que supone un mantenimiento caro. El primer puente metálico fue construido en hierro en Coolbrookdale (Inglaterra) Los puentesde hormigónarmado sonde montaje rápido,yaque admitenenmuchasocasiones elementos prefabricados, son resistentes, permiten superar luces mayores que los puentesde piedra,aunque menoresque losde hierro,ytienenunosgastosdemantenimientomuyescasos, ya que son muy resistentes a la acción de los agentes atmosféricos. Básicamente, las formas que adoptan los puentes son tres, que, por otra parte, están directamente relacionadas con los esfuerzos que soportan sus elementos constructivos. Estas configuraciones son:  Puentes de viga. Están formados fundamentalmente por elementos horizontales que se apoyanen sus extremossobre soportesopilares.Mientrasque lafuerza que se transmite a través de los pilares es vertical y hacia abajo y, por lo tanto, éstos se ven sometidos a esfuerzos de compresión, las vigas o elementos horizontales tienden a flexionarse como consecuenciade lascargasque soportan.El esfuerzode flexiónsupone unacompresiónen la zona superior de las vigas y una tracción en la inferior  Puentesde arco.Están constituidosbásicamente porunaseccióncurvadahaciaarriba que se apoya en unos soportes o estribos y que abarca una luz o espacio vacío. En ciertas ocasionesel arcoesel que soportael tablero(arcobajotablero)del puente sobreel que se circula, mediante una serie de soportes auxiliares, mientras que en otras de él es del que pende el tablero(arcosobre tablero) mediantelautilización de tirantes.Laseccióncurvada del puente estásiempre sometidaaesfuerzosde compresión,igualque lossoportes,tanto del arco como los auxiliares que sustentan el tablero. Los tirantes soportan esfuerzosde tracción.  Puentes colgantes. Están formados por un tablero por el que se circula, que pende, mediante un gran número de tirantes, de dos grandes cables que forman sendas catenarias y que están anclados en los extremos del puente y sujetos por grandes torresde hormigónoacero.Con excepciónde las torresopilaresque soportanlosgrandes cables portantes y que están sometidos a esfuerzos de compresión, losdemás elementos del puente, es decir, cables y tirantes, están sometidos a esfuerzos de tracción.
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  ESTRUCTURAS DE ARCOSANÁLISIS ESTRUCTURAL I MAMANI FRANCO, Ever – 13-38845 TERCER AÑO Comocualquierclasificación,éstanopretendesermásque unaaproximacióntorpe de la comprensiónhumanaala diversidad,eneste casode lospuentes. Atendiendo a la función primordial que cumplen. Acueductos. Puentes que conducen agua. Viaductos. Puentes destinados al paso de vehículos. Pasarelas. Puentespensados para el uso exclusivo de peatones. Atendiendo al material del que están hechos. De madera. Los primeros puentes son simplemente uno o varios troncos uniendo dos orillas de un riachuelo. De piedra. La conquista tecnológica del arco permite construir puentes de piedra.
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  ESTRUCTURAS DE ARCOSANÁLISIS ESTRUCTURAL I MAMANI FRANCO, Ever – 13-38845 TERCER AÑO De hierro. La revolución industrial trae de su mano los primeros puentes de este material. De hormigón y acero. Los puentes actuales se construyen mezclando estos dos materiales. Atendiendo a la forma en que se soportan los esfuerzos. De viga. Es la primera y más sencilla soluciónque inventael hombre para salvar una distancia. En la antigüedad, antes de conocer el hormigón armado, hubo que descartarlos ya que la madera por flexión no permitía cubrir grandes distancias. De arco. Sobre tablero. El arco soporta el peso del tablero del que está colgado. Bajo tablero. El tablero está encima del arco que es quien soporta el peso del puente. Colgante. El tablero cuelga de grandes pilares. Aquí no hay arcos.
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  ESTRUCTURAS DE ARCOSANÁLISIS ESTRUCTURAL I MAMANI FRANCO, Ever – 13-38845 TERCER AÑO PASOS PARA LA CONSTRUCCIÓNDE ARCOS PASO1 PASO2 PASO3 PASO4 PASO5 PASO6
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  ESTRUCTURAS DE ARCOSANÁLISIS ESTRUCTURAL I MAMANI FRANCO, Ever – 13-38845 TERCER AÑO ¿Sabías que se puede construir un puente de piedra para cruzar un barranco sin cemento? Sólo se necesita que las piedras se coloquen de tal manera que formen un arco. El Acueducto de Segovia, por ejemplo, no utiliza ningún mortero, argamasa, ni barro para sujetar toda la estructura, y sin embargo ¡!Funciona!!