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Investigación Arcos

Arcos

Elementos resistentes empleados en la construcción de

obras. Debido a su aptitud ante los esfuerzos de

compresión y su capacidad mínima ante esfuerzos de flexo-

tracción de materiales pétreos, cabe la posibilidad de

sustituir una estructura adintelada por una arqueada.

Es un elemento de directriz recta o curva, formado

por distintos materiales (sillería, mampostería, ladrillo, etc.)

dispuesto de forma tal que las piezas trabajan a

compresión, transmitiendo los esfuerzos hacia los apoyos.

Elementos principales de un arco

Dovelas: cada una de las piezas que forman la arcada.

Clave: dovela central.

Contraclave: las dos dovelas que tocan la clave.

Estribos: apoyo al arco.

Salmer: dovela en que nace el arranque.

Riñones: zona de dovelas entre el salmer y el contraclave.

Tímpano: parte u obra sobre los riñones.

Imposta: hilada de sillares o de otro material sobre el

arranque.

Luz: distancia horizontal entre los estribos.

Flecha: distancia vertical desde la línea de arranque a la

clave.

Profundidad: distancia entre el parámetro anterior y el

posterior (ancho).

Espesor: distancia entre intradós y trasdós (canto).

Directriz: línea que determina la forma del arco.

Línea de arranque: línea entre los puntos de arranque.

Trasdós: superficie curva exterior del arco.

Intradós: superficie curva del interior del arco.

Vértice: punto más alto del arco.

Centro: Es el centro de la generatriz curva que determina el

arco.

Clases de arco según su forma

Según la forma geométrica de la directriz del arco, este

puede adoptar distintas configuraciones, básicamente los

arcos se dividen en tres grandes grupos: con la directriz

limitada por rectas o superficies planas, con la directriz de

superficies curvas, y con la directriz de rectas y curvas

combinadas entre sí. Según estas formas reciben las

siguientes denominaciones:

Arco angular: formado por dos lados de un triángulo.

Arco angular truncado: derivado del anterior, al que se le

añade un tercer tramo horizontal que trunca en el vértice

superior.

Arco adintelado: tienen intradós horizontal (las dovelas

trabajan como arco). Si es una sola pieza se le llama dintel.

Arco saledizo: es el formado por un conjunto de piezas, la

parte saliente de cada una sea menor que l mitad de la

misma. Se emplea para dejar huecos en las obras de

fábrica de ladrillo.

Arco de medio punto: formado por una semicircunferencia

de radio igual a la mitad de la luz.

Arco rebajado: su flecha es inferior a la mitad de la luz.

Arco escarzano: variedad del arco rebajado, su radio es la

luz, formando un ángulo de 60° en el centro de los

arranques.

Arco peraltado: su flecha es superior a la mitad de la luz.

Arco deprimido: formado por el adintelado y la unión curva

con los arranques.

Arco carpanel: formado por varios arcos de circunferencia

(3,5,7,etc), es parecido a un semióvalo.

Arco elíptico: su generatriz es una elipse.

Arco árabe: formado por dos arcos de circunferencia que se

cortan en el vértice.

Arco de herradura: variante del arco anterior, cuyo centro

se encuentra encima del arranque.

Arco ojival: formado por dos arcos de circunferencia.

Otros arcos no tan comunes son:

Tranquil

Georgiano

Ojival peraltado

Conopial

Tudor

Poligonal

Flamígero

Festoneado

Trebolado

Multibolado

Construcción de Arcos

Se pueden construir de sillería, sillajero o fábrica de ladrillo,

aunque también pueden ser de hormigón o de

mampostería.

Arcos de sillería

Su característica es que las dovelas tienen forma de cuña y

están realizadas con unas dimensiones tales que ajustan

perfectamente unas con otras. Deben tener un numero

impar de dovelas para que la clave coincida con el centro;

las dovelas pueden encajarse en seco o con una fina capa

de mortero. Para el labrado de dovelas se utilizan plantillas

de cartón o cinc, de forma que las juntas converjan en el

centro del arco.

Se empieza la construcción de apoyos o estribos,

para seguir con la colocación de la cimbra con la curvatura

adoptada, la ubicación de dovelas partiendo de los estribos,

de forma alternada hasta llegar a las contraclaves, la

colocación de la clave como ultima pieza del arco, y el

posterior desencimbrado una vez haya endurecido el

mortero, evitando así posteriores asentamientos.

Arcos de fábrica de ladrillo

Son los mas corrientes y mas usados en las construcciones

actuales. Los ladrillos pueden ser aplantillados, en forma de

cuñas para arcos especiales o con acabados de calidad,

pero lo normal es utilizar ladrillos corrientes. Una vez

construido el muro hasta el plano de arranque, se coloca la

cimbra con la forma que ha de tener el arco, se marca en la

cimbra un número impar de partes iguales al grueso del

ladrillo más la junta y, tomando como punto de referencia

el centro del arco, se obtiene la dirección que han de

tenerlas juntas por medio de un cordel o listón, uniendo el

centro con las divisiones de la cimbra. Al colocar los

ladrillos, la junta del mortero tendrá más espesor en el

trasdós, formando una cuña denominada escopeta.

Se emplean cimbras con formas diseñadas de

antemano; es conveniente que el arco este ligado con el

estribo o con el muro, de tal forma que a medida que se va

levantando el arco, se una con la parte de la pared

correspondiente, teniendo en cuenta que, el muro deberá

prolongarse por encima del arco con e aparejo que lleve y

que, para ello, se acostumbra a jugar con las dimensiones

de las juntas.

Los ladrillos pueden ser a rosca, cuando los

ladrillos se colocan a sardinel, tanto horizontal como

vertical, recibiendo coda hilada el nombre de rosca. En los

arcos tabicados, los ladrillos se colocan planos, utilizándose

también rasillas; normalmente tienen varias hiladas,

realizada la primera con cemento rápido o yeso y las

siguientes con mortero de Pórtland, y colocadas con

rompejunta.

Arcos de ladrillo reforzados con piedra

Poco corrientes que emplean dovelas de piedra en los

arranques, clave y tercios, con el fin de reforzar y ampliar la

trabazón entre las fábricas del muro y del arco, sobre todo

cuando el arco de ladrillo es de gran espesor.

Arcos de mampostería

Destinados a obras de poca importancia, rusticas o rurales,

se colocan piedras del mismo espesor, de forma que las

juntas sean normales al intradós del arco, rellenando las

mismas con mortero. Cuando las piedras sean de distintos

tamaños, en los arranques se colocarán las mayores,

ordenando las menores hacia la clave. Debido al mayor

espesor de las juntas estos arcos, se aconseja dejar las

cimbras el tiempo necesario para que fragüe el mortero.

Arcos de hormigón

En edificios se emplea generalmente el hormigón armado

para la formación de dinteles. El arco de hormigón armado

propiamente esta destinado a la construcción de puentes,

revestimientos de túneles, en general obras de ingeniería.

La cimbra forma parte del encofrado del trasdós y las

armaduras están curvadas con la forma de la generatriz del

arco.

Atirantado de arcos

Para contrarrestar los empujes hacia los estribos, se

pueden colocar unos tirantes, generalmente de hierro,

fijados en los extremos del arco y con unos tensores que,

mediante roscado, disminuyen ka fuerza horizontal que

tiende a abrir el arco. Con ello se evita el refuerzo excesivo

de los estribos.

Arcos de descarga

Cuando un arco no es sustitutivo del dintel, sino que se

coloca encima de él para recoger todas las cargas, y reducir

así sus dimensiones; también se utiliza cuando el dintel es

de poca resistencia y sobre el va una fábrica o elemento de

mucho peso. Estos arcos son casi siempre rebajados y se

construyen tabicados después que el dintel.

Rotura de un arco de fábrica

Se verifica de distinta forma, según sea un arco de medo

punto o de uno peraltado. En el de medio punto las cargas

más fuertes las recibe la zona de la clave; pues en el

espesor la parte interior queda comprimida y la exterior

extendida, el arco tiende a abrirse, y se rompería hacia

adentro en los arranques y hacía afuera en los riñones. Para

arreglarlo hay que apuntalar la clave para que no

continuara bajando.

En el arco apuntado, las mayores cargas las recibe

las zonas de los riñones, quedando la parte exterior de arco

extendida en esta zona y comprimida en los arranques y la

clave. El apuntalamiento deberá evitar que se acerquen a

los riñones. .

Investigación Bóvedas

Bóvedas

Elementos curvos que cubren un espacio, al igual que el

arco; están formadas por elementos mas pequeños que el

espacio a cubrir y, para sustentarse han de transmitir su

peso y el de las cargas que soportan hasta apoyos

continuos, como muros, o apoyos aislados, como pilares.

Las bóvedas están formadas por una serie de

elementos, líneas, dimensiones y superficies que coinciden

a veces con los del arco, como los arranques, intradós,

trasdós, salmer, clave, flecha, línea de arranque y otros

elementos característicos de las bóvedas tales como:

Muro frontal: muro que cierra la bóveda en sus partes

abiertas.

Arco toral: arco que separa dos bóvedas situadas a

continuación de la otra.

Luneto: se forma por la intersección del muro frontal y la

bóveda.

Arco frontal: línea de intersección del muro frontal y la

bóveda.

Eje de la bóveda: línea central formada por la unión de los

centros de los arcos que forman la bóveda.

Líneas de arista: formadas por el encuentro de dos

superficies de bóveda.

Líneas de clave: unión de las claves de todos los arcos de

las bóvedas.

Témpanos: partes de la bóveda comprendidas entre los

arcos frontales y las aristas o los encuentros con otras

superficies de bóveda.

Clases de Bóvedas

Las de tipo arco y las de tipo cúpula o bóveda de

revolución. Éstas a su vez pueden ser simples, si están

formadas por una figura geométrica , o compuestas,

formadas por varias figuras.

La bóveda de un tipo de arco se considera

engendrada por un arco directriz cuyos puntos se

desplazan según

generatrices rectas. La cúpula está engendrada por el giro

meridiano alrededor de un eje, describiendo el paralelo

correspondiente en cada uno de sus puntos.

Bóvedas simples

Bóveda cilíndrica o de cañón: es la mas antigua y una de

las mas utilizadas desde la antigüedad. Su generatriz es un

arco de medio punto y su forma es la de medio cilindro,

cañón recto u oblicuo. Puede estar engendrada por

cualquier tipo de arco siguiendo la generatriz del mismo:

rebajado, carpanel, ojival, etc.

Bóveda esférica: llamada cúpula esférica o bóveda de

revolución de directriz en arco de circunferencia, su eje de

simetría vertical coincide con el giro, pudiendo ser

semiesférica, rebajada o apuntada.

Bóveda vaída: formada por la bóveda esférica, esta cortada

por cuatro planos verticales como si estuviera inscrita en un

cuadrado o rectángulo, quedando anulados los casquetes

esféricos que sobresalen de la planta inscrita; los arcos

frontales tienen forma de generatriz de estos casquetes.

Bóveda elíptica o parabólica: igual que la esférica, teniendo

en cuenta que en este caso, la generatriz es un cuarto de

elipse o de parábola.

Bóveda de nicho: llamada también de rincón de horno, está

formada por una media cúpula esférica, colocada sobre un

semicírculo de eje vertical, y todo el conjunto adosado a un

muro.

Bóvedas compuestas

Intersección de bóvedas: si a una bóveda de cañón de

planta cuadrada se le efectúan dos cortes, según los planos

verticales y diagonales, resultan dos elementos

característicos e las bóvedas compuestas, el luneto, con

dos puntos de arranque y una línea de claves, y el

témpano, con una línea de arranque y un punto alto o

vértice.

Bóveda por aristas: formada por la intersección de dos

bóvedas de cañón de la misma luz, cuyos ejes están en el

mismo plano horizontal; aquellas se cortan ortogonalmente

y de cada una se toma la parte exterior de la otra (cuartos

lunetos). Las intersecciones de los cilindros son elipses

proyectados sobre diagonales de la planta. La sustentación

puede ser sobre cuatro pilares.

Bóveda de rincón de claustro: es análoga a la bóveda por

arista, pero se toma de cada cilindro la parte de superficie

que queda dentro de otro (cuatro témpanos) . El apoyo de

la misma es generalmente sobre muros.

Bóveda esquifada: cubre una planta rectangular y se forma

con bóvedas de rincón de claustro, con una arista

horizontal en su parte posterior. Una variante de ésta es la

e artesa o espejo, formada mediante la sustitución de la

arista por un plano paralelo a la base.

Bóveda acodillada: producida por el encuentro, que no

cruce, de dos bóvedas de cañón formando un determinado

ángulo.

Intersección de cúpulas

Bóveda bizantina: conocida también con el nombre de

bóveda esférica sobre pechinas, se obtienen cortando la

bóveda vaída de planta cuadrada con un plano horizontal

tangente a los cuatro arcos que forman la embocadura,

obteniendo de esta manera una circunferencia sobre la cual

se traza una bóveda esférica.

Bóveda gallarda: formada por la unión de varios segmentos

de cúpulas esféricas del mismo diámetro.

Bóveda nervada: es aquella en cuyo intradós aparecen una

serie de arcos o nervios que son elementos resistentes de

apoyo de las superficies curvas.

Construcción de Bóvedas

Tres sistemas básicos, según el material empleado: bóveda

con dovelas, bóveda tabicada y bóveda moldeada.

Bóveda con dovelas

Consiste en el acoplamiento de elementos denominados

dovelas, que pueden ser de piedra labrada o de ladrillo

colocado a rosca. Se emplean básicamente tres tipos de

aparejos:

a) aparejo recto: las hiladas son paralelas a los muros de

apoyo, formándose un muro curvo del espesor deseado.

Proporciona un enlace transversal, pero no longitudinal,

para su construcción se necesita cimbra continua.

b) aparejo a espiga: las hiladas forman un ángulo de 45°

con la línea de clave. Existen dos formas. En la primera las

hiladas empiezan en los ángulos que forman los arcos

frontales con la línea de arranque, enlazando éstas en

diagonal; para su construcción se pueden utilizar cerchas

de guía. En la segunda, las hiladas parten de la línea del

centro de la bóveda a 45° en forma de aspa.

c) aparejo circular: las hiladas en planta son

perpendiculares a la línea de arranque; además no son

rectas, sino arqueadas, con la concavidad orientada hacia

la clave formando anillos alrededor de ésta.

Estos aparejos son para la bóveda más elemental, la de

cañón; en caso de bóvedas compuestas, la construcción se

basa en los mismo criterios, pero con la dificultad propia de

la complicación del diseño. Las dificultades en aristas

simplifican con la utilización de nervios.

Bóvedas tabicadas

Son las bóvedas por excelencia, ya que la mayor parte de

su masa y su conjunto trabajan a compresión. Cualquiera

que sea su tipo, se distingue por elementos que la

constituyen y por su disposición. Lo que caracteriza esta

bóveda es que la rasilla siempre va plana.

Para el estudio de su construcción, se clasifican en tres:

a)Con superficie continua en su intradós y trasdós: tenemos

la bóveda tabicada de cañón seguido, si en este tipo se

hace variar su flecha entre 1/8 y ½ de la luz, se consigue

estabilidad y resistencia. Existen dos procedimientos: uno

radica en colocar una cercha ligera, bien aplomada,

apoyada sobre dos tablones fijos al voladizo del muro que

ha de soportar el arranque. Se comienza colocando la

primer hoja de rasilla de plano, apoyada sobre la cercha y

bien nivelada (sin balanceo) con mortero y yeso y a tizón.

Cuando se ha avanzado unos 60 cm de la primera hoja, se

comienza la segunda, también con rasilla y mortero de

cemento. esta segunda hoja y las sucesivas se construirán

en sentido diagonal, cruzando las direcciones. Cuando sea

necesario crear un tercer doblado, habrá que esperar que el

anterior haya fraguado.

El otro procedimiento consiste en colocar dos cimbras

paralelas, o bien en la apertura de una roza en el muro

frontal. Dispuesta las cerchas y la roza, se colocan unas

cuerdas bien tensadas entre ellas. Este sistema tiene el

inconveniente de que las cuerdas entorpecen el trabajo,

pero la ventaja de que no es necesario cambiar tantas

veces la cercha. En cuanto a la construcción de las hojas,

esta se realiza como el caso anterior.

Las bóveda deben apoyarse en voladizos efectuados en los

muros, aunque puede degollarse el muro siempre y cuando

tenga suficiente espesor.

La bóveda tabicada, rebajada de cañón, debe ser un

segmento de arco de circunferencia, pues los arcos de tres

centros o semi-elípticos no trabajan en buenas condiciones.

b) Con costillas de refuerzo y tabiquillos en su trasdós:

cuando la bóveda tabicada es muy rebajada y de grandes

luces, conviene su refuerzo en el trasdós por medio de

tabiquillos y costillas. El refuerzo con costillas consta de

unas hiladas que se adosan y aparejan con la primera hoja

y sobrepasan el espesor total del trasdós. El refuerzo de

tabiquillos es la prolongación de las costillas y además de

constituir el refuerzo, sirven de apoyo del forjado o de la

cubierta.

c) Con nervadura o plementaría: tienen extensa aplicación,

sus múltiple soluciones en grandes luces y variedad de

formas. Están basadas en las bóvedas antiguas de sillajero,

con elementos de resistencia (nervios) y otros de

complemento o relleno (plementería). Constituidas por

arcos, siguiendo el principio de las bóvedas tabicadas, se

forma con rasilla puesta de plano, tomada con yeso, y el

resto de doblados que se precisen, con morteros de

cemento. Estos arcos o nervios descansan en los muros y

deben de ir convenientemente arriostrados mediante un

zuncho continuo que abarque el perímetro de los

arranques. Sobre estos una vez fraguados, se procederá a

construir la plementaría mediante cualquiera de los

procedimientos anteriores.

Para la ejecución de las bóvedas moldeadas se necesita un

encofrado o molde, suelen ser de hormigón armado, con

formas muy variadas y utilizadas en construcciones

modernas.

Cimbras

Entre los medios necesarios para la construcción de

bóvedas y arcos se encuentran las cimbras. Son armaduras

provisionales de madera, cuyo objetivo es servir de guía

para la ejecución del arco o bóveda y sostenerla durante su

construcción, hasta que haya tomado consistencia el

mortero que une los ladrillos o develas. Para esto tienen

que satisfacer condiciones generales: tener resistencia

suficiente para evitar su deformación. Servir de guía o

plantilla para la colocación del material, adoptando la forma

del intradós del arco o bóveda que se desee construir.

Permitir que la construcción se asiente debidamente

mientras el mortero vaya secando, aunque se deje abierta

la posibilidad de movimiento para aflojarla o rebajarla

cuando sea necesario.

Están constituidas por elementos verticales, llamados

cerchas, y por un enlistonado o forro que une las cerchas y

da forma del intradós del arco o de la bóveda.

Tipos de cimbras

Según la luz del arco o bóveda, según su forma y

dependiendo de su apoyo, pueden ser fijas, volantes,

giratorias y suspendidas o aéreas. En cuanto a su misión

distinguiremos las cimbras para arcos y las cimbras para

bóvedas.

Las cimbras para arcos sencillos constan de unas tablas

gruesas con la forma del arco, colocadas una en cada lado

del parámetro; para arcos más importantes se utilizan los

llamados tambores, los cuales constan de dos tableros, con

la forma del arco, unidos por unos listones y formando la

superficie del asiento. Las cimbras para bóveda son

parecidas a las de los arcos, y su estructura dependerá de

las dimensiones, forma y peso de la bóveda.

Para bóvedas ligeras, pueden emplearse cimbras formadas

por simples tablas recortadas según el intradós del arco; si

el peso de la bóveda es considerable, sobre estas cerchas

se coloca un forro de listones que cubra toda la superficie

del intradós. Para bóvedas especiales de rincón de claustro,

esquifadas o de revolución, se requieren cimbras

compuestas, formadas por segmentos de obras, que

unidas, adoptan la forma del intradós.

Colocación y desmontaje de cimbras

La misión de la cimbra es la sustentación de los materiales

durante la construcción, éstas deben estar colocadas a la

altura necesaria, y bien apoyadas o apuntaladas mediante

maderos que sigan la dirección de los muros laterales,

teniendo en cuenta que este elemento no se oponga al

asiento del trabajo construido.

Por lo tanto, el descimbrado no debe hacerse hasta que el

mortero no haya adquirido un cierto grado de

endurecimiento, pero sin que el mismo llegue a convertirse

en una falta completa de elasticidad que impida el

amoldamiento de las pieza que forman el arco o la bóveda.

Los procedimientos más corrientes de descimbrado

se basan en un descenso lento y uniforme, que se pueda

detener a tiempo si lo aconsejan las circunstancias. Los

métodos empleados para el desmontaje son los siguientes:

cuñas yuxtapuestas: de madera dura y con poca inclinación

para que el descenso sea lento y suave a pesar del peso de

la cimbra.

Sacos de arena silícea seca: colocados en el lugar de las

cuñas, para el descimbrado se abre un agujero con el fin de

que salga la arena; tiene la ventaja de un descenso lento

sin trepidación y el inconveniente de un descenso por

asentamiento de arena.

Tornillos o gatos: es más ventajoso porque se puede

detener el descimbrado en cualquier momento y volver a

elevar la cimbra sin golpes ni movimientos bruscos que

perjudiquen la obra construida. Si la luz de las bóvedas es

considerable, antes de descimbrar se extiende sobre el

trasdós una pequeña capa de cal para hacer visible el inicio

de cualquier grieta y se coloca una cuerda bien tirante,

tangente al trasdós, para comprobar el descenso.

Bibliografía

Biblioteca ATRIUM de la construcción

Ed. Océano / Centrum

Tomo 5

Págs. 61 – 71