ARCOSDEFINICIÓN Y PARTES

TIPOS DE ARCOS

DIFERENCIA ENTRE CABLES Y ARCOS

CÓMO SE RESUELVEN

ANÁLISIS DEL ARCO

Cualquier barra o nervio plano y curvo, apoyado en sus extremos y soportando una carga que le haga trabajar principalmente a compresión, se denomina arco. Su plano de curvatura es también un plano de simetría para cada una de las secciones transversales y que las fuerzas externas aplicadas al arco actúan solamente en ese plano. Permiten cubrir grandes luces y configurar grandes espacios, empleando la mínima cantidad de material posible y puede considerarse como uno de los elementos estructurales básicos en todo tipo de arquitectura.

Se le considera arco…

Partes del Arco

Tipos de Arcos:

Por determinación se clasifican en:Estáticamente determinados externamente: son arcos que pueden analizarse con las ecuaciones de la estática, como los atirantados que están apoyados en una articulación y un rodillo y enlazados en sus extremos por un tirante para evitar la deformación horizontal del arco, y los arcos triarticulados que están apoyados por articulaciones en sus extremos y una articulación interna que le genera la ecuación de condición que lo hace determinado. Estáticamente indeterminados externamente: Son aquellos arcos que no pueden resolverse únicamente por las ecuaciones de la estática, para el análisis de éstos arcos se necesitan otros métodos que se conocerán más adelante. Ejemplos de estos arcos son los arcos biarticulados, que son estructuras apoyadas únicamente por dos articulaciones, además las cargas aplicadas originan en ambos extremos reacciones verticales y horizontales; y los arcos empotrados que como su nombre lo indica están apoyados por empotres los cuales nos generan cuatro componentes de fuerza y dos momentos de extremidad.

Por simetría:Arcos simétricos: Son aquellos arcos que tienen a sus apoyos al mismo nivel.Arcos asimétricos: Son aquellos arcos que tienen su línea de arranque totalmente horizontal.

Arco Simétrico

Arco Asimétrico

Cables Arcos

Resisten únicamente esfuerzos de tensión pura.

Está sometido únicamente a cargas que le generan compresión pura.

Su flexibilidad permitirá la adaptación a la forma necesaria de las cargas.

Su rigidez característica del arco llevará a que no se adapte a la forma necesaria

de las cargas, resultando que el arco será “funicular “solo para un estado de

carga particular.

Los arcos generan fuerzas horizontales que se deben absorber en los apoyos mediante

contrafuertes o tensores.

Diferencias entre Arcos y Cables

el cable suspendido adopta por sí mismo la nueva línea de

presiones al variar las cargas

Cualquier variación en las condiciones de carga modifica la forma del arco funicular y crea una nueva forma

estructural. El arco funicular ha de absorber a través de su rigidez la variación en la línea de presiones

se deforma hasta coincidir con la nueva línea de presiones, pero esa nueva

posición es muy cercana a la primera.

el arco permanece (para análisis de primer orden) en su forma original, apartándose de la nueva línea de presiones, pero ésta excentricidad

es menor

Carecen de rigidez transversal.

Un cable no constituye una estructura autoportante, el diseño exigirá

estructuras auxiliares que sostengan los cables a alturas importantes.

ANÁLISIS DEL ARCO

Analicemos la variación de los esfuerzos en el arco, manteniendo constante el valor de la fuerza (F) y la distancia entre los puntos de apoyo (l), variando la altura del arco (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 esfuerzo al que está sometido el arco aumenta, a mayor altura mayor compresión.

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 ).

COMO SE RESUELVENEl puente de arco de tímpano triarticulados tiene una forma parabólica y soporta una carga uniforme. Demuestre que el arco parabólico está sometido solo a compresión axial en el punto intermedio D a lo largo de su eje. Suponga que la carga se transmite uniformemente a las costillas del arco.

Nota: Si se usara una viga simplemente apoyada para soportar la carga distribuida, ésta tendría que resistir un momento flexionante de M=469 k*ft.Es más eficiente estructuralmente resistir una carga de compresión directa que resistir la carga por medio de un momento flexionante.