.
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 flexotracción 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
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 Construcción de Arcos
antemano; es conveniente que el arco este ligado con el
Se pueden construir de sillería, sillajero o fábrica de ladrillo,
estribo o con el muro, de tal forma que a medida que se va
aunque
levantando el arco, se una con la parte de la pared
también
pueden
ser
de
hormigón
o
de
mampostería.
correspondiente, teniendo en cuenta que, el muro deberá
Arcos de sillería
prolongarse por encima del arco con e aparejo que lleve y
Su característica es que las dovelas tienen forma de cuña y
que, para ello, se acostumbra a jugar con las dimensiones
están realizadas con unas dimensiones tales que ajustan
de las juntas.
perfectamente unas con otras. Deben tener un numero
Los ladrillos pueden ser a rosca, cuando los ladrillos se colocan a sardinel, tanto horizontal como
espesor de las juntas estos arcos, se aconseja dejar las cimbras el tiempo necesario para que fragüe el mortero.
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 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, 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.
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
Arcos de mampostería
más fuertes las recibe la zona de la clave; pues en el
Destinados a obras de poca importancia, rusticas o rurales,
espesor la parte interior queda comprimida y la exterior
se colocan piedras del mismo espesor, de forma que las
extendida, el arco tiende a abrirse, y se rompería hacia
juntas sean normales al intradós del arco, rellenando las
adentro en los arranques y hacía afuera en los riñones. Para
mismas con mortero. Cuando las piedras sean de distintos
arreglarlo
tamaños, en los arranques se colocarán las mayores,
continuara bajando.
ordenando las menores hacia la clave. Debido al mayor
hay que
apuntalar la clave para que
no
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
desplazan según
un
arco
directriz
cuyos
puntos
se
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 generatrices rectas. La cúpula está engendrada por el giro
verticales
meridiano alrededor de un eje, describiendo el paralelo
característicos e las bóvedas compuestas, el luneto, con
correspondiente en cada uno de sus puntos.
dos puntos de arranque y una línea de claves, y el
Bóvedas simples
témpano, con una línea de arranque y un punto alto o
Bóveda cilíndrica o de cañón: es la mas antigua y una de
vértice.
las mas utilizadas desde la antigüedad. Su generatriz es un
Bóveda por aristas: formada por la intersección de dos
arco de medio punto y su forma es la de medio cilindro,
bóvedas de cañón de la misma luz, cuyos ejes están en el
cañón recto u oblicuo. Puede estar engendrada por
mismo plano horizontal; aquellas se cortan ortogonalmente
cualquier tipo de arco siguiendo la generatriz del mismo:
y de cada una se toma la parte exterior de la otra (cuartos
rebajado, carpanel, ojival, etc.
lunetos). Las intersecciones de los cilindros son elipses
Bóveda esférica: llamada cúpula esférica o bóveda de
proyectados sobre diagonales de la planta. La sustentación
revolución de directriz en arco de circunferencia, su eje de
puede ser sobre cuatro pilares.
simetría
Bóveda de rincón de claustro: es análoga a la bóveda por
vertical
coincide
con
el
giro,
pudiendo
ser
y
diagonales,
resultan
dos
elementos
semiesférica, rebajada o apuntada.
arista, pero se toma de cada cilindro la parte de superficie
Bóveda vaída: formada por la bóveda esférica, esta cortada
que queda dentro de otro (cuatro témpanos) . El apoyo de
por cuatro planos verticales como si estuviera inscrita en un
la misma es generalmente sobre muros.
cuadrado o rectángulo, quedando anulados los casquetes
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.
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 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.
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
formas. Están basadas en las bóvedas antiguas de sillajero,
bóveda es que la rasilla siempre va plana.
con
Para el estudio de su construcción, se clasifican en tres:
complemento o relleno (plementería). Constituidas por
a)Con superficie continua en su intradós y trasdós: tenemos
arcos, siguiendo el principio de las bóvedas tabicadas, se
la bóveda tabicada de cañón seguido, si en este tipo se
forma con rasilla puesta de plano, tomada con yeso, y el
hace variar su flecha entre 1/8 y ½ de la luz, se consigue
resto de doblados que se precisen, con morteros de
estabilidad y resistencia. Existen dos procedimientos: uno
cemento. Estos arcos o nervios descansan en los muros y
radica en colocar una cercha ligera, bien aplomada,
deben de ir convenientemente arriostrados mediante un
apoyada sobre dos tablones fijos al voladizo del muro que
zuncho
ha de soportar el arranque. Se comienza colocando la
arranques. Sobre estos una vez fraguados, se procederá a
primer hoja de rasilla de plano, apoyada sobre la cercha y
construir
bien nivelada (sin balanceo) con mortero y yeso y a tizón.
procedimientos anteriores.
Cuando se ha avanzado unos 60 cm de la primera hoja, se
Para la ejecución de las bóvedas moldeadas se necesita un
comienza la segunda, también con rasilla y mortero de
encofrado o molde, suelen ser de hormigón armado, con
cemento. esta segunda hoja y las sucesivas se construirán
formas
en sentido diagonal, cruzando las direcciones. Cuando sea
modernas.
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
elementos
continuo
la
muy
de
resistencia
que
abarque
plementaría
variadas
y
(nervios)
el
mediante
utilizadas
y
otros
perímetro
cualquiera
en
de
de
de
los
los
construcciones
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.
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
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
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
