INTEGRANTES: CARRANZA VÁSQUEZ, Giancarlo LIVAQUE ROJAS, Carlos Alberto LIZANA PÉREZ, Cinthia
TINEO ANCAJIMA, Luis
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II
CÁTEDRA: ARQ. CHAFLOQUE CASTRO, Wilder
DEFINICIÓN
ARCOS
es
una
Estructura a compresión Utilizada
para
Cubrir grandes luces
8
ELEMENTOS DEL ARCO 1
Clave (piedra angular)
2
Dovelas
3
Extradós
1
2 3
6
4 Muro apoyo
4
5 Intradós
5
6 Altura o flecha
7 Luz 8 Arbotante o contrafuerte
9 Esbeltez: FLECHA etc.
LUZ
= 1 2
,
1 4
,
7
LOS MATERIALES En los inicios hemos visto que los arcos eran de adobe, ladrillo o piedra. El perfeccionamiento en las técnicas de fabricación de hierro permitió su uso como material estructural. En los inicios los elementos eran de fundición, material poco resistente a la tracción y bastante a la compresión, por lo que interesaba que todos los elementos trabajaran a compresión, tal y como ocurre en el caso de los arcos.
Tithe Barn (1334-1379) Inglaterra- con 9 m de luz.
ARCO COMO ELEMENTO ESTRUCTURAL Los Arcos soportan grandes cargas transversales y las transmiten a los apoyos extremos trabajando básicamente a compresión, con muy poco esfuerzo de flexión. Esto permite utilizar en su construcción materiales que no soportan bien la tracción, como el hormigón en masa o sencillamente ladrillos o bloques de piedra independientes, adosados unos a otros.
Los arcos están normalmente sometidos a fuertes cargas verticales, aplicadas bien desde la parte superior del arco o desde la inferior debidas a empujes de viento, etc. Son también frecuentes las cargas térmicas o las debidas a los asientos de los apoyos.
ARCO COMO ELEMENTO ESTRUCTURAL Comportamiento del arco
El arco es un elemento estructural lineal de directriz curva que permite salvar una luz o abrir un hueco en un muro. Los elementos del arco trabajan básicamente a compresión, transmitiéndose las fuerzas de dovela en dovela dando lugar al polígono de cargas. Esta línea de transmisión de cargas se corresponde con lo que llamamos antifunicular, es decir, la inversa de la forma que adoptaría un cable del que cuelgan las cargas a transmitir por el arco.
La forma del antifunicular depende de las cargas a transmitir. Los principales problemas en el dimensionado del arco son: 1. Definir la directriz del mismo de modo que se ajuste lo más posible al antifunicular de cargas, garantizando que todas las piezas están comprimidas, y que no se producen esfuerzos de flexión. 2. Dimensionado de los estribos para aguantar la carga horizontal. A veces, estos estribos sufren un pequeño movimiento provocando el reajuste de las dovelas del arco. Una manera de evitar este movimiento es atirantar el arco para evitar que éste se abra.
CONSTRUCCION DE UN POLÍGONO FUNICULAR
Establecidas las cargas de gravedad sostenidas sobre un hilo, se obtiene una figura plana que representa los ejes de una estructura que funciona en tracción pura. Si la figura se invierte funciona en compresión pura con todas las ventajas que representa trabajar con elementos unirresistentes Las estructuras sometidas a cargas que sólo las solicitan a esfuerzos de tracción se pueden resolver mediante cables o cadenas.
CONSTRUCCION DE UN POLÍGONO ANTIFUNICULAR La forma funicular que adquiere el hilo estará influenciada tanto por la magnitud de las cargas como por su distribución a lo largo del mismo.
Cuando se trata de cargas puntuales se obtendrá una forma funicular poligonal. Si en cambio son cargas distribuidas la forma funicular del hilo será una parábola. Al emplear una cadena en lugar de hilo, cuyo peso propio ya no es despreciable, la forma funicular obtenida será una catenaria. Si se invierte de forma simétrica respecto del plano horizontal, se obtiene un polígono de presiones o antifunicular.
INFLUENCIA DE LA FLECHA DEL ARCO EN LOS EMPUJES
INFLUENCIA DE LA FLECHA DEL ARCO EN LOS EMPUJES
ARCOS EN ARQUITECTURA El uso más tradicional de un arco ha sido, ya desde los orígenes de la mampostería una forma de salvar un vano o abertura en la fachada de un edificio y de recintos abovedados. Debido a su particular capacidad para transformar los empujes verticales del peso del edificio, en componentes más 'horizontales', se ha empleado como soporte, al mismo tiempo que forma de apertura de muros. Su uso también ha sido fundamental en la construcción de puentes.
TEORÍA ARQUITECTÓNICA ESTRUCTURAL ESPACIAL DE GAUDÍ
Antoni Gaudí, arquitecto español de mediados del s. XIX, trabajó un sistema estructural basado en la mecánica y la geometría de las curvas funiculares, a partir de la observación de forma orgánicas en la naturaleza. La teoría "arquitectónica estructural espacial" se basa en estas formas geométricas orgánicas tridimensionalmente curvas, compuestas íntegramente por líneas rectas, desarrollando una arquitectura basada en lo que llamó la estructura íntima portante, que liga formas geométricas a las formas naturales, formas “perfectas que mantienen la estática”
TEORÍA ARQUITECTÓNICA ESTRUCTURAL ESPACIAL DE GAUDÍ
Adoptando perfectamente la línea de presión, que distribuye los esfuerzos a compresión pura y siempre bajo la dirección y sentido de la resultante de fuerzas, Gaudí diseña obras que se sostienen a si mismas:
evita contrafuertes, el edificio pesa menos, gana una gracia vaporosa y se aguanta sin raros accesorios ortopédicos haciendo uso del arco catenario, parabólico, paraboloide hiperbólico y del helicoidal.
Uso de arcos catenarios en algunas de las obras de Gaudí: Colegio de las Teresianas (1889-90), la casa Batlló (1904-06), la casa Milá (1906-10) o la cripta de la colonia Güell (1908-15). Siguiendo el principio de la inversión de la cadena colgante para obtener el arco catenario, Gaudí utilizó en algunos casos para el diseño de estructuras la maqueta funicular. Esta consiste en fijar en el techo un tablero de madera, en el que se dibuja la planta del edificio, y de los puntos de sustentación -columnas e intersección de paredes
Bóveda es una estructura que cierra superiormente un espacio, así como al arco cierra un vano o una abertura.
La bóveda es siempre tridimensional y necesitará para su representación diversas proyecciones.
Al igual que el arco, la bóveda se compone de elementos constructivos de menor tamaño que el espacio que cubren, por lo que gravitan sobre el vacío y para sostenerse han de transmitir su peso y las cargas que soportan de uno a otro hasta los apoyos.
Las bóvedas soportan esfuerzos de compresión, por lo que adoptan formas apropiadas que eviten fatigas de extensión y transmitan las compresiones uniformemente a apoyos continuos o concentrados sobre apoyos aislados.
La gran variedad de maneras de conseguir esto, combinado con la diversidad de espacios a cubrir, determinan las numerosas formas diferentes que pueden adoptar las bóvedas, cada una de las cuales recibe su propio nombre.
ELEMENTOS DE BOVEDA APOYOS
son las partes de los muros o pilares sobre los que descansa la bóveda.
PUNTOS DE ARRANQUE
son los de los arcos que componen la bóveda.
DOVELAS
son las piezas elementales que componen la bóveda.
CLAVE
es la dovela central que cierra la bóveda.
SALMERES
son las dovelas en las líneas de arranque de la bóveda.
NERVIOS
son los arcos de dovelas independientes de los témpanos en las aristas.
LUNETO
es la abertura practicada en la bóveda de otra bóveda que penetra en ella.
CLASES DE BOVEDA Y SU TRAZADO BOVEDAS CILINDRICAS Pueden considerarse generadas por un arco llamado directriz, que se traslada a lo largo de un eje horizontal o inclinado, que pasa por el centro de su línea de arranque.
BÓVEDA EN RINCÓN DE CLAUSTRO: La figura 59 representa la intersección de dos bóvedas de cañón seguido iguales, de arco medio punto de directriz, sobre planta cuadrada. Si suprimimos las partes superiores de la intersección, obtendremos la bóveda de rincón de claustro (fig.60), solución que se presentaba en los rincones de los claustros románicos abovedados.
BÓVEDAS DE CAÑÓN CILÍNDRICO: Su forma básica es un cilindro partido por la mitad. Su directriz es una semicircunferencia y su eje es horizontal.
La planta puede ser también un polígono regular. Cuantos más lados tenga este polígono más se parece la bóveda en un rincón de claustro a una cúpula, pero siempre con aristas entrantes.
CLASES DE BOVEDA Y SU TRAZADO BÓVEDA ESQUIFADA O EN FORMA DE ARESTA: Viene a ser una bóveda de rincón de claustro sobre planta rectangular, con la diferencia de que en lugar de vértice posee una línea de clave.
BÓVEDA ESQUIFADA CON PLAFÓN O BÓVEDA DE ESPEJO: Resulta cuando una bóveda esquifada o en un rincón de claustro se corta a cierta altura de los arranques y se cierra con un techo plano o con una bóveda esquifada o en rincón de claustro rebajada.
BÓVEDA POR ARISTA CON LÍNEA DE CLAVE PERLATADA: Es la bóveda por arista románica (fig.73). Las claves de los arcos frontales están enlazados a la clave de los arcos diagonales por un arco rebajado y los témpanos resultan curvados.
CLASES DE BOVEDA Y SU TRAZADO BÓVEDA POR ARISTA REBAJADA: Es la bóveda por arista de cañones curvos en bajada (fig.76). Entre las bóvedas por arista es la de menor flecha y, por lo tanto, la de menor resistencia.
BÓVEDA ESTRELLADA: Es la bóveda por arista mejorada, con un aumento del número de nervios entre los fundamentales. La adición de nervios intermedios da lugar a la formación, en planta, de figuras estrelladas, de donde el nombre de estas bóvedas.
BÓVEDAS EN ABANICO: Son bóvedas estrelladas de varios tramos en que los aristones o arcos terceletes se disponen en forma radial alrededor de los puntos de apoyo, dando éstos la sensación de abanicos.
FUNCIONAMIENTO ESTRUCTURAL
Bóveda
• Elemento constructivo superficial • Trabaja a COMPRESIÓN • Formado por un arco generatriz a lo largo de un eje.
FUNCIONAMIENTO ESTRUCTURAL
Bóveda
• Las fuerzas de una bóveda se van transformando en un empuje horizontal que debe ser contrarrestado con el objeto de mantener la estructura en equilibrio.
Distribución de empuje que debe ser contrarrestado con un estribo.
Vista cenital de la bóveda mostrando los empujes laterales.
FUNCIONAMIENTO ESTRUCTURAL Cargas verticales.
Las bóvedas • Generan cargas verticales y empujes horizontales sobre sus apoyos • Obligando a que éstos tengan la dimensión suficiente como para lograr que su peso propio centre la resultante sobre la base de sustentación para mantener el conjunto en situación de equilibrio • Además estos empujes producen esfuerzos cortantes tendentes a producir deslizamientos, bien de los sillares de arranque sobre sus juntas horizontales, o bien de los sillares del muro que sostiene la bóveda.
Empujes horizontales.
FUNCIONAMIENTO ESTRUCTURAL
Problema
El problema a resolver cuando se emplean bóvedas es dimensionar correctamente los muros de contención de los permanentes empujes horizontales
A veces se suele construir una 'pila' de bóvedas que se apoyan unas contra otras
FUNCIONAMIENTO ESTRUCTURAL
• Empleaban gruesos muros de Romanos contención
Gótica
• Se emplearon arbotantes y botareles
• El empuje lateral disminuye la CONSTR carga de las bóvedas UCCIÓN ROMANOS.
GOTICOS.
USOS
Bóveda
• La bóveda es poco apropiada para soportar cargas por encima de ella, es por esta razón por la que se emplea fundamentalmente en la cubricción de superficies.
CUBIERTAS.
USOS En el intradós de las bóvedas, debido a su gran superficie, suele realizarse
• Obras de pintura
• Frescos
USOS
La típica disposición en planta rectangular, convierte a las bóvedas en lugares adecuados para colocar pasillos.
Y estructuras de crujía como son las naves
DIMENSIONES En el diseño y construcción de bóvedas se refiere a menudo a las dimensiones características de las mismas, que tradicionalmente se han venido denominando como.
Luz:
• como la distancia libre entre los apoyos o arranques de la bóveda
• es la altura desde el Flecha: arranque a la clave.
• es la distancia entre el trasdós (exterior) y Espesor: el intradós (interior) de la bóveda
DIMENSIONES Observamos como se hace el calculo de las dimensiones en una bóveda de crucería teniendo en cuenta las partes que colocamos anteriormente.
MODELOS ANALOGOS EL PANTENON – BOVEDA TIPO ESFERA Las investigaciones de los arquitectos romanos sobre el espacio interior culminan en una solución armoniosa e imponente en el Panteón, fundado por Agrippa y reconstruido por Adriano (126)
Esta habitación o aposento de todos los dioses, donde los romanos quisieron centralizar la gran variedad de cultos de todo el imperio, se muestra como una síntesis de cielo y tierra. Por esto consiste en una planta circular cerrada por una cúpula
Si nos imaginamos completa la esfera que determina la bóveda, tendremos un globo entero descansando sobre la tierra. La esfera que descansa estáticamente sobre el cilindro tiene un radio de 21,60 metros, que corresponde al radio del cilindro y también a su altura.
BASÍLICA DE SAINT-DENIS – BOVEDA TIPO CRUCERIA La arquitectura gótica apareció en Francia bajo la influencia de Abad Suge, quien aplicó los elementos constructivos propios del nuevo estilo en la abadía de San Denis (hoy en el área sub-urbana de París), consagrada en 1144.
La basílica fue construida en ladrillo con fuertes columnas de que delimitan corredores laterales y espacios interiores, las columnas están dispuestas mediantes una maya que ayuda ala formación de la bóvedas de crucería,
La altura de la edificación llega hasta las 9 metros en las bases de las bóvedas y hasta los 12 en el techo mismo . Lo cual conlleva a que esta seas unas de las iglesias con el mejor sistema constructivo del estilo gótico.
BASÍLICA SAN ANDRES DE MATUA – BOVEDA TIPO CAÑON Siguiendo la necesidad de un amplio espacio para que los visitantes pudiesen ver la reliquia de Mantua, en el interior de la iglesia Alberti creó un gran espacio de una sola nave, cubierto por bóveda de cañón con casetones.
Este modelo de tres ábsides parece haber sido adaptado desde la estructura de la Basílica de Majencia en Roma, modelo que sigue el ideal de unidad y armonía, unificando el exterior e interior de la iglesia