Arcos y Bóvedas Presentacion Constru

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CONSTRUCCIONES ESPECIALES II CARRANZA VÁSQUEZ, Giancarlo LIVAQUE ROJAS, Carlos Alberto LIZANA PÉREZ, Cinthia TINEO ANCAJIMA, Luis INTEGRANTES: CÁTEDRA: ARQ. CHAFLOQUE CASTRO, Wilder

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arcos y bóvedasLos arcos modernos son hechos de acero, concreto y madera laminada y se construyen en una variedad de combinaciones de elementos estructurales, donde algunos de estos elementos trabajan a compresión y otros a tensión.Dentro de los campos de la ingeniería civil y de materiales, el diseño de estructuras en arco en una dimensión o eje curvo (o bien cascarones en dos dimensiones), encierra un gran interés, tanto por sus aplicaciones, como por el análisis teórico del equilibrio y la estabilidad de este tipo de estructuras.

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CONSTRUCCIONES ESPECIALES II

CARRANZA VÁSQUEZ,

Giancarlo

LIVAQUE ROJAS, Carlos

Alberto

LIZANA PÉREZ, Cinthia

TINEO ANCAJIMA, Luis

INTEGRANTES:

CÁTEDRA: ARQ. CHAFLOQUE CASTRO, Wilder

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Estructura a compresión

DEFINICIÓN

Cubrir grandes luces

es una

Utilizada para

ARCOS

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ELEMENTOS DEL ARCO

Clave (piedra angular)

Dovelas

Extradós

Muro apoyo

Intradós

Altura o flecha

Luz

Arbotante o contrafuerte

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

7

6

7

8

Esbeltez: FLECHA = 1 , 1 ,

etc. LUZ 2 4

9

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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.

LOS MATERIALES

Tithe Barn (1334-1379) Inglaterra- con 9 m de luz.

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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.

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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.

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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.

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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 FUNICULAR

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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.

CONSTRUCCION DE UN POLÍGONO ANTIFUNICULAR

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.

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INFLUENCIA DE LA FLECHA DEL ARCO EN LOS EMPUJES

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INFLUENCIA DE LA FLECHA DEL ARCO EN LOS EMPUJES

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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.

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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”

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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.

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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

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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.

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ELEMENTOS DE BOVEDA

APOYOS

PUNTOS DE ARRANQUE

DOVELAS

SALMERES

NERVIOS

LUNETO

son las partes de los muros o pilares sobre

los que descansa la bóveda.

son los de los arcos que componen la

bóveda.

son las piezas elementales que componen la

bóveda.

son las dovelas en las líneas de arranque de

la bóveda.

CLAVE

son los arcos de dovelas independientes de

los témpanos en las aristas.

es la dovela central que cierra la bóveda.

es la abertura practicada en la bóveda de

otra bóveda que penetra en ella.

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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.

BÓVEDAS DE CAÑÓN

CILÍNDRICO:

Su forma básica es un cilindro partido por la

mitad. Su directriz es una semicircunferencia

y su eje es horizontal.

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.

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.

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CLASES DE BOVEDA Y SU TRAZADO

BÓVEDA ESQUIFADA O

EN FORMA DE ARESTA:

BÓVEDA ESQUIFADA

CON PLAFÓN O BÓVEDA

DE ESPEJO:

BÓVEDA POR ARISTA

CON LÍNEA DE CLAVE

PERLATADA:

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.

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.

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.

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CLASES DE BOVEDA Y SU TRAZADO

BÓVEDA POR ARISTA REBAJADA: BÓVEDA ESTRELLADA: BÓVEDAS EN ABANICO:

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.

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.

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.

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FUNCIONAMIENTO ESTRUCTURAL

• Elemento

constructivo superficial

• Trabaja a

COMPRESIÓN

• Formado por

un arco generatriz a lo

largo de un eje.

Bóveda

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FUNCIONAMIENTO ESTRUCTURAL

• 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.

Bóveda

Distribución de empuje que debe

ser contrarrestado con un estribo. Vista cenital de la bóveda

mostrando los empujes laterales.

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FUNCIONAMIENTO ESTRUCTURAL

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.

Cargas verticales.

Empujes horizontales.

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FUNCIONAMIENTO ESTRUCTURAL

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

Problema

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FUNCIONAMIENTO ESTRUCTURAL

Romanos

• Empleaban gruesos muros de

contención

Gótica

• Se emplearon arbotantes

y botareles

CONSTR

UCCIÓN

• El empuje lateral disminuye la

carga de las bóvedas

ROMANOS. GOTICOS.

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USOS

• 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.

Bóveda CUBIERTAS.

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USOS

En el intradós de las bóvedas, debido a su gran

superficie, suele realizarse

• Obras de pintura

• Frescos

Page 42: Arcos y Bóvedas Presentacion Constru

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

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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.

DIMENSIONES

Luz: • como la distancia libre entre los apoyos o arranques de la bóveda Flecha:

• es la altura desde el arranque a la clave. Espesor:

• es la distancia entre el trasdós (exterior) y el intradós (interior) de la bóveda

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Observamos como se hace el calculo de las dimensiones en una bóveda de crucería teniendo en cuenta las partes que colocamos anteriormente.

DIMENSIONES

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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)

MODELOS ANALOGOS

EL PANTENON – BOVEDA TIPO ESFERA

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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

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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.

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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.

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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,

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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.

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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.

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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