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Arco catenario

Un arco catenario de adobe
Una curva catenaria (izquierda) y un arco catenario, también una curva catenaria (derecha). Una apunta hacia arriba y la otra hacia abajo, pero las curvas son las mismas.

Un arco catenario es un tipo de arco arquitectónico que sigue una curva catenaria invertida . La curva catenaria se ha empleado en edificios desde la antigüedad. Forma un principio subyacente al sistema general de bóvedas y contrafuertes en las catedrales góticas abovedadas de piedra y en las cúpulas renacentistas . [1] No es un arco parabólico .

En la historia

Cuadro de Robert Hooke sentado en un estudio, sosteniendo una pequeña cadena suspendida entre sus manos por los extremos.
Robert Hooke , sosteniendo una cadena colgante , que forma una curva catenaria

El científico del siglo XVII Robert Hooke escribió: " Ut pendet continuum flexile, sic stabit contiguum rigidum inversum ", o, "Así como cuelga un cable flexible, así, invertidas, se encuentran las piezas en contacto de un arco". [2]

Una nota escrita por Thomas Jefferson en 1788 dice: "Recientemente he recibido de Italia un tratado sobre el equilibrio de los arcos, del abad Mascheroni. Parece ser un trabajo muy científico. Todavía no he tenido tiempo de dedicarme a él, pero he descubierto que las conclusiones de sus demostraciones son que cada parte de la catenaria está en perfecto equilibrio". [3]

Propiedades estructurales

Arquitectónicamente, un arco catenario tiene la capacidad de soportar el peso del material del que está construido, sin colapsar. [4] [5] Para un arco de densidad y espesor uniforme, que soporta solo su propio peso, la catenaria es la curva ideal. [6]

Los arcos catenarios son resistentes porque redirigen la fuerza vertical de la gravedad hacia fuerzas de compresión que presionan a lo largo de la curva del arco. En un arco catenario con carga uniforme, la línea de empuje pasa por su centro. [7] [8]

Este principio se ha empleado arquitectónicamente para crear estructuras arqueadas que siguen exactamente, y de forma visiblemente aparente, la forma de una catenaria invertida. Un ejemplo temprano significativo de esto es el arco de Taq Kasra . La catenaria, girada 180 grados, forma la estructura de un edificio abovedado sencillo, como las casas con forma de colmena de la península de Dingle , en Irlanda.

El principio de la catenaria es también el factor subyacente en los sistemas arquitectónicos mucho más complejos de la arquitectura medieval y renacentista. Los edificios que tienen tejados pesados ​​con forma de arco y que ejercen un fuerte empuje hacia el exterior deben respetar la forma de la curva catenaria para no derrumbarse. Esto no implica que los arcos en sí tengan forma de catenaria, sino que el sistema total de muros o contrafuertes que sostienen el tejado o la cúpula contienen una curva catenaria, que ejerce el empuje hacia abajo.

En el siglo XV, Brunelleschi diseñó la cúpula octogonal y puntiaguda de la catedral de Florencia, siguiendo el principio del arco catenario. [ cita requerida ] En el siglo XVII, Christopher Wren diseñó la cúpula de la catedral de San Pablo basándose directamente en una curva catenaria. Se ha descubierto que el techo abovedado y los contrafuertes de la capilla del Kings College de Cambridge cumplen con la fórmula del arco catenario. [ cita requerida ]

Ejemplos

Catedrales e iglesias

Cúpula de la Catedral de San Pablo

Arcos naturales

Arco de paisaje , Utah

El puente natural Rainbow en el estado de Utah, Estados Unidos , tiene una forma catenaria natural, posiblemente producida por la erosión en áreas de alto estrés. [18] Kolob Arch y Landscape Arch , también en Utah, también tienen forma catenaria. [19] [20]

Arcos hechos por el hombre

El Gateway Arch de la ciudad estadounidense de San Luis ( Misuri ) es un arco catenario. [21]

Debido a la relación de aspecto , siendo la parte superior más delgada que la inferior, su forma real es técnicamente una " catenaria ponderada ". [22]

Antiguo egipcio

Óstracon de Saqqara

El ostracon inacabado de Saqqara tiene forma catenaria. [23]

Rascacielos

Plaza Marquette en Minneapolis

En la plaza Marquette de Minneapolis se utilizaron arcos catenarios. [24] [25]

Hornos

Los hornos suelen diseñarse con una sección transversal de arco catenario . [26]

Iglúes

Los iglús están diseñados con una sección transversal de arco catenario. [27] [18] Esta forma ofrece un equilibrio óptimo entre altura y diámetro, evitando el riesgo de derrumbamiento bajo el peso de la nieve compactada. [18]

Otra arquitectura

El interior de la estación de tren Keleti de Budapest forma un arco catenario. [28]

El ton nubio es una bóveda funeraria de Nubia . Para lograr la mayor estabilidad, la sección transversal de la estructura sigue un arco catenario. [29]

Las casas colmena (clocháns) de Skellig Michael, en Irlanda , tienen una sección transversal que sigue el estilo de un arco catenario. [30]

Casas

Una casa con forma de colmena (una clochan) en la península de Dingle , Kerry, Irlanda
Casa de arroz

La Casa del Arroz tiene arcos catenarios. [31]

Hoteles

El Icehotel de Suecia utiliza arcos catenarios. [32]

Puentes

Un puente catenario tiene la forma de un arco catenario.

Un ejemplo famoso es el Puente An-Lan, en China . [33]

Monumentos

Taq Kasra

En Irak , la Taq Kasra tiene la forma de un arco catenario. [34]

Aeropuertos

El techo del Aeropuerto Internacional Washington Dulles es una curva catenaria suspendida. [35]

Un sistema de cable de acero catenario sostiene el techo del Aeropuerto Internacional de Denver . [36]

Estaciones de tren

La estación Pennsylvania de la ciudad de Nueva York tiene un techo en forma de arco catenario. [37]

Bancos

En el Banco de la Reserva Federal de Minneapolis , el edificio ha sido remodelado, pero aún es visible el arco catenario que suspende el edificio original. [38]

Chozas de barro

Las chozas de barro de musgum de Camerún tienen una sección transversal catenaria. [39] [40] [41]

Véase también

Referencias

  1. ^ Handy, Richard L. (mayo de 2011). "Carta a los editores: La cúpula perfecta". American Scientist . Archivado desde el original el 23 de abril de 2016. Consultado el 17 de abril de 2016 .
  2. ^ "El enigma de Robert Hooke". Quantum Frontiers . Instituto de Información y Materia Cuántica, Instituto Tecnológico de California. 31 de agosto de 2015.
  3. ^ Jefferson, Thomas (1830). Memorias, correspondencia y misceláneas de los documentos de Thomas Jefferson, volumen 2. Boston: Gray and Bowen. pág. 416.
  4. ^ "Arco Gateway de San Luis". enchantedlearning.com . Consultado el 27 de abril de 2016 .
  5. ^ "Construyendo un arco que pueda sostenerse por sí solo". strath.ac.uk . Consultado el 27 de abril de 2016 .
  6. ^ "El arco catenario invertido". zonedome.com . Consultado el 27 de abril de 2016 .
  7. ^ "Construye un arco que pueda sostenerse por sí solo" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 25 de abril de 2016.
  8. ^ Karl Robin Nilsson. "Devolver el arco a la arquitectura" (PDF) .
  9. ^ "El arquitecto británico". google.com . 1887 . Consultado el 27 de abril de 2016 .
  10. ^ "Matemáticas en un minuto: la cúpula de San Pablo". maths.org . Consultado el 27 de abril de 2016 .
  11. ^ Nora Hamerman y Claudio Rossi. «La Cúpula de Brunelleschi» (PDF) .
  12. ^ Los secretos de la cúpula florentina: Los secretos de la cúpula florentina, fecha de acceso: 25 de enero de 2017
  13. ↑ «Casa Batlló» . Consultado el 2 de mayo de 2016 .
  14. ^ "El arco catenario". naturalhomes.org . Consultado el 27 de abril de 2016 .
  15. ^ "La geometría de Antoni Gaudí". slu.edu . Consultado el 27 de abril de 2016 .
  16. ^ "Método de la catenaria" (PDF) .
  17. ^ "Colonia Güell". barcelonaturisme.com . Consultado el 27 de abril de 2016 .
  18. ^ abc Handy, Richard L. (diciembre de 1973). "El iglú y el puente natural como estructuras definitivas" (PDF) . Arctic . 26 (4): 276–281. doi :10.14430/arctic2926. Archivado desde el original (PDF) el 4 de marzo de 2016 . Consultado el 15 de enero de 2017 .
  19. ^ Jay H. Wilbur. "Las dimensiones del Arco de Kólob".
  20. ^ Coleccionistas de caché de Cincinnati. "Arco del paisaje".
  21. ^ "Construcción moderna en acero" (PDF) .
  22. ^ Robert Osserman. "Cómo adquirió su forma el arco Gateway" (PDF) .
  23. ^ "Una curva de construcción catenaria del Antiguo Egipto". 1926.
  24. ^ "Información sobre la propiedad de Marquette Plaza". Archivado desde el original el 23 de junio de 2016 . Consultado el 2 de mayo de 2016 .
  25. ^ "Platinum Plaza" (PDF) . 2 de mayo de 2016. Archivado desde el original (PDF) el 23 de junio de 2016. Consultado el 2 de mayo de 2016 .
  26. ^ Ken Nagakui (1926). "Construcción del horno". Archivado desde el original el 24 de junio de 2016 . Consultado el 30 de abril de 2016 .
  27. ^ Dan Cruickshank (2 de abril de 2008). "Lo que los constructores de viviendas pueden aprender de los iglúes" . Consultado el 1 de mayo de 2016 .
  28. ^ "Budapest" . Consultado el 8 de mayo de 2016 .
  29. ^ "Tonelada Nubia".
  30. ^ "Casas Colmena".
  31. ^ "Casa del Arroz".
  32. ^ "Hotel de hielo: datos". ICEHOTEL . Consultado el 27 de abril de 2016 .
  33. ^ "Puente colgante". uoregon.edu . Consultado el 27 de abril de 2016 .
  34. ^ Chris JK Williams. "Taq Kasra" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 4 de enero de 2017.
  35. ^ , Jackie Craven. "Aeropuerto de Dulles". Archivado desde el original el 5 de mayo de 2016.
  36. ^ "Aeropuerto Internacional de Denver".
  37. ^ David W. Dunlap (1926). "El quinto rediseño de Penn Station no logra seducir a algunos críticos". The New York Times .
  38. ^ "100 años de la Reserva Federal del Noveno Distrito - Banco de la Reserva Federal de Minneapolis". minneapolisfed.org . Archivado desde el original el 21 de noviembre de 2019 . Consultado el 27 de abril de 2016 .
  39. ^ "arquitectura de tierra de almizcle". 18 de febrero de 2010. Consultado el 2 de mayo de 2016 .
  40. ^ Katy Purviance. "Architecture Addiction, The Official Blog of". Archivado desde el original el 4 de enero de 2017. Consultado el 2 de mayo de 2016 .
  41. ^ "Diseño de mampostería". 11 de mayo de 2010. Consultado el 23 de diciembre de 2016 .

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