Un arco de catenaria es un tipo de arco arquitectónico que sigue una curva de catenaria invertida . La curva de catenaria se ha utilizado en edificios desde la antigüedad. Forma un principio subyacente al sistema general de bóvedas y contrafuertes en catedrales góticas con bóvedas de piedra y en cúpulas renacentistas . [1] No es un arco parabólico .
En Historia
El científico del siglo XVII Robert Hooke escribió: " Ut pendet continuum flexile, sic stabit contiguum rigidum inversum ", o "Como cuelga un cable flexible, así, invertidos, coloquen las piezas conmovedoras 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 Abbé Mascheroni. Parece ser un trabajo muy científico. Todavía no he tenido tiempo de dedicarme a él; pero encuentro que las conclusiones de sus demostraciones son, que cada parte de la catenaria está en perfecto equilibrio ". [3]
Propiedades estructurales
Arquitectónicamente, un arco de catenaria tiene la capacidad de soportar el peso del material con el que está construido, sin colapsar. [4] [5] Para un arco de densidad y espesor uniformes, que soporta solo su propio peso, la catenaria es la curva ideal. [6]
Los arcos de catenaria son fuertes porque redirigen la fuerza vertical de la gravedad en fuerzas de compresión que presionan a lo largo de la curva del arco. En un arco de catenaria cargado uniformemente, 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 una manera 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 simple, como las casas colmena de la península de Dingle , 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 techos pesados que tienen forma de arco y brindan un fuerte empuje hacia afuera deben cumplir con la forma de la curva catenaria para no colapsar. Esto no implica que los propios arcos tengan forma de catenaria, sino que el sistema total de muros o contrafuertes que soportan el techo o cúpula contiene una curva de catenaria, que entrega el empuje hacia abajo.
En el siglo XV, Brunelleschi diseñó la cúpula gótica octogonal puntiaguda de la catedral de Florencia de una manera que utilizaba el principio del arco de catenaria. En el siglo XVII, Christopher Wren diseñó la cúpula de la Catedral de San Pablo basándose directamente en una curva de catenaria. Se ha descubierto que el techo abovedado y los contrafuertes de Kings College Chapel , Cambridge, cumplen con la fórmula del arco de catenaria.
Ejemplos de
Catedrales e iglesias
- Capilla del King's College , en Cambridge, Inglaterra [9]
- Cúpula de San Pablo [10]
- Cúpula de Brunelleschi [11] [12]
- La Casa Batlló tiene arcos de catenaria [13]
- La Casa Milá , en Barcelona, España [14] fue diseñada por Antoni Gaudí , quien utilizó muchos arcos de catenaria [15] [16]
- Iglesia de la Colònia Güell [17]
Arcos naturales
Rainbow Natural Bridge en el estado estadounidense de Utah tiene una forma de catenaria natural, posiblemente producida por la intemperie en áreas de alto estrés. [18] Kolob Arch y Landscape Arch , también en Utah, también tienen forma de catenaria. [19] [20]
Arcos hechos por humanos
El Gateway Arch en la ciudad estadounidense de St. Louis ( Missouri ) es un arco de catenaria invertido. [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]
Egipcio antiguo
El ostracon de Saqqara inacabado tiene forma de catenaria. [23]
Rascacielos
Marquette Plaza en Minneapolis usó arcos de catenaria. [24] [25]
Hornos
Los hornos a menudo se diseñan con una sección transversal de arco catenario . [26]
Iglús
Los iglús están diseñados con una sección transversal de arco de catenaria. [27] [18] Esta forma ofrece un equilibrio óptimo entre altura y diámetro, evitando el riesgo de colapsar bajo el peso de la nieve compactada. [18]
Otra arquitectura
El interior de la estación de tren Keleti de Budapest forma un arco de catenaria. [28]
La tonelada nubia es una bóveda funeraria, de Nubia . Para mayor estabilidad, la sección transversal de la estructura sigue un arco de catenaria. [29]
Las casas colmena (clocháns) de Skellig Michael de Irlanda tienen una sección transversal que sigue el estilo de un arco de catenaria. [30]
Casas
La Casa del Arroz tiene arcos de catenaria. [31]
Hoteles
El Icehotel en Suecia emplea arcos de catenaria. [32]
Puentes
Un puente de catenaria tiene la forma de un arco de catenaria.
Un ejemplo famoso es el Puente An-Lan , en China . [33]
Monumentos
En Irak , el Taq Kasra tiene la forma de un arco de catenaria. [34]
Aeropuertos
El techo del Aeropuerto Internacional Washington Dulles es una curva de catenaria suspendida. [35]
Un sistema de cable de acero de catenaria 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 de catenaria. [37]
Bancos
En el Banco de la Reserva Federal de Minneapolis , el edificio ha sido remodelado, pero aún se puede ver el arco de catenaria que suspende el edificio original. [38]
Chozas de barro
Las chozas de barro musgum de Camerún tienen una sección transversal de catenaria. [39] [40] [41]
Ver también
- Puente de arco
- De cadena
- Arco gótico
- Ventana de lanceta
- Matemáticas y arquitectura
- Arco parabólico
- Puente colgante simple
- Elevador de catenaria de acero
Referencias
- ^ Handy, Richard L. (mayo de 2011). "Carta a los editores: la cúpula perfecta" . Científico estadounidense . Archivado desde el original el 23 de abril de 2016 . Consultado el 17 de abril de 2016 .
- ^ "El enigma de Robert Hooke" . Fronteras cuánticas . Instituto de Información y Materia Cuántica, Instituto de Tecnología de California. 31 de agosto de 2015.
- ^ Jefferson, Thomas (1830). Memorias, correspondencia y misceláneas, de los documentos de Thomas Jefferson, volumen 2 . Boston: Gray y Bowen. pag. 416.
- ^ "Arco de la entrada de San Luis" . enchantedlearning.com . Consultado el 27 de abril de 2016 .
- ^ "Construir un arco que pueda sostenerse por sí solo" . strath.ac.uk . Consultado el 27 de abril de 2016 .
- ^ "El arco de catenaria invertido" . zonedome.com . Consultado el 27 de abril de 2016 .
- ^ "Construya un arco que pueda sostenerse por sí mismo" (PDF) .
- ^ Karl Robin Nilsson. "Devolver el arco a la arquitectura" (PDF) .
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- ^ Nora Hamerman y Claudio Rossi. "Cúpula de Brunelleschi" (PDF) .
- ^ Los secretos de la cúpula florentina: Los secretos de la cúpula florentina , fecha de acceso: 25 de enero de 2017
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- ^ "El Arco de la Catenaria" . naturalhomes.org . Consultado el 27 de abril de 2016 .
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- ^ "Diseño de Albañilería" . 11 de mayo de 2010 . Consultado el 23 de diciembre de 2016 .
enlaces externos
- El uso del arco de catenaria en arquitectura
- Arcos naturales que son arcos catenarios
- Referencia de Twisted Physics
- Utilizado en la construcción
- Más sobre la catenaria, utilizada en arcos.
- Algunos arcos de catenaria
- Un experimento
- Un youtube, todo sobre arcos de catenaria
- Un segundo youtube
- un youtube sobre la construcción de un arco de catenaria
- Otro youtube