1. Distribuzione della forza:
* Reindirizzamento della forza: Un arco trasferisce il peso della struttura (e qualsiasi carico che porta) verso l'esterno e verso il basso ai suoi supporti. Invece di spingere direttamente verso il basso come un raggio, l'arco dirige in orizzontale, spingendo verso l'esterno contro i supporti.
* Responsabile della compressione: Gli archi sono progettati per essere principalmente sotto compressione, il che significa che le forze che agiscono sull'arco mettono insieme le sue parti. La maggior parte dei materiali da costruzione è molto più forte nella compressione della tensione (tiro).
2. Forma e geometria:
* Keystone: La chiave di volta, la pietra a forma di cuneo nella parte superiore dell'arco, svolge un ruolo cruciale. Tiene le altre pietre in posizione spingendole verso l'interno.
* Forma e stabilità: La forma curva dell'arco distribuisce in modo uniforme il peso. L'inclinazione verso l'interno delle pietre dell'arco li fa spingere l'uno contro l'altro, creando una struttura autoportante. La forma stessa aiuta a resistere alla deformazione e al collasso.
* spinta: La spinta esteriore dell'arco (noto come spinta) è controllata dalla forma dell'arco e dall'angolo delle sue pietre. Regolando questi fattori, gli ingegneri possono garantire che la spinta sia assorbita in modo sicuro dai supporti.
3. Pietre ad interblocco:
* Attrito: Il peso dell'arco e l'adattamento stretto delle pietre creano attrito, aggiungendo alla stabilità della struttura.
* cemento o mortaio: In alcuni casi, il mortaio o il cemento vengono utilizzati per unire insieme le pietre, aumentando ulteriormente la resistenza dell'arco e la resistenza all'acqua.
4. Vantaggi rispetto ad altre strutture:
* che copre grandi distanze: Gli archi possono coprire distanze molto più grandi delle travi.
* leggero: Rispetto a un raggio dritto della stessa campata, un arco può essere più leggero.
* Appello estetico: L'elegante curva di un arco aggiunge bellezza a edifici e strutture.
Esempi:
* Acquedotti romani: Queste strutture impressionanti si basavano pesantemente sugli archi per trasportare acqua per lunghe distanze.
* Vaults Cathedral: Gli archi impennati delle cattedrali dimostrano la capacità degli archi di creare vasti e bellissimi spazi interni.
* Bridges: Gli archi sono comunemente usati nella costruzione del ponte per la loro forza e capacità di spazzare spazi vuoti.
Nel complesso, la forza di un arco sta nella sua forma unica, il modo in cui distribuisce le forze e la natura intrecciata delle sue pietre. Questa combinazione di fattori rende gli archi un elemento strutturale straordinariamente robusto ed efficiente.
