¿Por qué este puente de piedra no se derrumba bajo su propio peso?

Demos un paso atrás por un momento y miremos este cable de tensión:

¿Qué pasó cuando aplicaste carga? El peso del cuerpo se resuelve en dos fuerzas de tensión en dos direcciones opuestas. Puede ver esta acción todos los días, por ejemplo, secar la ropa con una cuerda apoyada en dos extremos. No se rompe hasta que lo sobrecargues. Pero marque esto, no importa cuán apretada y recta ata la cuerda entre dos soportes, siempre se deformará algo como se muestra en la imagen. La única razón es que una cuerda no tiene ninguna capacidad de compresión y no tiene ninguna rigidez a la flexión como una varilla de madera. Por lo tanto, se deformará primero y encontrará una posición de equilibrio donde se equilibrará y la tensión en el cable es suficiente para soportar el peso. Es el principio básico de la energía del trabajo.


Echa un vistazo al arco ahora:

¿Te parece algo familiar? Bueno, por supuesto que lo hace. Pero la siguiente pregunta que viene a la mente es que las piedras son elementos discretos y no tienen la misma integridad que una soga, ¿por qué? Se encuentra por aquí:

Recordemos la geometría de la escuela primaria. Considere que los soportes del puente no pueden moverse ya que son infinitamente fuertes. Por lo tanto, bajo el peso si el puente tiene que colapsar, solo puede caer. Pero A + B> C, la suma de dos lados del triángulo siempre es mayor que el tercer lado. Esto significa que, para colapsar este arco de piedra, tendrá que comprimir la longitud de los lados A y B igual o ligeramente menor que la longitud del lado C.

Pero las tiendas tienen una compresión muy rígida y tienen una resistencia a la compresión muy alta, lo que significa que incluso con cargas de compresión altas, la tensión en las piedras será infinitesimal pequeña o simplemente puede descuidarla. Por lo tanto, no hay forma de que las longitudes de A y B se reduzcan al valor de C. Por lo tanto, el puente no puede fallar.


Pensando en el cizallamiento, estas piedras se comprimen con tanta fuerza entre sí que la fricción de la piel en sí misma actúa como un enlace de un súper pegamento. Puedes hacer esto en casa. Tome dos bloques cuadrados y colóquelos uno al lado del otro. Ahora, sin aplicar presión con el dedo, intente levantar ambos bloques. Tú fracasarás. Pero ahora aplique presión horizontal y luego levántela, tendrá éxito. Es exactamente el mismo principio que actúa aquí.

• El principio básico del puente de arco es su diseño curvo, que no empuja las fuerzas de carga hacia abajo, sino que se transportan a lo largo de la curva del arco hacia los soportes en cada extremo.

• Estos soportes (llamados pilares) soportan la carga de todo el puente y son responsables de mantener el arco en la posición precisa de la posición inmóvil.

• Los cimientos del arco evitan tanto el asentamiento vertical como el deslizamiento horizontal.

• La carga en la parte superior de la piedra clave hace que cada piedra en el arco del puente presione sobre la que está al lado. Esto sucede hasta que el empuje se aplica a los apoyos de los extremos r, que están incrustados en el suelo.

Para cada acción hay una reacción igual y opuesta. El suelo que empuja hacia atrás los pilares crea una resistencia que se pasa de piedra en piedra, hasta que finalmente empuja la piedra clave que soporta la carga.

• Los puentes de arco funcionan transfiriendo el peso del puente y sus cargas parcialmente a un empuje horizontal sujeto por los estribos a ambos lados.

Tal puente es posible debido a la acción del arco. La mayoría de los puentes de la edad antigua son con roca (puede ser después de muchas pruebas), encontraron una maravillosa forma de técnica de distribución de carga.

Vayamos al problema de un cable, -> Si un cable suspendido (que puede ser un cable para colgar la ropa), transfiere la carga vertical a través de la tensión del cable.

Simplemente hazlo en reversa, el arco se apoya en sus bordes, la carga se transfiere mediante compresión. Al mismo tiempo, cualquier momento debido a las cargas fue suficiente por los soportes horizontales de los bordes.

Acerca de la construcción del puente: primero debe comenzar desde los terraplenes, luego con el soporte adecuado al principio, el puente se terminará con cal / arcilla (días antiguos) como material de unión. Luego se quitan los soportes.

Incluso hoy en día podemos ver proyectiles basados ​​en ese concepto de carga maravillosa con una delgadez de los miembros que no se puede imaginar.

Este es un puente de arco clásico y ha sido uno de los elementos estructurales más importantes y exitosos a lo largo del tiempo, si no el más. Hasta los últimos 100 años más o menos, solo materiales rígidos a base de piedra y roca, como mampostería y concreto, estaban disponibles para construir estructuras, incluidos puentes.

Aquí hay un arco natural,

El arco delicado en el Parque Nacional Arches en Utah, Estados Unidos. Foto tomada del arco natural

Estas piedras, rocas y concreto, que están hechos de cemento y áridos, transmiten muy bien las tensiones de compresión, pero no resisten bien las tensiones de tracción. Cuando se forma un tramo como se muestra en la fotografía, la mampostería estaría doblada. Cuando algo está doblado, una parte está en compresión y la otra está en tensión.

Para un lapso de piedra seca, estas son malas noticias. Si la piedra no resiste bien la tensión y no hay nada que conecte las piedras entre sí, ni lechada ni cemento, ¿cómo sigue en pie el puente?

Aquí es donde entra la acción del arco. El arco es como una cadena invertida que cuelga bajo su propio peso. cosa de cómo un collar cuelga alrededor del cuello de alguien. Las piedras se apoyan unas contra otras y se empujan entre sí, están en compresión. Las piedras resisten la compresión y las empuja unas contra otras.

No verá muchos más arcos construidos en estos días, pero fueron una solución ingeniosa cuando no hubo otras alternativas adecuadas disponibles durante miles de años.