Arco (Arquitectura)

Arco es un elemento constructivo de directriz en forma curvada o poligonal, que salva el espacio abierto entre dos pilares o muros. Depositando toda la carga que soporta el arco en lo apoyos, mediante una fuerza oblícua denominada empuje. Fundamentalmente un arco se realiza en el lienzo de un muro, como coronación de una apertura (también denominada vano). Tradicionalmente un arco está compuesto por piezas (de piedra tallada, ladrillo o adobe) denominadas dovelas, pudiendo adoptar curvas diversas que se adaptan a curvas diversas que trabajan a compresión. 

A pesar de ser un elemento sencillo que aparece de manera natural en la construcción de estructuras desde la antigüedad, su funcionamiento no fue comprendido científicamente hasta el primer tercio del siglo XIX. Con anterioridad para su disdeño se empleaban métodos empíricos geométricos, los cuales carecían de fundamento científico y se fundamentaban en la capacidad sobredimensionada de las estructuras de soporte, generalmente los estribos. El nacimiento de nuevas teorías a mediados del siglo XIX resolvieron en gran medida la teoría del arco, de su trabajo y de las causas de su desplome. El empleo de nuevos materiales constructivos, a comienzos del siglo XX, como el hierro, el acero y el hormigón armado, permitió la construcción de arcos continuos de gran tamaño.

Por regla general, se han empleado materiales que resistan bien a la compresión y poco a la tracción, como ser la piedra tallada en bloques, el adobe y el ladrillo. Las estructuras  en arco elaboradas en aparejos de fábrica constituyen una parte fundamental del patrimonio arquitectónico del pasado. Su empleo milenario en la construcción de arcos ha sido dominante, hasta que aparecieron, en la segunda mitad del siglo XIX el hierro como alternativa constructiva.

El arco convierte la fuerza de comprensión verticales en fuerzas laterales, es por ello que se los debe construir junto a algún elemento que funcione como estribo, como, por ejemplo, los muros de contención. El cálculo del empuje de un arco, poder decidir  la dimensión del estribo para que la estabilización del arco, es definido por muchos como el enigma de la arquitectura.

No toda estructura curva es un arco, existen los denominados falsos arcos, como: el pescante, el voladizo o una viga apoyada, ya que no transmiten empuje. Por otro lado, generalmente, un arco de fábrica es una estructura hiperestática de tercer grado, gracias a ello se pudo comprender los mecanismos del desplome, así como la determinación de las cargas límite que debe soportar un arco.

El arco posee en la historia de la construcción un período de seis mil años. Aparece por primera vez en la arquitectura de la Mesopotamia y se transmite a Europa mediante su uso durante el Imperio Romano, hasta alcanzar su máximo esplendor durante el siglo XVI. 

El arco apareció en Mesopotamia y en la cultura del valle del Indo. Se utilizó en el Antiguo Egipto, Asiria, Etruria, y más adelante en la Roma Antigua. El arco se utilizaba en edificaciones auxiliares, estructuras subterráneas y de drenaje, fueron los romanos los primeros en usarlo en edificios monumentales, aunque se considera que los arquitectos romanos aprendieron su uso de los etruscos. El arco romano es de forma semicircular y construido a partir de un número impar de dovelas, empleando este tipo de arco en muchas de sus estructuras tradicionales, como acueductos, palacios y anfiteatros. Este arco fue considerado, hasta el siglo XVIII como el más estable de todos los arcos.


En la Edad Media, el uso del arco con dovelas de piedra alcanzó un elevado desarrollo técnico en la costrucción de catedrales, aun se utilizan hoy en día en algunas estructuras, como puentes, aunque con distintos materiales. En el siglo XII la arquitectura gótica comienza a emplear un tipo de arco apuntado que aprende de las experiencias anteriores medievales. Las reglas para construir arcos se encuentran en la tradición verbal de las logias de canteros góticos. En muchos casos estas reglas eran complejas de entender y muy pocas de ellas han llegado desde escritos hasta nuestros días. 

En España hubo teóricos que desarrollaron ideas acerca de su construcción en el siglo XVI, entre ellos se destaca Rodrigo Gil de Hortañón, y posteriormente Tomás Vicente Tosca. No obstante, el surgir del análisis de las estructuras abovedadas de fábrica se produce a finales del siglo XVII. Fue el físico italiano Galileo Galilei uno de los primeros en averiguar que los fundamentos empíricos en el diseño en el arco podía tener una causa física, ya que la teoría del arco se podía explicar mediante leyes de estática.


El primero en determinar una teoría acerca de como funciona un arco recae sobre Leonardo da Vinci, pero no es hasta 1670, que el físico Robert Hooke formula el problema en términos científicos y menciona al final de uno de sus libros, en forma de anagrama, como se asemeja el arco a la cantenaria invertida. Años después el matemático Greqory proporciona una forma de dimensionar un estribo, demostrando que si en la cantenaria las fuerzas empujan hacia el interior, en el arco de una cantenaria invertida lo hacen hacia afuera. El matemático francés Philippe de la Hire intenta averiguar cual es el peso apropiado de las dovelas, empleando un polígono funicular (procedimiento gráfico para el cálculo de reacciones y fuerza resultante a partir de un conjunto de fuerzas coplanares) en la descripción de un arco , con la hipótesis inicial de que no existe resistencia entre las dovelas. Uno de los primeros arcos continuos elaborados con hierro fundido. Uno de los primeros es un arco de puente construido en 1779, denominado Iron Bridge que cruza el río Seven (Reino Unido) con 30 metros de luz. El hierro fundido abre paso, en el siglo XIX, al hierro, aumentando considerablemente la luz de los puentes. La aparición del hormigón y del hierro, a comienzos del siglo XX hizo que la forma constructiva de los arcos dejase de ser mediante el trabazón de piezas para llegar a construir arcos continuos. 

Dependiendo de la forma geométrica del intradós en el frente del arco, existe una numerosa cantidad de denominaciones de arcos. Según muchos estudios, el primer arco fue el de medio punto (semicircular), y a partir de él se fueron conformando los demás. 


Los arcos conmemorativos son los monumentos, erigidos para celebrar un acontecimiento de gran relevancia histórica, generalmente una importante victoria militar. Originario de la Antigua Roma, su empleo se ha perpetuado hasta la actualidad. Normalmente son grandes monumentos pétreos prismáticos conformados a modo de una gran puerta rematada en forma arquea, su misión es meramente ornamental. Este tipo de arco se ubica normalmente a la entrada de ciudades y/o de capitales importantes.


Los arcos metálicos se diseñan según principios diferentes a los arcos de piedra. Esto se debe a que los metales son materiales que pueden resistir tanto tracción como compresión, a diferencia de las construcciones de piedra y otros materiales cerámicos. La complejidad del conocimiento y técnicas constructivas han ido creciendo con el tiempo, por lo que ha sido necesario la especialización. Existen dos tipos de arcos metálicos, ellos son: 

• Los arcos metálicos rígidos en celosía, formados por multitud de barras unidas en su extremo que trabajan sometidas a los esfuerzos axiales de tracción o comprensión a lo largo del eje longitudinal de dichas barras
• Los arcos metálicos flexibles , formados por una pieza prismática curva que trabaja a flexión

El uso más tradicional de un arco ha sido una forma de salvar un vano o abertura en el parámetro de un edificio. En muchos casos su existencia da lugar a una ventana, o a una puerta de acceso en general, siendo precisamente esa su función al ser utilizados como elementos de soporte en los contrafuertes de las catedrales. Su uso en la construcción de puentes ha sido fundamental. 

Con la aparición de nuevos materiales constructivos, el arco fue reduciendo su uso exclusivo en ciertas obras de ingeniería civil. Los arcos en la actualidad se emplean en contadas ocasiones, en muchos de los casos son, simplemente elementos decorativos y ornamentales, ajenos y alejados de su función primordial.