1. Distribution de la force:
* Redirection de la force: Une arche transfère le poids de la structure (et de toute charge qu'il transporte) vers l'extérieur et vers le bas à ses supports. Au lieu de pousser directement comme un faisceau, l'arc dirige les forces horizontalement, poussant vers l'extérieur contre les supports.
* résistance à la compression: Les arches sont conçues pour être principalement sous compression, ce qui signifie que les forces agissant sur l'arc poussent ses pièces ensemble. La plupart des matériaux de construction sont beaucoup plus forts en compression que la tension (tirage).
2. Forme et géométrie:
* keystone: Le clé de voûte, la pierre en forme de coin au sommet de l'arc, joue un rôle crucial. Il maintient les autres pierres en place en les poussant vers l'intérieur.
* forme et stabilité: La forme incurvée de l'arche distribue uniformément le poids. L'inclinaison intérieure des pierres de l'arc les fait pousser les unes contre les autres, créant une structure autonome. La forme elle-même aide à résister au flambement et à l'effondrement.
* poussée: La poussée extérieure de l'arc (connue sous le nom de poussée) est contrôlée par la forme de l'arc et l'angle de ses pierres. En ajustant ces facteurs, les ingénieurs peuvent s'assurer que la poussée est absorbée en toute sécurité par les supports.
3. Pierres de verrouillage:
* Friction: Le poids de l'arc et l'ajustement serré des pierres créent un frottement, ajoutant à la stabilité de la structure.
* ciment ou mortier: Dans certains cas, le mortier ou le ciment est utilisé pour lier les pierres ensemble, augmentant davantage la résistance et la résistance à l'eau de l'arc.
4. Avantages par rapport aux autres structures:
* couvrant de grandes distances: Les arches peuvent s'étendre sur des distances beaucoup plus grandes que les poutres.
* léger: Comparé à un faisceau droit de la même portée, une arche peut être plus légère.
* Appel esthétique: La courbe élégante d'une arche ajoute de la beauté aux bâtiments et aux structures.
Exemples:
* aqueducs romains: Ces structures impressionnantes s'appuyaient fortement sur les arches pour transporter l'eau sur de longues distances.
* Cathédrale Vaults: Les arches en plein essor de cathédrales démontrent la capacité des arches à créer de vastes et beaux espaces intérieurs.
* ponts: Les arches sont couramment utilisées dans la construction de ponts pour leur force et leur capacité à s'étendre sur de larges lacunes.
Dans l'ensemble, la force d'un arc réside dans sa forme unique, la façon dont il distribue les forces et la nature imbriquée de ses pierres. Cette combinaison de facteurs fait des arches un élément structurel remarquablement robuste et efficace.
