Arco invertido

Estructuralmente, el cordón curvo de un arco invertido sometido a su propio peso y a cargas verticales descendentes trabaja a tracción, al contrario de lo que sucede en un arco convencional, donde trabaja a compresión.^[1] En consecuencia, debe construirse con materiales adecuados para resistir tracciones, como la madera o el acero. Su principal ventaja es que al estar sometidos sus elementos a tracción, se elimina el problema del pandeo, pudiendo optimizarse entonces la sección de las piezas que lo componen. Cuando un arco invertido simplemente apoyado dispone de un cordón que conecta sus arranques, este cordón se ve sometido a compresión, lo que favorece que se pueda realizar con materiales como el hormigón.

En el caso de los arcos invertidos enterrados, la carga preponderante suele ser el empuje del terreno o del agua contra el arco, por lo que se comportan como arcos convencionales, trabajando a compresión.

Un puente metálico de arco invertido incluye un cordón curvo cuya clave está situada por debajo de sus arranques. El cordón curvo trabaja a tracción, por lo que presenta puntos en común con los puentes colgantes por un lado, y con las vigas de celosía por otro, y se puede considerar una solución límite entre ambas tipologías.^[1] El primer diseño de este tipo data de 1821, un puente sobre el río Almond en Escocia que no llegó a construirse, proyectado por Robert Stevenson.^[2]

Ejemplos reseñables de esta tipología son el "Little Hell Gate" (1917; vanos de 90,5 m de luz), el viaducto de acceso al puente Hell Gate; y dos obras del ingeniero español Eduardo Torroja, el puente sobre el río Tordera (1944; vanos de 55 m) y el puente de Posadas (1952; vanos de 60 m) sobre el río Guadalquivir.^[1]

No es una solución muy usual, debido a que el arco invertido ocupa una altura considerable por debajo del tablero de la estructura, lo que limita esta solución a los casos en los que la rasante del puente se halla situada muy por encima del obstáculo que se pretende cruzar.

Los arcos invertidos se utilizan cuando es necesario contener fuerzas laterales de compresión y el espacio disponible se sitúa por debajo de una construcción, como en el caso particular de los diques secos y de las esclusas, que deben resistir el empuje lateral del terreno sobre sus muros cuando están vacíos de agua. Algunos túneles de canales se construyeron con sección ovalada, como el túnel de Newbold-on-Avon, donde la sección inferior forma un arco invertido para incrementar su resistencia.^[3]

Otro uso de los arcos invertidos es soportar las fuerzas laterales generadas por otro arco, como un puente o un viaducto. Esto se suele hacer en terrenos de bajas características portantes para reducir la carga sobre el suelo, evitando la necesidad de grandes cimentaciones. En el caso más simple, los arcos simplemente distribuyen las cargas descendentes de los pilares del viaducto en una superficie de terreno más amplia, exactamente como en un puente de arco invertido. Estos arcos se utilizaron bajo el viaducto de Hownes Gill, siguiendo las recomendaciones del Robert Stephenson. También se han añadido arcos invertidos a puentes existentes para reforzarlos cuando sus taludes comienzan a deslizarse hacia adentro. Este tipo de reparación se aplicó al Iron Bridge en la década de 1970.

Los arcos invertidos se utilizan a menudo junto con muros de contención. El arco invertido proporciona una cimentación para los muros y puede resistir las fuerzas laterales que actúan sobre ellos. El muro de contención también proporciona la carga vertical que necesita el arco. También se utilizan como cimentación para los pilares, distribuyendo la carga entre ellos.^[4]

La construcción típica de las iglesias románicas y góticas incluye arcadas orientadas de este a oeste, donde cada arco se apoya en sus vecinos. El problema en el extremo este se resuelve mediante el apoyo de la zona del coro contra el ábside, mientras que en el extremo oeste se utiliza un enorme "macizo oeste", un bloque de gran peso y solidez formado por la fachada principal y casi siempre por las torres dispuestas por encima.

En una iglesia grande, un problema similar se presenta en el crucero, donde las arcadas de la nave principal y del transepto deben encontrarse. Una vistosa solución para el problema del apoyo del crucero en la Catedral de Wells fue encontrada por William Joy en 1338, 17 años después de la finalización del templo. Consiste en dar continuidad a través de la nave principal a las dos filas de arcos del transepto, añadiendo dos refuerzos nervados integrados por un arco y por un arco invertido situado por encima.^[5]

Se añadió una disposición similar en la Catedral de Salisbury más de 100 años después de la finalización de la mayor parte del edificio, pero poco después de la adición de una torre, en 1380. En este caso, los arcos y los arcos invertidos de forja se añadieron en dirección este-oeste (es decir, atravesando el transepto), por lo que prácticamente no se divisan desde la nave principal.^[6] La disposición del crucero este (construido en 1388) es similar a la de Wells, mientras que el crucero principal utiliza un diseño de forja de un solo arco.^[7]