Arche, en architecture et en génie civil, élément courbe qui sert à enjamber une ouverture et à supporter des charges par le haut. L’arc constitue la base de l’évolution de la voûte.
La construction en arc dépend essentiellement du coin. Si une série de blocs en forme de coin – c’est-à-dire ceux dont le bord supérieur est plus large que le bord inférieur – sont placés flanc à flanc de la manière indiquée sur la figure, on obtient un arc. Ces blocs sont appelés voussoirs. Chaque voussoir doit être taillé avec précision de manière à ce qu’il s’appuie fermement sur la surface des blocs voisins et conduise les charges de manière uniforme. Le voussoir central est appelé la clé de voûte. Le point à partir duquel l’arc s’élève de ses supports verticaux est appelé le ressort, ou ligne de ressort. Pendant la construction d’un arc, les voussoirs doivent être soutenus par le bas jusqu’à ce que la clé de voûte soit mise en place ; ce soutien prend généralement la forme d’un centrage temporaire en bois. La courbe d’un arc peut être semi-circulaire, segmentaire (constituée de moins de la moitié d’un cercle) ou pointue (deux arcs de cercle qui se croisent) ; les courbes non circulaires peuvent également être utilisées avec succès.
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Dans les constructions en maçonnerie, les arcs présentent plusieurs grands avantages par rapport aux poutres horizontales, ou linteaux. Ils peuvent couvrir des ouvertures beaucoup plus larges car ils peuvent être fabriqués à partir de petits blocs de brique ou de pierre faciles à transporter, par opposition à un linteau de pierre massif et monolithique. Un arc peut également supporter une charge beaucoup plus importante que celle que peut supporter une poutre horizontale. Cette capacité de charge provient du fait que la pression exercée vers le bas sur un arc a pour effet de forcer les voussoirs à se rapprocher plutôt qu’à s’écarter. Ces contraintes ont également tendance à comprimer les blocs vers l’extérieur dans le sens radial ; les charges détournent ces forces extérieures vers le bas pour exercer une force diagonale, appelée poussée, qui provoquera l’effondrement de l’arc s’il n’est pas correctement étayé. Par conséquent, les supports verticaux, ou poteaux, sur lesquels repose un arc doivent être suffisamment massifs pour contrebalancer la poussée et la conduire dans les fondations (comme dans les arcs de triomphe romains). Les arcs peuvent toutefois reposer sur des supports légers lorsqu’ils sont alignés, car la poussée d’un arc s’oppose à celle de ses voisins, et le système reste stable tant que les arcs situés à chaque extrémité de la rangée sont renforcés. Ce système est utilisé dans des structures telles que les ponts de pierre en arc et les anciens aqueducs romains.
Les arcs étaient connus dans l’Égypte et la Grèce antiques mais étaient considérés comme inadaptés à l’architecture monumentale et rarement utilisés. Les Romains, en revanche, ont utilisé l’arc semi-circulaire dans les ponts, les aqueducs et l’architecture à grande échelle. Dans la plupart des cas, ils n’utilisaient pas de mortier, se fiant simplement à la précision de leur taille de pierre. Les Arabes ont popularisé l’arc brisé, et c’est dans leurs mosquées que cette forme a acquis ses premières connotations religieuses. L’Europe médiévale a fait grand usage de l’arc brisé, qui constituait un élément de base de l’architecture gothique. À la fin du Moyen Âge, l’arc segmentaire a été introduit. Cette forme et l’arc elliptique avaient une grande valeur dans l’ingénierie des ponts car ils permettaient un soutien mutuel par une rangée d’arcs, portant la poussée latérale vers les culées à chaque extrémité d’un pont.
Les arcs modernes en acier, en béton ou en bois stratifié sont très rigides et légers, de sorte que la poussée horizontale contre les appuis est faible ; cette poussée peut être encore réduite en tendant un tirant entre les extrémités de l’arc.