Avant l'acier et le béton armé, l'arche était la solution la plus élégante pour franchir une ouverture. Empiler des pierres en courbe engendre un phénomène remarquable : chaque bloc exerce une force sur son voisin, et l'ensemble supporte la charge située au-dessus et la transmet au sol. Les Romains utilisèrent ce procédé pour construire des aqueducs, des ponts et le Colisée. Deux mille ans plus tard, le principe demeure inchangé.

L'arche tient grâce à la compression. La pierre et la brique sont résistantes à la compression mais fragiles à la traction ; une forme courbe qui maintient l'ensemble comprimé est donc tout à fait appropriée. Un cadre de centrage en bois maintient les éléments en place pendant la construction ; une fois la clé de voûte – le dernier bloc au sommet – posée, l'arche tient d'elle-même.

Les variantes sont nombreuses. Un arc romain en plein cintre est stable mais nécessite une certaine hauteur. Un arc segmentaire plus plat permet un gain de place. Un arc gothique brisé dirige la poussée vers le bas avec une inclinaison plus prononcée, autorisant des murs plus hauts et plus fins ainsi que des fenêtres plus grandes. Les arcs modernes en acier et en béton peuvent couvrir des distances bien plus importantes que la maçonnerie traditionnelle.

Observez n'importe quelle vieille porte ou n'importe quel pont, et vous y verrez une idée structurelle qui refuse de se démoder.