Pesquisadores da Rússia e da República Tcheca realizaram modelagem numérica de arcadas de rocha natural usando um modelo matemático que descreve uma sucessão de arcos formados como resultado de intemperismo e depois se transformando em pilares de rocha sem envolvimento humano, apesar de sua notável semelhança com arcadas arquitetônicas. Os resultados do estudo foram publicados na revista Geomorfologia .

Uma arcada arquitetônica é uma sucessão de arcos da mesma forma e tamanho, cada um apoiado por pilares. Os romanos usavam arcadas em aquedutos, viadutos, circos, e anfiteatros, enquanto na Idade Média, Arquitetos ingleses e italianos os usaram em catedrais e galerias abertas. As arcadas são um marco arquitetônico de Bolonha, na Itália. Interessantemente, estruturas semelhantes podem ser encontradas na natureza, como testemunho da evolução da rocha através dos tempos, impulsionada por intemperismo e erosão.

Um grupo de cientistas do Skoltech Center for Design, Manufacturing and Materials (CDMM) e a Charles University (República Tcheca) modelaram os processos que levam à formação de arcadas rochosas devido à erosão. O estudo usou o mecanismo de erosão da rocha descrito anteriormente pelos cientistas tchecos e Skoltech que descobriram que a erosão na rocha (arenito, granito, quartzito, tufo, etc.) ocorre em áreas de baixo estresse. Foi mostrado que as arcadas aparecem em áreas com descontinuidades, como rachaduras ou camadas finas de rocha mais macia.

"Em rochas não uniformes, erosão faz com que a tensão mude de uma parte da rocha para outra, formando áreas regulares de alta pressão. Conforme a erosão continua, arcos aparecem ao longo da superfície da rocha e as áreas de alta pressão vizinhas adjacentes se conectam para formar uma arcada, "explica Alexander Safonov, professor assistente da Skoltech.

O estudo mostrou que, à medida que a frente de erosão se afunda na rocha, várias fileiras de arcadas são formadas no interior. Uma diminuição no peso total da rocha devido à erosão reduz as cargas em arcos individuais, o que pode levar à erosão parcial das arcadas e sua evolução para colunatas.

O modelo descreve arcadas e pilares de arenito na República Tcheca (Bohemian Paradise) e nos Estados Unidos (Arches National Park), bem como arcos e colunas em áreas costeiras.