ESTRUCTURAS:

  ¿Qué es una Estructura?

"Una estructura es un conjunto de elementos unidos entre si, con la misión de soportar las fuerzas que actúan sobre ellos."

Tipos de Cargas en las Estructuras

   Las cargas son las fuerzas que tienen que soportar.

   - Cargas Fijas: las que no varían sobre la estructura. Siempre tienen el mismo valor. Por ejemplo el propio peso de la estructura y el de los cuerpos que siempre están en la estructura.

   - Cargas Variables: las que pueden variar sobre la estructura con el paso del tiempo. Ejemplos: la fuerza del aire, el peso de la gente, la nieve, etc.

 Esfuerzos en las Estructuras

Un esfuerzo es la fuerza interna que experimentan los elementos de una estructura cuando son sometidos a fuerzas externas. Los elementos de una estructura deben soportar estos esfuerzos sin romperse ni deformarse.

Pongamos un ejemplo para que quede más claro.

Cuando te tiras de un dedo de la mano hacia fuera (fuerza externa), notas una tensión en su interior que te causa cierta molestia. Pues bien los elementos de una estructura (una viga por ejemplo), cuando están sometidos a una fuerza externa, también soportan en su interior unas tensiones internas o esfuerzos que no somos capaces de verlos, pero están ahí, al igual que las del dedo de la mano.

A estas tensiones internas es a lo que se le llama esfuerzos.

TIPOS DE ESFUERZOS

   - Esfuerzo de Tracción: Un elemento está sometido a un esfuerzo de tracción, cuando las fuerzas que actúan sobre él, tienden a estirarlo. Un ejemplo sería el cable de una grúa.

   - Esfuerzo de Compresión: Un elemento está sometido a un esfuerzo de compresión, cuando las fuerzas que actúan sobre él, tienden a comprimirlo (juntarlo). Ejemplo las patas de una silla.

   - Esfuerzo de Flexión : Un elemento está sometido a un esfuerzo de flexión, cuando las fuerzas que actúan sobre él, tienden a curvarlo. Un ejemplo es la tabla de una mesa.

Cuando queremos construir una estructura, esta, tiene que cumplir unas condiciones. Las 4 siguientes son obligatorias en todas las estructuras.

Condiciones de las Estructuras

   1ª) que sea rígida: es decir que no se deforme o se deforma dentro de unos límites. Para conseguirlo se hace triangulando, es decir con forma de triángulo o con sus partes en forma de triángulo.

2ª) que sea estable: es decir que no vuelque cuando está sometida a fuerzas externas. Se puede conseguir haciendo más ancha la base, o colocando tirantes.

3ª) debe ser resistente: es decir que cada elemento de la estructura sea capaz de soportar el esfuerzo al que se va a ver sometido (que no rompa). El tamaño y la forma de cada elemento es lo que hará que soporten los esfuerzos. Para que aguanten más las vigas se construyen con perfiles (formas).

4º) debe ser los más ligera posible, así ahorraremos en material, tendrá menos cargas fijas y será más barata. Hay elementos que solo cambiando su forma son más ligeros y aguantan incluso más peso.

La forma de las vigas se llama perfil. Aquí tienes algunos ejemplos de los perfiles de los diferentes tipos de vigas metálicas más comunes:

El perfil en H y en T son de los más usados, ya que con poco material aguantan grandes esfuerzos.

TIPOS DE ESTRUCTURAS

   Las más importantes desde el punto de vista de la tecnología son las estructuras entramadas, aunque hay más tipos de estructuras, como veremos a continuación.

 

  Estructuras Entramadas

Son las estructuras que se utilizan en nuestros edificios de hoy en día. Están constituidas por barras de hormigón armado (hormigón con varillas de acero en su interior) o acero unidas entre si de manera rígida.

   Las casas y edificios actuales son todos estructuras entramadas.

   En este tipo de estructuras es muy importante la construcción de pilares (elementos verticales) y vigas (elementos horizontales).

  Los pilares suelen hacerse de hormigón armado y se construyen en el mismo sitio donde se hace la estructura. Mira como se hace un pilar de hormigón armado:

  

Estructuras Trianguladas

   Están formadas por barras unidas entre sí en forma de triángulo. Por ejemplo las grúas de la construcción.

  Estructuras Colgantes

   Se emplean cables de los que cuelgan parte de la estructura. Los cables se llaman tirantes y suelen tender a estirarse. Los tirantes llevan en sus extremos unos tensores para tensar el cable o destensarlo a la hora de colocarlo.

   Estructuras Laminadas

   Están formadas por láminas. Un ejemplo son la carrocería de los coches, las carcasas de los televisores, de los móviles, etc.

   Estructuras Masivas

   Son estructuras que se construyen acumulando material, sin dejar apenas hueco entre él. Un ejemplo son las pirámides.

   Estructuras Abovedadas

   Son estructuras que tienen arcos y bóvedas. Los arcos permiten aumentar los huecos en la estructura y las bóvedas son arcos uno a continuación del otro. Se usó mucho en iglesias, catedrales y puentes.

TAREA

Resuelve las siguiente preguntas:

1.    ¿Qué es una fuerza?

2.    ¿Qué es una estructura?

3.    ¿Qué impide la estructura de un cuerpo?

4.    ¿A qué se le denominan cargas?

5.    ¿Cuáles son las cargas fijas?

6.    ¿Qué son los esfuerzos?

7.    Haz 3 rectángulos como el de la figura y en cada uno de ellos pon las fuerzas (flechas) que actuarían sobre la figura para que esté sometida a esfuerzo de tracción, compresión, flexión.

8.    ¿Qué hacen las fuerzas sobre un cuerpo cuando está sometido a flexión?¿Y a tracción?.

9.    Define las  condiciones que debe cumplir una estructura.

10. ¿Cómo se hace para que una estructura sea mas estable?

11. ¿Con qué forma se debe construir una estructura para que sea rígida?

12. ¿Cómo se llama a la forma con que se construyen las vigas y los pilares para que sean más resistentes?

13. ¿Qué son la bovedillas?

14. ¿Qué son los dinteles?

15. ¿Qué son las vigas?

16. ¿Qué son los pilares?

17. Haz un dibujo de una cercha y de una celosía.

18. ¿Qué son los tirantes?

19. ¿Qué son los tensores?