ESTRUCTURAS

DEFINICIÓN Son conjuntos de elementos colocados de tal forma que permanecen sin deformarse

ni desplomarse soportando las fuerzas o pesos para los que han sido proyectadas.

Utilidad Con la evolución de los seres humanos, han surgido toda una serie de problemas que se han ido resolviendo con la construcción de múltiples tipos de estructuras. Básicamente las estructuras se construyen para:

Alcanzar alturas en el espacio Torres, postes de luz, grúas, antenas,

Proporcionar apoyo y proteger a los restantes elementos de un conjunto Armaduras, chasis de una máquina, etc.

Utilidad Almacenar materiales: Silos

de grano, tinajas de vino, depósitos de gas, envases de cartón, etc.

Cubrir espacios Bóvedas, cúpulas, marquesinas, techumbres, etc.

Crear espacios vacíos resistiendo fuerzas externas Canales, presas, piscinas, etc. La pared de una presa soporta el peso del agua contenida en el embalse

Mantener y proporcionar forma: Nuestro esqueleto, por ejemplo, mantiene la forma del cuerpo. Los tubos de una tienda de campaña le dan su forma.

UtilidadGenerar superficies utilizables Carreteras, aeropuertos, campos deportivos, carrocerías de

automóviles, fuselajes de aviones, etc.

Salvar accidentes geográficos Puentes y túneles.

Tipos de estructuras

En función de los elementos con que están construidas y los elementos que intervienen.

Diseño vanguardista. Fuerzas que actúan

❚ La primera fuerza que se produce en una estructura incluye el peso propio, además está la sobrecarga que tenga que soportar.

❚ Las estructuras móviles han de soportar fuerzas de inercia, las de almacenamiento soportan presión, empuje del viento, golpes, pesos, etc

❚ Hoy en día, muchas estructuras se construyen con criterios estéticos, aparte de los funcionales y de seguridad, consiguiéndose obras de singular belleza, como estas tres del arquitecto valenciano Santiago Calatrava ( www.calatrava.com ).

❚ Las estructuras están formadas por varias piezas o elementos que contribuyen a evitar que la estructura se rompa o se caiga.

❚ Cuando una estructura soporta un peso o una carga, cada una de sus piezas o elementos se ven sometidos a esfuerzos.

TRACCIÓN Y COMPRESIÓN La fuerza de tracción tiende a estirar

los elementos sobre los que s ejerce. Dichos elementos suelen ser tensores o tirantes, como los cables que soportan un puente.

La fuerza de compresión tiende a aplastar los elementos sobre los que se ejerce. Dichos elementos suelen ser soportes, como los pilares de una casa o las patas de una silla.

FLEXIÓN La fuerza de flexión tiende a doblar las

estructuras. Ocurre en elementos apoyados en varios puntos y que soportan peso a lo largo de toda su longitud. Los elementos sobre los que se ejerce son vigas o barras, como un estante para libros o la plataforma de un puente.

Si la carga de la estantería es excesiva, esta se arquea y puede llegar a romperse

TORSIÓN Y PANDEO

La fuerza de torsión actúa sobre elementos que giran y tiende a retorcer las estructuras. La punta de un destornillador se puede deformar por la acción de esta fuerza.

La fuerza de cortadura o cizallamiento actúa sobre elementos sobre los que se ejercen fuerzas opuestas en planos muy cercanos, y tienden a desgarrar los materiales.

CORTADURA

El pandeo consiste en una flexión vertical que ocurre en piezas estrechas y de gran longitud cuando son sometidas a compresión.

Efectos múltiples (I)

Efectos múltiples (II)

ELEMENTOS DE LAS ESTRUCTURAS (I) Dentro de una estructura existen elementos de diferentes tipos:

Elementos verticales: Trabajan fundamentalmente a compresión, aunque a veces, reciben esfuerzos laterales de flexión. Ejemplos: Muros de carga, muros de contención, patas y soportes (columnas o pilares)

Elementos horizontales: Soportan esfuerzos de flexión,apoyados en los extremos y soportando la carga en toda su longitud. Ejemplos: Vigas, viguetas y travesaños en construcciones, baldas en muebles)

ELEMENTOS DE LAS ESTRUCTURAS (II)

Tirantes: Son cables o barras que soportan esfuerzos de tracción,sirviendo para aumentar la estabilidad y resistencia de las estructuras

Arcos, bóvedas y cúpulas: Debido a su forma, las cargas y los pesos que reciben verticalmente se distribuyen hacia los laterales, permitiendo abrir huecos de paso entre pilares (arcos), entre muros (bóvedas) o cubrimientos de edificios (cúpulas). La clave del éxito en las formas resistentes está en repartir la carga.

¿Cómo se construyen las viviendas?

¿POR QUÉ FALLAN?

❚ A veces por la fatiga elástica causada por la actuación repetida de una fuerza que en principio se resiste.

❚ A veces, las estructuras fallan y se hunden. ¿Por qué pasa esto?:

❚ Otras veces por un diseño o una fabricación defectuosos . O porque las uniones entre las partes son inadecuadas.

❚ Otras veces porque se producen situaciones imprevisibles o catastróficas.

EL CENTRO DE GRAVEDAD. ESTABILIDAD❚ Existe un punto en cada cuerpo en el cual podemos decir que se concentra la fuerza con la que la tierra lo atrae. A ese

punto lo llamamos centro de gravedad.

❚ Las figuras y los objetos ganan estabilidad cuanto más cerca del suelo se halla su centro de gravedad. Además, la perpendicular hasta el suelo trazada por el centro de gravedad ha de caer dentro de la base.

❚ Las estructuras bajas y anchas son más estables que las altas y delgadas.

❚ Si se concentra mucha masa en la base, la estructura es más estable.

❚ También se gana estabildad con un buen anclaje: con tirantes, buenos cimientos, empotrado en el suelo.

LOS PUENTESLos puentes son estructuras que las personas han ido construyendo para superar accidentes geográficos. Según el uso nos podemos encontrar acueductos, viaductos, pasarelas, etc

Los de madera son baratos, ligeros y fáciles de construir, pero poco resistentes, por eso

casi no se construyen.

Los de piedra son muy resistentes, pero muy costosos. Se usaron en la antigüedad por no tener otros materiales.

Los metálicos permiten diseños muy espectaculares pero son

caros de construir y mantener

Los de hormigón armado son de montaje rápido y baratos de

mantener. Su resistencia es alta

LOS PUENTES TIPOSLos puentes deben soportar su propio peso, el de los vehículos que los cruzan y la acción de agentes externos como lluvia, viento, corrientes de agua… Pueden ser de tres tipos según sean los esfuerzos que soportan sus elementos estructurales:

Puentes de viga: formados por elementos horizontales o tableros apoyados sobre soportes o pilares

Puentes de arco: formados por un elemento curvado que se apoya en soportes o estribos

Puentes colgantes: formados por un tablero que se sustenta mediante tirantes sujetos en uno o en dos o más pilares

PUENTES FORMAS DE DISMINUIR LA FLECHA

DISMINUIR LA LUZ - COLOCAR TIRANTES - AUMENTAR EL CANTO