1.- ¿Qué es una estructura?
Una ESTRUCTURA es un
Conjunto de elementos capaces de soportar
FUERZAS y transmitirlas a los puntos
Donde se apoya con el fin de ser RESISTENTE y ESTABLE.
2.- Las cargas
Las FUERZAS que Actúan sobre la estructura se llaman CARGAS.
Las estructuras deben Ser resistentes, estables y rígidas, es decir, deben ser capaces de soportar Las cargas a las que van a estar sometidas sin romperse, sin volcar, y sin Deformarse excesivamente.
Las cargas pueden ser permanentes o variables.
Las cargas Permanentes no varían con el tiempo (el peso propio de la estructura, peso de Los elementos colocados en ella, ect.).
Las cargas variables Pueden cambiar a lo largo del tiempo (el viento, el tráfico, etc.). Ejercicio: Identifica las cargas fijas y variables de las siguientes estructuras.
3.- Los esfuerzos
Al recibir las Cargas, en la estructura aparecen los esfuerzos.
Los esfuerzos son las Fuerzas que aparecen en los elementos de una estructura cuando está sometida a Otras fuerzas o cargas.
Esas fuerzas tratarán De estirar, comprimir, flexionar, cortar o retorcer las estructuras.
3.1.- Tipos de esfuerzos
Existen cinco tipos de esfuerzos:
• Un elemento está sometido a un esfuerzo de TRACCIÓN, Cuando las fuerzas que actúan tienden a aumentar su longitud, es decir , a Estirarlo. (Ejemplos: cables o tirantes de un puente)
• Un elemento está sometido a un esfuerzo de COMPRESIÓN, Cuando las fuerzas que actúan tienden a disminuir su longitud, es decir , a Comprimirlo. (Ejemplos: columnas de un templo o pilares de un edificio)
• Un elemento está sometido a un esfuerzo de FLEXIÓN, cuando Las fuerzas que actuán tienden a doblarlo. (Ejemplos: El tablero de un puente o El dintel de una puerta)
• Un elemento está Sometido a un esfuerzo de CORTADURA o CIZALLA, cuando las fuerzas que actúan Paralelamente a su sección tienden a cortarlo. (Ejemplos: unas tijeras sobre el Papel que están cortando)
• Un elemento está Sometido a un esfuerzo de TORSIÓN, cuando existen fuerzas sobre él que tienden A hacer girar una sección con respecto a la otra; es decir, a retorcerlo. (Ejemplos: al apretar un tornillo, o al girar el pomo de una puerta)
4.- Elementos de una estructura
La mayoría de las estructuras están formadas por la uníón de varios elementos, cada uno de los cuales esta diseñado para soportar distintos esfuerzos, de manera que el resultado final sea una estructura resistente y estable.
Por lo tanto la mayoría de las estructuras están formadas por:
• VIGAS (elementos horizontales que soportan esfuerzos de flexión, tracción y compresión)
.
• PILARES o COLUMNAS (elementos verticales que soportan esfuerzos de compresión y flexión).
• CIMIENTOS (elementos que se encuentran en la base de los pilares y que soportan esfuerzos de compresión).
• TIRANTES (elementos de refuerzo que soporta esfuerzos de tracción).
• ARCOS: (elementos formados por piezas que resisten y transmiten las cargas que reciben mediante esfuerzos de compresión).
5.- Condiciones que deben cumplir las estructuras
En la construcción de estructuras, los materiales a utilizar deben ser capaces de soportar las cargas a las que va a estar sometida, para que esta pueda cumplir las siguientes condiciones:
• ESTABILIDAD: mantenga su posición al aplicarle una fuerza/carga.
• RIGIDEZ: mantenga su forma al aplicarle una fuerza/carga.
• RESISTENCIA: no se rompa al aplicarle una fuerza/carga.
5.1.- Condición de ESTABILIDAD
Capacidad para evitar caer o volcar.
La estabilidad está relacionada con el centro de gravedad. (Punto imaginario donde se encontraría todo el peso de un objeto.)
5.2.- Condición de RIGIDEZ
Capacidad que tienen los elementos de una estructura para aguantar los esfuerzos sin perder su forma.
La estructura requieren rigidez pero también flexibilidad para soportar ciertos esfuerzos (terremotos, cambios de temperatura, etc.)
5.3.- Condición de RESISTENCIA
Capacidad que tienen los elementos de una estructura para aguantar los esfuerzos sin romperse.
Para construir estructuras resistentes se utilizan las siguientes técnicas:
• Arcos
• Tirantes
• Triángulos
• Perfiles
5.3.1.- Arcos
Los arcos (y las bóvedas) son estructuras formadas por piezas, denominadas dovelas, que resisten y transmiten las cargas que reciben mediante esfuerzos de compresión.
5.3.2.- Tirantes
Los tirantes son cables o barras (generalmente de acero) que trabajan a tracción y sirven para aumentar la resistencia y la estabilidad de una estructura.
5.3.3.- Triángulos
El Triángulo es la única forma geométrica que al aplicarle una fuerza no se deforma.
El resto de formas geométricas se triangulan para evitar que se deformen
5.3.4.- Perfiles
En función de su forma la resistencia de la estructura cambiará.
• Perfil T
• Perfil L
• Perfil en I o doble T
• Redondo
6.- TIPOS DE ESTRUCTURAS
En FUNCIÓN DE SU FORMA puede existir los siguientes tipos de estructuras:
• Masivas : Son estructuras sólidas macizas que se construyen colocando material en grandes piezas(bloques) o mediante material continuo (como hormigón).
• Abovedadas : Son estructuras formadas por arcos y bóvedas que permiten cubrir espacios mayores y aumentar los huecos en las estructuras
• Trianguladas : Son estructuras formadas por elementos lineales de poca sección denominadas barras que crean superficies estructurales planas o tridimensionales mediante la repetición de formas triangulares.
• Entramadas : Son estructuras constituidas por una sucesión de elementos horizontales (vigas) y verticales (pilares).
• Colgantes : Se basan en empleo de elementos tipo cable o cuerda, denominados tirantes; que funcionan únicamente a tracción y sirven para sustentar otros elementos.