¿ Qué es una estructura ?
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Una estructura, es un conjunto de elementos,
destinados a soportar los efectos de las fuerzas que
actúan sobre él. La estructura impide así, que el
Funciones de las estructuras
(COPIAR EN CUADERNO )Las funciones más importantes en una estructura son:
1.-
Soportar pesos.
Las estructuras debenaguantar el peso de todo lo que se sitúa sobre ellas. En un edificio, los pilares y las vigas, resisten el peso de los suelos, techos, paredes, así como de las personas y los muebles.
2.- Resistir fuerzas externas:
El impacto de las olas, las vibraciones del tráfico, la presión del viento, también actúan sobre las estructuras. Por ejemplo la pared de una presa, tiene que soportar la presión del aguacontenida en el embalse.
3.- Proporcionar la forma:
Las estructuras determinan la forma básica de la mayoría de los objetos, máquinas y construcciones. En una tienda de campaña, por ejemplo, las barras o tubos que se articulan entre si, le dan la forma característica.4.- Servir de protección:
Algunas estructuras envuelven a los objetos protegiendo y aislando su interior. Por ejemplo la carcasa de un ordenador.Clasificación de las estructuras
1.-Estructuras naturales:
Son aquellas disponibles en la
Naturaleza, sin intervención de la mano del hombre…
2.-Estructuras artificiales:
Son aquellas creadas por el hombre:
Algunas estructuras famosas…
La Estatua de la Libertad Nueva York (Usa)
El Tal Mahal India Tower Bridge Londres ( Inglaterra ) La Muralla China China El Coliseum Roma ( Italia) La Torre de Pisa Pisa (Italia) Empire State Building
Nueva York ( Usa)
Las Pirámides de Egipto Egipto Casa de la ópera de Sídney Sídney (Australia) Cristo Redentor Río de Janeiro ( Brasil)
FUERZAS
FUERZA: es todo aquello, capaz de deformar un cuerpo (efecto
estático) o alterar su estado de movimiento o reposo (efecto
dinámico).
Fuerza de la gravedad
Peso de la
nieve. Fuerza del viento.
Empuje del agua. Presión de un gas, dentro de un recipiente. EFECTO
CARGAS
Las fuerzas que actúan sobre una estructura se
denominan CARGAS.
CARGAS VARIABLES
No varían con el paso del tiempo, siempre afectan a la estructura de
la misma forma.
Aparecen en algunas ocasiones y no tienen siempre
el mismo valor.
El propio peso
El viento
El peso de la mochila
El peso de la ropa y calzado
El peso del esqueleto El peso de los músculos
El peso de los órganos internos.
CARGAS FIJAS O PERMANENTES
Esfuerzos en las estructuras
La acción de las fuerzas sobre las estructuras, provoca efectos internos en
ellas, denominadas ESFUERZOS.
1.-TRACCIÓN
Lo soportan aquellos elementos que tienden a ser alargados en su longitud.
2.-COMPRESIÓN
3.-FLEXIÓN
4.-CORTADURA
5.-TORSIÓN
Lo soportan aquellos elementos
que tienden a ser aplastados. Se produce cuando lospesos o las cargas tienden a doblar las piezas.
Se produce cuando las cargas tienden a
desgarrar o cortar las piezas. Lo experimentan aquellas piezas quetienden a ser retorcidas.
TRACCIÓN
VOLVEREl esfuerzo de tracción, se produce cuando sobre un determinado cuerpo actúan dos fuerzas iguales, en la misma dirección y sentido contrario que tienden a estirarlo.
Las cadenas del columpio sufren un esfuerzo de tracción. Las cuerdas de la guitarra sufren un esfuerzo de tracción. La liana sufre un esfuerzo de tracción. La cuerda sufre un esfuerzo de tracción.
COMPRESIÓN
VOLVEREl esfuerzo de compresión, se produce cuando sobre un determinado cuerpo actúan dos fuerzas iguales, en la misma dirección y sentidos contrarios que tienden a aplastarlo o reducir su longitud.
El pilar sufre un esfuerzo de compresión.
Las patas de la cama, sufren un esfuerzo de compresión.
El pie de la estufa sufre un esfuerzo de compresión.
Las ruedas del coche sufren un esfuerzo de compresión.
FLEXIÓN
VOLVEREl esfuerzo de flexión, se produce cuando sobre un determinado cuerpo actúan fuerzas que tienden a doblar el material. En realidad es una combinación de esfuerzos de
tracción y compresión.
El peldaño de la escalera, sufre un esfuerzo de flexión.
La barra sobre la que camina el elefante sufre un esfuerzo de flexión.
La barra de la que cuelgan los cubos, sufre un esfuerzo de flexión.
El asiento de la hamaca sufre un esfuerzo de flexión.
CORTADURA
VOLVEREl esfuerzo de CORTADURA O CIZALLA, se produce cuando las fuerzas que actúan sobre la pieza tienden a producir un desplazamiento por resbalamiento de una parte del cuerpo sobre la otra. Un ejemplo de este tipo de esfuerzo lo tenemos al cortar una hoja de papel con unas tijeras. Las fuerzas tienden a cortar la pieza por la sección más débil.
El tubo, al ser cortado sufre un esfuerzo de cortadura.
La punta de la que cuelga el cuadro, sufre un esfuerzo de cortadura.
El tronco sufre un esfuerzo de cortadura.
TORSIÓN
VOLVER
Se dice que un cuerpo o una pieza está sometido a un esfuerzo de TORSIÓN, cuando las fuerzas que actúan sobre él tienden a retorcerlo.
El tapón de la botella, al abrir ésta, sufre un esfuerzo de
torsión. La llave, al manipular el
candado, sufre un esfuerzo de torsión.
El pomo de la puerta sufre un esfuerzo de torsión.
Ejemplos
VOLVERTRACCIÓN COMPRESIÓN FLEXIÓN
CORTADURA T R A C C IÓN
Condiciones de las estructuras
Para que una estructura funcione correctamente debe cumplir 3
condiciones:
1.-ESTABILIDAD
2.- RESISTENCIA
3.- RIGIDEZ
Capacidad de mantenerse erguida y NO
VOLCAR
Capacidad de soportar esfuerzos sin
ROMPERSE
Capacidad de soportar esfuerzos sin
DEFORMARSE
Asegurar la ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
Para que no se caiga
Una de las condiciones que debe cumplir cualquier estructura es la de mantenerse en pie y no caer o volcar, como consecuencia de las fuerzas que actúen sobre ella. Es decir, ser ESTABLE
Cómo mejorar la ESTABILIDAD de las estructuras:
1.- Aumentar la superficie de la base 3.- Empotrar en el suelo 2.- Colocar bloques de hormigón 4.- Colocar cables o tirantes
Ejercicio 1
Ejercicio 2
video
Asegurar la RESISTENCIA
RESISTENCIA
Para que no se ROMPA
Depende de:
• el material con el que se construye la estructura. • la forma que tenga la estructura
Se denomina TENSIÓN DE ROTURA, a la máxima carga que es capaz de soportar una estructura, sin romperse.
Aumentar el canto de una viga aumenta su resistencia, a pesar de utilizar la misma cantidad de material.
¿Cuál de las dos posiciones, presenta
una mejor resistencia a la flexión?
Asegurar la RIGIDEZ
RIGIDEZ
Para que no se DEFORME
Se consigue:
soldando las uniones Dando la forma adecuada Haciendo triangulaciones Estructura NO rígida, se puede deformar Estructura RÍGIDA, no se deforma. arriostramiento cercha TRIÁNGULOS
La única figura geométrica que no se deforma aplicándole fuerzas en los lados,
es el TRIÁNGULO. Esto ha servido para fabricar las estructuras triangulares.
Clasificación de las estructuras artificiales
1.- MASIVAS Y ADINTELADAS
2.-ABOVEDADAS
3.-ENTRAMADAS
4.- TRIANGULADAS
5.- COLGANTES
6.- NEUMÁTICAS
7.- LAMINARES
1. Estructuras MASIVAS
:
Son estructuras muy pesadas y macizas, formadas por superficies muy anchas y resistentes, como los muros gruesos de algunos edificios o de los embalses, los techos de antiguas iglesias, las pirámides, las presas, las murallas, diques..
2. Estructuras ABOVEDADAS
:
Están formadas por piezas alargadas como barras, pilares, vigas que unidos entre si forman una especie de esqueleto o armazón. Estas a su vez pueden ser de tres tipos
ARCO: Trabaja sometido a compresión. Fue utilizado ya por los romanos para la construcción de puentes. Este elemento ayuda a mejorar la resistencia de una estructura.
3. Estructuras ENTRAMADAS
:
Son las estructuras que se utilizan en nuestros edificios de bloques de pisos.
También se consideran estructuras entramadas:
forjado
4. Estructuras TRIANGULADAS
Son estructuras de barras, normalmente metálicas o de madera, se caracterizan por la gran versatilidad y resistencia. Se caracterizan por la unión de barras formando triángulos.
La única figura geométrica que no se deforma aplicándole fuerzas en los lados, es el TRIÁNGULO. Esto ha servido para fabricar las estructuras triangulares.
CERCHA
Estructura simple
5. Estructuras COLGANTES
:
Basan su funcionamiento, en la utilización de cables, de los que cuelga la estructura. Estos cables reciben el nombre de tirantes, y cuando se pueden regular se llaman tensores. Los cables sólo resisten esfuerzos de tracción.
6. Estructuras NEUMÁTICAS
:
Son inflables, ligeras y desmontables, por eso se utilizan en atracciones infantiles y hospitales de campaña, se pueden transportar e instalar muy rápidamente. El aire en el interior de la estructura se comprime y tracciona la superficie plástica, consiguiendo volúmenes envolventes.
7. Estructuras LAMINARES
:
Son láminas finas de metal o plástico. Ofrecen gran resistencia debido a su curvatura. Se emplean en carcasas de todo tipo de objetos. Protegen el interior de los objetos.
Elementos de las estructuras
La mayoría de las estructuras están constituidas por la unión de varios elementos, cada uno de estos elementos está diseñado para soportar un tipo de esfuerzos, de manera que el resultado final, sea una estructura resistente y estable.
Los principales elementos que forman las estructuras y que ayudan a dar mayor rigidez a las mismas son:
1.- CIMIENTOS
2.- PILARES
3.- VIGAS
4.- ARCOS
5.- TIRANTES O TENSORES
6.- CERCHAS
1.- Cimientos
Todas las estructuras
necesitan apoyarse
sobre una base
resistente, y ésta está
constituida por los
cimientos, que
normalmente se sitúa
por debajo del nivel
del suelo. Es el
equivalente a las
raíces de los árboles.
Se suele utilizar como
material el hormigón.
2.- Pilares
Son elementos
resistentes dispuestos
en posición vertical, que
soportan el peso de los
elementos que se apoyan
en ellos.
Cuando presentan forma
cilíndrica se denominan
columnas.
Son
barras verticales,
especialmente diseñadas
para soportar esfuerzos
3.- Vigas
Son elementos
resistentes, que
colocados en posición
horizontal, soportan la
carga de la estructura y
la transmiten hacia los
pilares.
Se colocan, por tanto
sobre dos o más pilares.
Son barras horizontales,
especialmente diseñadas
para soportar esfuerzos
de flexión.
Perfiles: Pilares y Vigas
1.- SECCIÓNES MACIZAS
4.- Arcos
El arco es un elemento arquitectónico que se conoce desde la antigüedad, es capaz de mejorar la resistencia de ciertas estructuras horizontales. Es un elemento, en forma curva, que sirve para cubrir un hueco entre dos pilares y que soporta parte del peso de la estructura.KEYSTONE= Piedra angular, sin ella el arco se derrumbaría.
5.- Tirantes o Tensores
Son cables o barras de acero que soportan esfuerzos de tracción.
Sirven para aumentar la
resistencia y estabilidad de las estructuras.
Los tensores o tirantes pueden colocarse en múltiples posiciones, según las necesidades de o
esfuerzos que sufran las
6.- Cerchas
Unión
de
elementos
resistentes que adoptan una
disposición
de
celdillas
triangulares.
CERCHA
Estructura simple más
Tipos de estructuras.Más ejemplos
Si tenemos en cuenta los elementos con los que están construidas y la manera en la que intervienen podemos diferenciar entre: ESTRUCTURAS LAMINARES O DE CARCASA ESTRUCTURAS COLGADAS ESTRUCTURAS TRIANGULADAS ESTRUCTURAS ENTRAMADAS ESTRUCTURAS MASIVAS: ESTRUCTURAS ABOVEDADAS ESTRUCTURAS NEUMÁTICAS
Realiza el siguiente ejercicio, y completa con el tipo de
estructura
Ejercicio 1
4. 9. 8. 7. 5. 1. 6. 3. 2. 10.Materiales de las estructuras
)Los más usados a lo largo de la historia son:
PREHISTORIA MADERAS Y PIEDRAS
EGIPTO PIEDRA, MADERA Y ARGAMASA
ROMA PIEDRA, MADERA, ARGAMASA Y LADRILLO
EDAD MEDIA PIEDRA, MADERA Y LADRILLOS
REVOLUCIÓN INDUSTRIAL
ACERO
ACTUALIDAD ACERO Y HORMIGÓN
.
ARGAMASA = Mezcla de cal, arena y agua. Se usa para unir piezas o ladrillos en obras de albañilería.
LADRILLO = Masa de arcilla cocida con forma de prisma rectangular empleada en la construcción. ACERO = Aleación metálica de cobre y acero. HORMIGÓN= Mezcla compuesta de piedras menudas, cemento y arena que se emplea en la construcción por su gran dureza y
resistencia:
CEMENTO = Mezcla de arcilla molida y grava en polvo que, en contacto con el agua, se solidifica y endurece. Se utiliza como adherente y aglutinante en la construcción. PREHISTORIA ROMA EGIPTO ACTUALIDAD REVOLUCIÓN INDUSTRIAL EDAD MEDIA
Tipos de estructuras
Funciones de las estructuras Soportar pesos Según el origen Según los elementos constituyentes NATURALES ARTIFICIALES ABOVEDADAS MASIVAS ENTRAMADAS TRIANGULADAS COLGANTES Soportar fuerzas
externas Dar la forma Servir de protección
Tipos de esfuerzos TRACCIÓN COMPRESIÓN FLEXIÓN CORTADURA TORSIÓN
Características básicas que ha de cumplir una estructura
RESITENCIA RIGIDEZ ESTABILIDAD Que no se rompa Que no se deforme Que no se caiga
RESUMEN DEL TEMA
NEUMÁTICAS LAMINARES
Cómo se puede mejorar la estabilidad de una estructura
Elementos de una estructura
Aumentando la superficie de apoyo
Colocando cables o tirantes
RESUMEN DEL TEMA
Colocando bloques de hormigón Empotrando en el suelo PILARES VIGAS TIRANTES O TENSORES ARCOS CERCHAS CIMIENTOS
