estructuras
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1. DEFINICIÓN DE ESTRUCTURA
2. TIPOS DE ESFUERZOS
3. ELEMENTOS DE UNA ESTRUCTURA
4. ESTRUCTURAS RESISTENTES
5. ESTRUCTURAS ESTABLES
6. TIPOS DE ESTRUCTURAS ARTIFICIALES
7. EVOLUCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS
Una estructura es el conjunto de elementos
capaces de soportar fuerzas y transmitirlas a
los puntos donde se apoya con la finalidad de
ser resistente y estable.
La fuerzas que actúan sobre una estructura se
llaman cargas.
Los esfuerzos son las fuerzas que aparecen
en una estructura cuando la estructura está
sometida a otras fuerzas o cargas.
Una estructura está sometida a un esfuerzo de
tracción cuando sobre ella aparecen fuerzas
que tienden a aumentar su longitud o
estirarlo.
Una estructura está sometida a un esfuerzo de
compresión cuando sobre ella aparecen
fuerzas que tienden a disminuir su longitud o
a comprimirlo.
Una estructura está sometida a un esfuerzo de
flexión cuando sobre ella aparecen fuerzas
que tienden a doblarlo.
Una estructura está sometida a un esfuerzo de
torsión cuando sobre ella aparecen fuerzas
que tienden a retorcerlo.
Una estructura está sometida a un esfuerzo de
cizalla o cortadura cuando sobre ella aparecen
fuerzas que actúan paralelas a su sección y
tienden a cortarlo.
Ejercicios 4, 5, y 6 de la página 107.
Ejercicios 26 y 28 de la página 118.
Ejercicio 33 de la página 119.
A compresión porque soportan el peso del
techo y entresuelo.
Deben estar hechas de un material resistente
al esfuerzo de torsión.
A, B, E y F soportan esfuerzos de compresión
y C y D esfuerzos de tracción.
A B FE
C D
Los huesos de la piernas soportan principalmente
esfuerzos de compresión. Aunque cuando
saltamos el esfuerzo es de flexión y al colgarnos
de los pies de tracción.
Pomo puerta
Arco
Punta bolígrafo
Cimientos edificio
Destornillador
Tirantes de puente
Dintel
Tornillos bisagras
Cuerda persiana
Eje pedales
Vigas
COMPRESIÓN
TRACCIÓN
FLEXIÓN
TORSIÓN
CIZALLA
Carcasa teléfono
Bastón
Mástil de un barco
Columna vertebral
Cabina telefónica
Rompeolas
Suelo escenario
Base del mástil
COMPRESIÓN
TRACCIÓN
FLEXIÓN
TORSIÓN
CIZALLA
Las estructuras están formadas por distintos
elementos, cada uno de ellos soporta un
determinado tipo de esfuerzos. Los elementos
más importantes son:
Cimientos
Columnas o pilares
Vigas
Arcos
Tirantes
Los cimientos son la base resistente sobre la
que está apoyada cualquier estructura.
Suelen estar por debajo del nivel del suelo y
fabricados en hormigón.
Soportan esfuerzos de compresión.
Las columnas o pilares son elementos verticales
diseñados, especialmente, para soportar esfuerzos
de compresión. Se fabrican de metal u hormigón
armado.
Las vigas son elementos horizontales diseñados,
especialmente, para soportar esfuerzos de
flexión. Se fabrican de hormigón armado o metal.
Los arcos son elementos con forma curva sirven
para cubrir un hueco entre pilares. Soporta
esfuerzos de compresión y distribuye las cargas
para que recaigan sobre los pilares.
Permiten que la distancia entre pilares sea
mayor que si pusiéramos una viga entre ellos.
El ladrillo central se llama piedra angular o clave
y es el que sujeta el arco.
Los tirantes son cables o barras que soportan
esfuerzos de tracción. Pueden ser de acero y
aumentan la resistencia y la estabilidad a las
estructuras.
Ejercicios 16, 17, 19, 23 y 30 de la página 118.
Ejercicio 31 de la página 119.
Las cargas son las fuerzas que actúan sobre
una estructura.
Puentes colgantes
Tiendas de campaña
Carpas de circo
Antenas de televisión…
El arco y la bóveda porque son elementos que
soportan muy bien los esfuerzos de
compresión.
Se colocan tirantes a diferentes alturas de la
antena y se sujetan al tejado.
Tirantes, vigas, columnas y arcos.
Una estructura es resistente si al aplicarlecargas conserva su forma original, no sedeforma de manera apreciable.
Los triángulos son la única figura geométricaque no se deforma al aplicarle fuerzas, porello se tiende a construir estructurastriangulares.
Existen muchas estructuras que están formadas
a base de triángulos unidos entre sí. Este tipo
de estructuras, que adquieren una gran
resistencia, tienen infinidad de aplicaciones
Ejercicios 7 y 8 de la página110.
Resistente No resistente
No resistente Resitente
ResistenteResistente
Resistente Resistente
Las estructuras deben soportar los esfuerzos y
las cargas a las que están sometidas sin
cambiar su forma o romperse.
Una estructura es estable si al aplicarle
cargas conserva su posición.
Una estructura es inestables cuando aplicar
una pequeña fuerza pierden el equilibrio y
caen o se desploman.
ESTABLE INESTABLE
La estabilidad está directamente relacionada
con el centro de gravedad.
El centro de gravedad es un punto imaginario
donde estaría toda la masa del objeto
concentrada si se pudiera comprimir.
Cuanto más alejado del suelo se encuentra
el centro de gravedad de un objeto menor
es su estabilidad.
+ ESTABLE
+ INESTABLE
Para aumentar la estabilidad de una estructura
podemos utilizar diferentes recursos:
Aumentando la base
ESTABLEINESTABLE
Aumentando la distancia entre apoyos.
Utilizando tirantes
Bajando el centro de gravedad.
+ ESTABLE- ESTABLE
Bajando el centro de gravedad.
+ ESTABLE
- ESTABLE
Utilizando escuadras en la base.
+ ESTABLE+ INESTABLE
Ejercicios 27 y 29 de la página 118.
En ambos casos es por estabilidad. La silla de
oficina es estable porque la base es amplia.
El coche deportivo tiene el centro de gravedad
muy cerca del suelo.
La silla de niño es más interesante por tener el
centro de gravedad más alto.
La clasificación de las estructuras artificiales
por su forma o la de los elementos que
predominan en ellas:
Masivas
Abovedadas
Entramadas
Trianguladas
Son las estructuras en las que predomina una
gran concentración de material.
Se caracterizan por ser:
- Macizas
- Estables
- Muy pesadas
Los materiales que se utilizan son muy
resistentes a esfuerzos de compresión como
el mármol, el granito y el hormigón.
Son las estructuras en las que predomina los
arcos, las bóvedas o cúpulas como elementos
de soporte.
Se caracterizan por ser:
• Elementos que soportan fuertes esfuerzos de
compresión.
• Permiten cubrir grandes espacios con
materiales pétreos (piedra y hormigón).
• El peso recae sobre los muros laterales por lo
que es necesario reforzarlos con contrafuertes
y arbotantes.
Contrafuertes
• El peso recae sobre los muros laterales por lo
que es necesario reforzarlos con contrafuertes
y arbotantes.
Son estructuras abovedadas:
• Teatros, circos y acueductos romanos.
• Iglesias y catedrales.
• Algunas mezquitas.
• Construcciones actuales como los túneles.
ACUEDUCTO DE SEGOVIA MEZQUITA DE CÓRDOBA
COLISEO ROMANO
Son estructuras formadas por un conjunto de
perfiles de madera, acero u hormigón que se
entrecruzan entre sí.
Los elementos estructurales son:
• Las vigas.
• Los pilares o columnas.
• La cimentación.
Este tipo de construcción es de menos peso
que las estructuras masivas o las abovedadas,
por lo que permiten mayores alturas.
Los edificios que se construyen hoy en día son
estructuras entramadas.
Son estructuras formadas por la unión de redes
planas o espaciales formadas por triángulos.
Estas estructuras son muy estables y
resistentes con el mínimo número de
perfiles.
Los perfiles con los que se construyen son de
madera o acero.
Los triángulos fabricados en acero se llaman
cerchas.
Los triángulos fabricados en madera se llaman
cuchillos.
Las estructuras trianguladas se utilizan en las
torres de alta tensión, plataformas petrolíferas,
estadios o polideportivos y algunos puentes.
Son estructuras que están sustentadas por
cables o perfiles sujetos a otros elementos de
soporte.
En ellas predominan los tirantes, que están
sometidos a esfuerzos de tracción.
Se utiliza para la construcción de puentes ya
que esta técnica permite abarcar mayor
distancia que la de pilares o arcos.
Son inflables, ligeras y desmontables. Están
sometidas, principalmente a esfuerzos de
tracción.
Se caracterizan por láminas de material donde
los elementos estructurales son nervios que
recorren la estructura o partes de la superficie
con mayor grosor.
Son redes espaciales formadas por la unión de
pentágonos o hexágonos. Resultan ligeras y
resistentes y se emplean en la construcción de
formas esféricas o cilíndricas.
Ejercicios 12, 13, 14 y 15 de la página 116.
Las estructuras masivas utilizan elementos y
materiales robustos y pesados que las
trianguladas los elemento y materiales son más
ligeros y abiertos.
Porque el tablero de los puentes colgantes se
sujetan por tirantes llevando el peso a uno o
dos pilares en los extremos mientras que los el
tablero de los puentes entramados se sujetan
únicamente sobre pilares.
Si porque se pueden construir arcos y bóvedas
empleando redes espaciales formadas por
triángulos. Por ejemplo: Torre Eiffel
Porque se han desarrollado nuevos materiales
como los perfiles de acero y técnicas de
construcción más sofisticadas o avanzadas.
