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¿ 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 cuerpo se rompa o deforme en exceso.
Funciones de las estructuras (COPIAR EN CUADERNO )
Las funciones más importantes en una estructura son:
1.- Soportar pesos. Las estructuras deben aguantar 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 agua contenida 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 laNaturaleza, sin intervención de la manodel hombre…
2.-Estructuras artificiales:Son aquellas creadas por el hombre:
Según el origen podemos distinguir:
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 StateBuilding
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 ESTÁTICO EFECTO
DINÁMICO
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
¿Qué cargas están actuando sobre la niña?
Esfuerzos en las estructurasLa acción de las fuerzas sobre las estructuras, provoca efectos internos en
ellas, denominadas ESFUERZOS.
1.-TRACCIÓNLo soportan aquelloselementos que tienden a seralargados en su longitud.
2.-COMPRESIÓN 3.-FLEXIÓN
4.-CORTADURA 5.-TORSIÓN
Lo soportan aquellos elementosque tienden a ser aplastados.
Se produce cuando lospesos o las cargas tiendena doblar las piezas.
Se produce cuando las cargas tienden adesgarrar o cortar las piezas.
Lo experimentan aquellas piezas quetienden a ser retorcidas.
Existen 5 tipos de esfuerzos:
TRACCIÓN VOLVER
El 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 unesfuerzo de tracción.
La cuerda sufre un esfuerzo de tracción.
COMPRESIÓNVOLVER
El 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 sufreun esfuerzo decompresión.
Las ruedas del coche sufren un esfuerzo de compresión.
FLEXIÓNVOLVER
El 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 quecuelgan los cubos, sufreun esfuerzo de flexión.
El asiento de la hamaca sufre un esfuerzo de flexión.
CORTADURAVOLVER
El 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 unesfuerzo 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 puertasufre un esfuerzo detorsión.
Ejemplos VOLVER
TRACCIÓN COMPRESIÓN FLEXIÓN
CORTADURA
TR
AC
CIÓ
N
Condiciones de las estructurasPara 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 ESTABILIDADESTABILIDAD 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 RESISTENCIARESISTENCIA 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 RIGIDEZRIGIDEZ Para que no se DEFORME
Se consigue:soldando las unionesDando la forma adecuadaHaciendo triangulaciones
Estructura NO rígida, se puede deformar
Estructura RÍGIDA, no se deforma.
arriostramiento
cercha
TRIÁNGULOSLa 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
cimentación
4. Estructuras TRIANGULADASSon 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 más estable
Estructura inestable
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 estructurasLa 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.
Cimentación de una edificación
2.- PilaresSon 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 de compresión.
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 Vigas1.- SECCIÓNES MACIZAS
2.- SECCIÓNES HUECAS
4.- ArcosEl 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 TensoresSon cables o barras de acero quesoportan esfuerzos de tracción.Sirven para aumentar laresistencia y estabilidad de lasestructuras.
Los tensores o tirantes puedencolocarse en múltiples posiciones,según las necesidades de oesfuerzos que sufran lasestructuras.
6.- CerchasUnión de elementosresistentes que adoptan unadisposición de celdillastriangulares.
CERCHA
Estructura simple más estable
Estructura inestable
Tipos de estructuras.Más ejemplosSi 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 = Masade arcilla cocida conforma de prismarectangularempleada en laconstrucción.
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
Vínculos de interés sobre estructuras
Temas Clave: Estructuras Sm
Las Estructuras. Video interactivo SM
Las Estructuras. Alquibia Virtual
