TEMA 4. ESTRUCTURAS Y MECANISMOS

Una estructura es un objeto complejo cuya función principal es soportar cargas.Las estructuras se diseñan para salvar accidentes -La estructura ha de ser estable,es decir, ha de mantenerse en equilibrio estetico-El diseño de la estructura debe hacer que sus partes se mantengan sin deformarse.-Los materiales y su disposicion han de conseguir que la estructura sea resistente.

Teniendo en cuenta las condiciones anteriores,una estructura se fomara con un conjunto de elemetos solidos,unidos y acoplados,que tienen funcion de soportar fuerzas,pesos y,en general,todo tipo de cargas.

Los seres humanos siempre hemos convivido con nestro entorno,segun descubriamos y analizabamos diferentes estructuras de la naturaleza,hemos ido creando otras cada vez mas perfeccionistas.El reino animal tambien nos ofrece ejemplos de creacion de estructuras,por ejemplo los castores que hacen la construcion de presas en los rios,lagos...

Profesionales de la arquitectura y la ingenieria se han fijado en la naturaleza con la intencion de imitar las increibles estructuras que esta nos ofrece. La ciudad de Harare,en Zimbabue se ha conseguido recrear un sistema de aire acondicionado de forma similar a como las termitas refrigeran de forma natural sus torres.

Las fuerzas son magnitudes que se caracterizan por su valor,o intensidad,y su direccion.Las fuerzas pueden mover un objeto que esta en reposo,detener un cuerpo en movimiento,deformar un cuerpo y modificar la direccion del movimiento de un cuerpo.

Para medir una fuerza,existen varios instrumentos,el mas habitual es la balanza.Hay diferentes unidades de medidas que son: la masa que se mide en KG y las fuerzas entre ellas el peso son magnitudes derivadas de la masa y por tanto sus unidades se emplean en Newton.

Para que un cuerpo se encuentre en equilibrio es necesario que la suma de todas las fuerzas que actuan sobre el sea igual a cero.Las cargas se pueden clasificar en cargas estaticas o muertas,cargas dinamicas o vivas y cargas accidentales.

Se dice que un objeto o una estructura es estable cuando la distribuccion de su masa sea equilibrada ante las fuerzas de la gravedad,el centro de gravdad es como un punto representativo de un cuerpo.En el caso del triangulo,el cento de gravedad se situara en un punto de la recta central que determina su altura.

Cuando sobre un objeto actuan fuerzas externas,la forma en la que estas se distribuyen y varian sobre su superficie puede ser diferente segun el caso.Segun su duracion y magnitud en el tiempo podran ser permanentes,variables,puntuales o concentradas y distribuidas.

Cuando varias fuerzas exteriores actuan sobre un objeto,este se deforma debido a la accion de un conjunto de fuerzas internas que reciben el nombre de esfuerzos.Existen diferentes tipos que son: traccion,compresion,flexion y cizalladura.

Una estructura esta formada por diferentes elementos,cada uno de los cuales tienen su propia mision en ella,por lo que no todos tienen que estar sometidos a los mismos esfuerzos

El fallo o mal funcionamiento de un sistema es algo inherente a la actividad humana. Frente a la imperfeccion, lo mejor es imponer el mantenimiento preventivo y poner cuidado y precision en el diseño. Las principales situaciones de fallo de una estructura se originan por: fatiga del material,oxidacion y corrosion y diseño estructural erroneo.

Empleadas desde la antiguedad, la resistencia y permanencia en el tiempo de las estructuras naturales cuya funcion principal es la sustentacion. Los ejemplos mas claros los encontramos en las piramides egipcias.

Son aquellas estructuras que emplean elementos resistentes, como pilares o columnas verticales, los cuales se entrecruzan con vigas horizontales formando un emparrillado.

Estas estructuras tienen la funcion de servir de elemnto de recubrimiento y proteccion. Cuando se fabrican estructuras laminadas con mayor dureza y mas resistentes, suelen denominarse exoesqueletos.

Este tipo de estructuras se basa en el empleo de tirantes y cables de acero para sostener elementos estructurales macizos.

El triangulo es el unico poligono indeformable. De este modo la triangulacion o formacion de triangulos con elementos resistentes, es el metodo mas eficaz para hacer que las estructuras sean mas rigidas y menos deformables.

Los arcos y las bovedas han sido empleados como solucion arquitectonica durante miles de años, aunque su uso se ha restringido a edificios singulares, ya que su construccion es compleja y costosa. Las principales estructuras abovedadas son: arcos y bovedas y cupulas.

Los perfiles son aquellas formas comerciales en las que se suelen suministrar el acero, el aluminio y otros materiales. Una estructura debe ser capaz de resistir los diferentes tipos de esfuerzos a los que va a ser sometida, alejando la masa del centro de gravedad del perfil.

Las cerchas son unos de los sistemas que la ingenieria estructural resuelve con el empleo de elementos simples como los perfiles. El empleo de cerchas tiene una ventaja principal: resulta una estructura muy ligera en comparacion con el peso que es capaz de soportar.