Estructura:
És un conjunt d’elements capaços de suportar forces i transmetre-les als punts on es suporta per tal que sigui resistent i estable.
Anomenem càrregues aquelles forces que actuen sobre una estructura.
Tipues d'estructures artificials
Una manera senzilla de classificar les estructures és per la seva forma, o la dels elements que hi predominen.
Suspeses:
· Són estructures suspeses aquelles que es troben sustentades per cables o perfils subjectes a elements de suport.
· Hi predominen els tirants, que estan sotmesos a esforços de tracció. Solen ser metàl·lics, i amb uns pilars de formigó amb fonaments molt profunds.
· Els tirants subjecten la sola recolzant-se en els pilars i estan amarrats amb fermesa des de la riba. El pont està literalment penjat dels cables. Si els cables es trenquessin, el pont s’enfonsaria.
· Aquesta tècnica permet construir ponts més llargs amb menys pilars intermedis de subjecció.
Triangulars:
· Les estructures triangulars es formen amb la unió de molts triangles, construint xarxes planes o espacials.
· Aporta estabilitat i resistència amb el mínim nombre de perfils.
· Aquests elements suporten simultàniament esforços de tracció i compressió, fent que l’estructura s’equilibri i que pugui créixer tant com es vulgui.
· Per construir aquestes estructures són la fusta o l’acer.
· Són molt lleugeres, ja que són buides.
Entramat:
· Les estructures d’entramat estan formades per un conjunt de perfils de fusta,
acer o formigó que s’entrecreuen entre ells.
· Els elements estructurals són les bigues, els pilars o columnes i la cimentació.
· Aquesta estructura és el més emprat actualment en la construcció d’edificis.
Volta:
·En les estructures de volta hi predominen els arcs, les voltes o les cúpules com a elements de subjecció i suport.
· Aquests elements suporten esforços de compressió.
· La volta és una successió de diversos arcs.
Massives:
· Són estructures massives aquelles en què predomina una gran concentració de material.
· Es caracteritzen perquè són estables i molt pesades. En la seva construcció s’utilitzen materials molt resistents a esforços de compressió, com el granit, el marbre o el formigó.
· Els seus principals elements són les columnes i les llindes.
Perfils
Els perfils són barres de diferents seccions utilitzades a l’hora de fabricar estructures.
Els perfils ens permeten fabricar estructures resistents, lleugeres i barates alhora.
Molts dels elements estructurals que hem estudiat (sobretot les bigues i els pilars) estan fabricats amb perfils.
Perfils tancats
Perfils oberts
Estructures resistents
Una estructura és resistent quan conserva la seva forma en aplicar-li càrregues.
Tirants:
Els tirants són cables o barres d’acer, que serveixen per augmentar la resistència i l’estabilitat.
Posar tirants a un pont és una gran idea. Els cables aguanten el pes de la taula i ajuden a aconseguir així un pont llarg sense pilars al centre que s’autososté i és molt elegant.
Molts ponts combinen diverses de les solucions proposades: arcs, triangles i cables perfectament combinats.
Triangles:
L’única figura geomètrica que no es pot deformar en aplicar-li forces als costats és el triangle. Això ha servit de base per fabricar les estructures triangulars. Per exemple, ponts triangulars que tenen poca massa i són molt resistents.
Arcs:
Els arcs romans es mantenen gràcies al suport d’un maó sobre un altre; no s’utilitza cap adhesiu entre les peces. Aquestes solen tenir forma de falca i encaixen perfectament.
Estructures estables
Estructura estable:
Són estructures estables aquelles que, en aplicar-hi una força al damunt, conserven la seva posició. Són inestables les estructures que al aplicar-hi una petita càrrega, perden l’equilibri.
L’estabilitat està relacionada amb el centre de gravetat (cdg).
El centre de gravetat:
És un punt imaginari on rauria tota la massa de l’objecte si es pogués comprimir. Quan aquest punt es situa fora de la base de sustentació de l’objecte, aleshores aquest esdevé inestable i es bolca.
Elements d'una estructura
Elements d'una estructura
Moltes estructures estan formades per la unió de diversos elements.
Cada element està dissenyat per suportar diferents tipus d’esforços, de manera que el resultat final sigui una estructura resistent i estable.
Els elements més emprats fonaments, columnes o pilars, bigues, arcs i tirants.
Tirants
Arcs
Bigues
Columnes o pilars
Fonaments
Resistència a esforços
Esforços:
Són les forces que apareixen en els elements d’una estructura quan està sotmesa a altres forces o càrregues.
La resistència a esforços:
És la propietat més important a l’hora d’escollir un material, ja que indica la capacitat de suportar esforços sense trencar-se.
Les estructures, segons com siguin i com les usem, hauran de suportar esforços que tendeixen a:
· Estirar · Flexionar · Retòrcer
· Comprimir · Tallar
Esforç de torsió: és un element està sotmès a un esforç de torsió, quan hi ha forces sobre ell que tendeixen a fer girar una secció respecte de l’altra, a retòrcer-ho.
Esforç de cisallament: és un element està sotmès a un esforç de cisallament, quan les forces que actuen paral·lelament a la seva secció tendeixen a tallar-lo. Tendeixen a desplaçar una secció respecte a una altra.
Un element està sotmès a un esforç de cisallament quan les forces que actuen paral·lelament a la seva secció tendeixen a tallar-lo. És a dir, tendeixen a desplaçar una secció respecte a una altra.
Esforç de flexió: és una estructura o un element estan sotmesos a un esforç de flexió, quan les forces o les càrregues tendeixen a doblegar-los.
Esforç de compressió: és una estructura o un element estan sotmesos a un esforç de compressió, quan sobre ells actuen forces que tendeixen a disminuir-ne la longitud, a comprimir-los.
Esforç de tracció: és una estructura o un element estan sotmesos a l'esforç de tracció, quan sobre ells actuen forces que tendeixen a augmentar-ne la longitud, a estirar-los.
