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TEMA 4 Las estructuras

5. Perfiles

5.2// Cerchas

Las cerchas son estructuras que se encargan de sostener tejados y puentes formadas por triángulos.

Normalmente realizan un esfuerzo de tracción o compresión.

5.1// Definición y tipos de perfiles

Los perfiles son aquellas formas en las que se suele suministrar el acero , el aluminio y otros materiales.

El nombre de cada uno de ellos proviene de la forma que presenta su sección.

Tipos de perfiles:

1. Las estructuras

Las estructuras se encuentran en todas partes.

Una estructura es, de hecho, todo aquello que utilizamos para algo que necesite ser sostenido o soportado.

Hay mucha variedad de estructuras que sirven para proteger tanto exteriores como interiores de algo.

1.3// Imitando las construcciones naturales

Mucha gente como arquitectos e ingenieros han querido copiar a la naturaleza con el fin de recrearlas, para poder así mejorar sus propiedades usando materiales artificiales. Esta técnica es conocida como biomimética.



1.2// Copiando a la naturaleza

Hemos podido imitar a la naturaleza satisfaciendo nuestras necesidades gracias a la observación y exploración de la misma, adaptándonos también a ella.

1.1// El diseño de una estructura

Una estructura está formada por un conjunto de elementos sólidos, unidos y acoplados que funciona soportando fuerzas y pesos.

4. Tipos de estructuras

4.6// Estructuras abovedadas

Las principales estructuras abovedadas son los arcos y las bóvedas y cúpulas.

• Los arcos son construidos con complejidades que se dan en dos momentos: el encaje de la clave y la eliminación del andamio.
• Las bóvedas son cuerpos cóncavos sostenidos por paredes que rodean un espacio y que a su vez hace de tejado de él.
• Las cúpulas son tipos de bóvedas circulares hechas con el giro de un arco sobre su eje de simetría.

4.5// Estructuras trianguladas

La triangulación es la forma más eficaz de aportar rigidez y menos deformidad a una estructura.

Éstas pueden encontrarse tanto en edificios como en estructuras desmontables.

Ejemplo:

4.4// Estructuras colgantes y atirantadas.

Se basa en el uso de tirantes y cables de acero para sostener elementos macizos como puentes.

Ejemplo:

4.3// Estructuras laminadas

Suelen ser ligeras y comparadas con otro tipo de estructura son frágiles. Cuando se crean estructuras más duras y más resistentes se les llaman exoesqueleto.

Ejemplo:

4.2// Estructuras entramadas

Son aquellas estructuras que emplean elementos resistentes como columnas entrecruzadas con vigas horizontales. Se suelen usar para hacer andamios y forjar el cuerpo de un edificio.

Ejemplo:

4.1// Estructuras masivas

Se basan en la solidez, permanencia en el tiempo y resistencia de las estructuras naturales.

Ejemplo:

3. Los componentes estructurales

3.2// Los fallos estructurales

Los principales fallos estructurales son:

1. Fatiga del material --> Es un proceso de daño que ocurre cuando los elementos se someten a cargas variables.
2. Oxidación y corrosión --> Para evitar este inconveniente, se utilizan algunas pinturas u otras técnicas anticorrosivas.
3. Diseño estructural erróneo --> Es necesario escoger el mejor material para el tipo de estructura que queramos realizar y así poder aumentar y proporcionar una mayor rigidez a la estructura, además de todos los cálculos necesarios para que la estructura se mantenga estable.

3.1// Elementos estructurales

Cada elemento de una estructura tiene una función concreta. Algunos de estos elementos son:

• Cimentación: Transmiten el peso al suelo de la estructura.
• Arcos: dividen el peso de la estructura entre los elementos sustentantes que los forman.
• Tirantes: cables de acero que sirven para da rigidez a la estructura.
• Pilares y columnas: Son elementos verticales que se someten a una tensión de compresión.
• Vigas: Elementos horizontales que soportan la carga entre dos apoyos.

2. Las fuerzas

2.6// Los esfuerzos que originan las fuerzas

Hay varios tipos de esfuerzos:

1. Tracción. Cuando sobre la materia actúa una fuerza que la hace estirarse.
2. Compresión. Cuando sobre la materia se ejerce una fuerza que la hace comprimirse.
3. Cizalladura. Se produce cuando cortamos la materia.
4. Torsión. Cuando sobre la materia actúa una fuerza que la hace retorcerse.
5. Flexión. Cuando sobre la materia actúa una fuerza que la hace doblarse o curvarse.

2.5// Tipos de fuerzas y cargas

Según su duración y magnitud en el tiempo:

• Permanentes: su magnitud y su dirección son siempre constantes como el peso de un edificio sobre el suelo.
• Variables: cambian continuamente de magnitud y dirección como la carga que soporta un puente con tráfico.

Según su forma de aplicación:

• Concentradas: como el golpeo de un martillo sobre un clavo.
• Distribuidas: como la nieve sobre un tejado.

2.4// El centro de gravedad, concepto clave para la estabilidad

El centro de gravedad, es el punto representativo de un cuerpo en el que se concentra toda la masa del mismo.

Si la materia es simétrica, el centro de gravedad será el punto donde se unen todas sus diagonales.

Si por el contrario no lo es, el centro de gravedad se suele situar fuera de la figura.

2.3// Las cargas y el equilibrio de un objeto

El equilibrio de una estructura depende de las cargas que soporte sobre ella.

Podemos encontrar varios tipos de cargas:

• Cargas estáticas: No varían con el paso del tiempo, como los muebles.

• Cargas dinámicas: Varían con el tiempo, como el peso de la nieve sobre un tejado.

• Cargas accidentales: Como las provocadas por terremotos y fenómenos de alta intensidad

2.2// ¿Cómo se miden las fuerzas?

Para medir la fuerza, podemos emplear varios instrumentos. El más habitual es la balanza, pero en laboratorios es más usual emplear el dinamómetro. Este instrumento se usa para conocer la capacidad que tiene un muelle de alargarse de forma proporcional a la fuerza que se le aplica.

La masa suele medirse en kilogramos y la fuerza en newtons.

2.1// ¿Qué son las fuerzas?

Las fuerzas son magnitudes que se caracterizan por su valor, o intensidad, y por su dirección. Éstas producen efectos sobre los cuerpos , los cuáles pueden ser deformados o cambiar su estado de movimiento. Por ejemplo, una fuerza puede hacer que un objeto se mueve en el sentido en el que esta se aplica.