¿ QUÉ ES UNA ESTRUCTURA?
"Una estructura es un conjunto de elementos unidos entre si, con la misión de soportar las fuerzas que actúan sobre ellos."
Fuerza: es todo aquello capaz de deformar un cuerpos (efecto estático) o de modificar su estado de reposo o movimiento (efecto dinámico). Las fuerzas que actúan sobre una estructura se llaman Cargas.
Las fuerzas se representan con una flecha (vector), donde la longitud del vector es la intensidad de la fuerza, la flecha la dirección y el principio del vector es el punto donde se aplica la fuerza.
Tipos de Cargas en las
Estructuras
- Cargas Fijas: las que no varían sobre la estructura. Siempre tienen
el mismo valor. Por ejemplo el propio peso de la estructura y el de los
cuerpos que siempre están en la estructura.
- Cargas Variables: las que pueden variar sobre la estructura con el
paso del tiempo. Ejemplos: la fuerza del aire, el peso de la gente, la
nieve, etc.
Esfuerzos en las Estructuras
Un esfuerzo es la fuerza interna que experimentan los elementos de una estructura cuando son sometidos a fuerzas externas. (Los elementos de una estructura deben soportar estos esfuerzos sin romperse ni deformarse.)
EJEMPLO: Cuando te tiras de un dedo de la mano hacia fuera (fuerza externa), notas una tensión en su interior que te causa cierta molestia. Pues bien los elementos de una estructura (una viga por ejemplo), cuando están sometidos a una fuerza externa, también soportan en su interior unas tensiones internas o esfuerzos que no somos capaces de verlos, pero están ahí, al igual que las del dedo de la mano. A estas tensiones internas es a lo que se le llama esfuerzos.
Hay 5 tipos de esfuerzos diferentes.
- Esfuerzo de Tracción: Un elemento está sometido a un esfuerzo de
tracción, cuando las fuerzas que actúan sobre él, tienden a estirarlo. Un
ejemplo sería el cable de una grúa. Ojo tiende a estirarlo, pero un una
estructura no debe conseguirlo nunca, por lo menos de forma visual (que se
vea a simple vista). Esto debe pasar para todos los esfuerzos explicados a
continuación.
- Esfuerzo de Compresión: Un elemento está sometido a un esfuerzo de
compresión, cuando las fuerzas que actúan sobre él, tienden a comprimirlo
(juntarlo). Ejemplo las patas de una silla.
- Esfuerzo de Flexión : Un elemento está sometido a un esfuerzo de
flexión, cuando las fuerzas que actúan sobre él, tienden a curvarlo. Un
ejemplo es la tabla de una mesa.
Estos 3 tipos de esfuerzos son lo principales, pero hay más.
- Esfuerzo de Torsión: Un elemento
está sometido a un esfuerzo de torsión, cuando las fuerzas que actúan sobre
él, tienden a retorcerlo. Ejemplo: una llave abriendo una cerradura.
- Esfuerzo de Cortadura: Un elemento
está sometido a un esfuerzo de cortadura, cuando las fuerzas que actúan
sobre él, tienden a cortarlo o rasgarlo. Ejemplo: trampolín de una piscina
en la parte de su unión con la torre.
Veamos todos los ejemplos en una estructura para un columpio:
Cuando queremos construir una estructura, esta, tiene que cumplir
unas condiciones. Las 4 siguientes son obligatorias en todas las
estructuras.
Condiciones de las Estructuras
1ª) que sea rígida: es decir que no se
deforme o se deforma dentro de unos límites. Para conseguirlo se hace
triangulando, es decir con forma de triangulo o con sus partes en forma de
triangulo.
2ª) que sea estable: es decir que no vuelque cuando está sometida a fuerzas externas. Se puede conseguir haciendo más ancha la base, o colocando tirantes.
3ª) debe ser resistente: es decir que cada elemento de la estructura sea capaz de soportar el esfuerzo al que se va a ver sometido. El tamaño y la forma de cada elemento es lo que hará que soporten los esfuerzos.
4º) debe ser los más ligera posible: así ahorraremos en material, tendrá menos cargas fijas y será más barata. Hay elementos que solo cambiando su forma son más ligeros y aguantan incluso más peso.
La forma de las vigas se llama perfil. Aquí tienes algunos ejemplos de los perfiles de vigas más comunes:
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