TECNOFLAVIO : UNIDAD 5. ESTRUCTURAS

ÍNDICE

1. ¿QUÉ ES UNA ESTRUCTURA?
1.1. TIPOS DE ESTRUCTURAS SEGÚN SU ORIGEN.
1.2. ¿QUÉ FUNCIÓN PUEDE TENER UNA ESTRUCTURA?

2. TIPOS DE ESTRUCTURAS ARTIFICIALES.

Estructura entramada

3. FUERZAS, CARGAS Y TIPOS DE ESFUERZOS.

4. PROPIEDADES DE LAS ESTRUCTURAS.
4.1. ESTABILIDAD.
4.2.RESISTENCIA.
4.3.RIGIDEZ.

5. ELEMENTOS DE UNA ESTRUCTURA: ESFUERZOS QUE SOPORTAN.

A CONTINUACIÓN OS DEJO LA RELACIÓN DE ACTIVIDADES NECESARIA PARA EL DESARROLLO DE ESTA UNIDAD.

Relación de actividades de la unidad 5. Estructuras.

1. ¿QUÉ ES UNA ESTRUCTURA? TIPOS DE ESTRUCTURAS.

Estructura colgante (puente colgante)

DEFINICIÓN: Una estructura es un conjunto de elementos unidos entre sí que soportan cargas (también su propio peso) y las distribuyen hasta sus apoyos sin romperse, deformarse ni volcarse.

1.1. TIPOS DE ESTRUCTURAS SEGÚN SU ORIGEN.
Según su origen podemos tener estructuras naturales y estructuras artificiales:

Estructuras naturales: son aquellas que nos facilita la naturaleza. Pueden ser de origen animal (nidos de aves, presas de los castores, huevos de aves, caparazones....); de origen vegetal (troncos, ramas de árboles, tallos de plantas....); y de origen geológico (cuevas, montañas.....)

Estructuras artificiales: son aquellas que han sido construidas por el ser humano, por ejemplo, una casa, una iglesia, un coche, un puente, ...

1.2. ¿QUÉ FUNCIÓN PUEDE TENER UNA ESTRUCTURA?
Las estructuras pueden tener muchas funciones, pero las principales son:

Proteger un contenido o parte delicada de un objeto, como la carcasa de un PC.
Soportar pesos además del suyo propio, como los libros de una estantería.
Resistir las fuerzas externas (distintas de su propio peso), como el viento o un golpe.
Mantener su forma sin romperse o deformarse, como el chasis de un coche.

2. TIPOS DE ESTRUCTURAS ARTIFICIALES.

Las estructuras artificiales son aquellas que han sido construidas por el ser humano. En este apartado vamos a estudiar los siguientes tipos:

Estructuras masivas: pirámides egipcias, templos griegos, dólmenes, ...
Estructuras abovedadas: catedrales, acueductos, túneles, mezquitas...
Estructuras entramadas: casas, bloques de pisos,...
Estructuras trianguladas: grúas, norias, torres de alta tensión, ...
Estructuras colgantes: puente colgante o atirantado, cubiertas de pabellones,...
Estructuras laminares: chasis de un coche, carcasa de un ordenador,...
Estructuras de membrana: carpas de los circos, pabellones de exposiciones, ...
Estructuras neumáticas: embarcaciones neumáticas, atracciones infantiles, ....

A continuación os dejo un esquema - resumen con los cinco primeros y más importantes tipos de estructuras. Debéis saber de cada tipo de estructura tres aspectos:
↦ Breve descripción de la estructura.
↦ Elementos de la estructura:
↦ Varios ejemplos reales.

3. FUERZAS, CARGAS Y TIPOS DE ESFUERZOS.

FUERZA: es todo aquello capaz de deformar o presionar un cuerpo (efecto estático) o de modificar su estado de reposo o movimiento (efecto dinámico). Las fuerzas se representan mediante flechas y tienen cuatro componentes: módulo (valor numérico), dirección, sentido y punto de aplicación.

CARGA: son las fuerzas que actúan sobre una estructura.

↦ Cargas Fijas: las que no varían sobre la estructura. Siempre tienen el mismo valor.
Por ejemplo el propio peso de 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.

TIPOS DE ESFUERZOS:

Un esfuerzo es la fuerza interna que experimentan los elementos de una estructura cuando son sometidos a cargas externas. Los elementos de una estructura deben soportar estos esfuerzos sin romperse ni deformarse, por este motivo, normalmente los esfuerzos no son apreciables a simple vista (ejemplo: cuando coges un maletín con tu mano notas internamente su peso, pero tu brazo que sufre el esfuerzo de tracción no se estira o alarga)

Hay 5 tipos de esfuerzos principales que soportan las estructuras:
↦ Esfuerzo de Tracción: Un elemento está sometido a tracción, cuando las fuerzas que actúan sobre él, tienden a estirarlo (alargarlo). Ejemplo: el cable de una grúa.

↦ Esfuerzo de Compresión: Un elemento está sometido a un esfuerzo de compresión, cuando las fuerzas que actúan sobre él, tienden a comprimirlo (acortarlo). 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 doblarlo. Ejemplo: la tabla de una mesa.

↦ Esfuerzo de Cizalla: Un elemento está sometido a un esfuerzo de cizalla, cuando las fuerzas que actúan sobre él, tienden a cortarlo. Ejemplo: trampolín de una piscina en la parte de su unión con la torre.

↦ 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.

A continuación os dejo una presentación y un vídeo para que os ayuden a entender los tipos de esfuerzos que soportan las estructuras:

Presentación para aclarar con ejemplos reales los tipos de esfuerzos.

Vídeo que muestra el efecto que provoca cada tipo de esfuerzo en un elemento básico de una estructura.

⇨ Estudio de los esfuerzos que soportan los puentes colgantes.

4. PROPIEDADES DE LAS ESTRUCTURAS.

Para que una estructura realice correctamente sus funciones debe ser resistente a la carga que soporta, rígida (no se deforme) y estable (no se vuelque).

4.1. ESTABILIDAD.
Una estructura es estable cuando soporta los esfuerzos manteniendo su posición, es decir, no se vuelca ni se desplaza.

4.2.RESISTENCIA.
Una estructura es resistente cuando soporta los esfuerzos sin romperse. La resistencia
depende de la forma, la cantidad y el tipo de material utilizado en su fabricación.

4.3.RIGIDEZ.
Una estructura es rígida cuando soporta los esfuerzos manteniendo sin deformarse.

Para aumentar la rigidez de una estructura se utiliza la técnica de la triangulación, que consiste en convertir en triángulos otras estructuras deformables como el cuadrado.

A continuación os dejo unos apuntes para el desarrollo de este punto en nuestra unidad, podéis hacer un esquema - resumen y contestar a las preguntas de la relación de actividades:

Apuntes para el desarrollo del punto 4. Propiedades de las estructuras.

5. ELEMENTOS DE UNA ESTRUCTURA: ESFUERZOS QUE SOPORTAN.
Los principales elementos de una estructura son los siguientes:

Pilares, que soportan el esfuerzo de compresión.
Vigas, que soportan el esfuerzo de flexión y cizalla en los puntos donde se apoya.
Tirantes, que soportan el esfuerzo de tracción.
Arcos, que transforma el esfuerzo de flexión (piedra clave o angular) y soporta compresión.
Cimientos, que soportan el esfuerzo de compresión.
Dintel, que soportan el esfuerzo de flexión y cizalla en los puntos donde se apoya.

A continuación os dejo unos apuntes para el desarrollo de este punto en nuestra unidad, podéis hacer un esquema - resumen y contestar a las preguntas de la relación de actividades: