Estructuras resistentes

Transcripción

1 Estructuras resistentes

2 Qué es una estructura? Una estructura, es un conjunto de elementos, destinados a soportar los efectos de las fuerzas que actúan sobre él. La estructura impide así, que el cuerpo se rompa o deforme en exceso. Ver video

3 Funciones de las estructuras (COPIAR Las funciones más importantes en una estructura son: 1.- Soportar pesos. Las estructuras deben aguantar el peso de todo lo que se sitúa sobre ellas. En un edificio, los pilares y las vigas, resisten el peso de los suelos, techos, paredes, así como de las personas y los muebles. 2.- Resistir fuerzas externas: El impacto de las olas, las vibraciones del tráfico, la presión del viento, también actúan sobre las estructuras. Por ejemplo la pared de una presa, tiene que soportar la presión del agua contenida en el embalse. 3.- Proporcionar la forma: Las estructuras determinan la forma básica de la mayoría de los objetos, máquinas y construcciones. En una tienda de campaña, por ejemplo, las barras o tubos que se articulan entre si, le dan la forma característica. 4.- Servir de protección: Algunas estructuras envuelven a los objetos protegiendo y aislando su interior. Por ejemplo la carcasa de un ordenador. EN CUADERNO )

4 Clasificación de las estructuras Según el origen podemos distinguir: 1.-Estructuras naturales: Son aquellas disponibles en la Naturaleza, sin intervención de la mano del hombre 2.-Estructuras artificiales: Son aquellas creadas por el hombre:

5 Algunas estructuras famosas La Estatua de la Libertad Nueva York (Usa) El Tal Mahal India Tower Bridge Londres ( Inglaterra ) El Coliseum Roma ( Italia) Cristo Redentor Río de Janeiro ( Brasil) La Muralla China China La Torre de Pisa Pisa (Italia) Empire State Building Nueva York ( Usa) Las Pirámides de Egipto Egipto Casa de la ópera de Sídney Sídney (Australia)

6 FUERZAS Empuje del agua. Fuerza de la gravedad Presión de un gas, dentro de un recipiente. Peso de la nieve. Fuerza del viento. FUERZA: es todo aquello, capaz de deformar un cuerpo (efecto estático) o alterar su estado de movimiento o reposo (efecto dinámico). EFECTO ESTÁTICO EFECTO DINÁMICO

7 CARGAS Las fuerzas que actúan sobre una estructura se denominan CARGAS. CARGAS FIJAS O PERMANENTES No varían con el paso del tiempo, siempre afectan a la estructura de la misma forma. CARGAS VARIABLES Aparecen en algunas ocasiones y no tienen siempre el mismo valor. Qué cargas están actuando sobre la niña? El propio peso El peso del esqueleto El peso de los músculos El viento El peso de la mochila El peso de los órganos internos. El peso de la ropa y calzado

8 Esfuerzos en las estructuras La acción de las fuerzas sobre las estructuras, provoca efectos internos en ellas, denominadas ESFUERZOS. Existen 5 tipos de esfuerzos: 1.-TRACCIÓN Lo soportan aquellos elementos que tienden a ser alargados en su longitud. 2.-COMPRESIÓN Lo soportan aquellos elementos que tienden a ser aplastados. 3.-FLEXIÓN Se produce cuando los pesos o las cargas tienden a doblar las piezas. 4.-CORTADURA Se produce cuando las cargas tienden a desgarrar o cortar las piezas. 5.-TORSIÓN Lo experimentan aquellas piezas que tienden a ser retorcidas.

9 TRACCIÓN VOLVER El esfuerzo de tracción, se produce cuando sobre un determinado cuerpo actúan dos fuerzas iguales, en la misma dirección y sentido contrario que tienden a estirarlo. La cuerda sufre un esfuerzo de tracción. Las cuerdas de la guitarra sufren un esfuerzo de tracción. Las cadenas del columpio sufren un esfuerzo de tracción. La liana sufre un esfuerzo de tracción.

10 COMPRESIÓN VOLVER El esfuerzo de compresión, se produce cuando sobre un determinado cuerpo actúan dos fuerzas iguales, en la misma dirección y sentidos contrarios que tienden a aplastarlo o reducir su longitud. El pilar sufre un esfuerzo de compresión. El pie de la estufa sufre un esfuerzo de compresión. Las patas de la cama, sufren un esfuerzo de compresión. Las ruedas del coche sufren un esfuerzo de compresión.

11 FLEXIÓN VOLVER El esfuerzo de flexión, se produce cuando sobre un determinado cuerpo actúan fuerzas que tienden a doblar el material. En realidad es una combinación de esfuerzos de tracción y compresión. La barra de la que cuelgan los cubos, sufre un esfuerzo de flexión. La barra sobre la que camina el elefante sufre un esfuerzo de flexión. El peldaño de la escalera, sufre un esfuerzo de flexión. El asiento de la hamaca sufre un esfuerzo de flexión.

12 VOLVER CORTADURA El esfuerzo de CORTADURA O CIZALLA, se produce cuando las fuerzas que actúan sobre la pieza tienden a producir un desplazamiento por resbalamiento de una parte del cuerpo sobre la otra. Un ejemplo de este tipo de esfuerzo lo tenemos al cortar una hoja de papel con unas tijeras. Las fuerzas tienden a cortar la pieza por la sección más débil. El tubo, al ser cortado sufre un esfuerzo de cortadura. El tronco sufre un esfuerzo de cortadura. La punta de la que cuelga el cuadro, sufre un esfuerzo de cortadura.

13 VOLVER TORSIÓN Se dice que un cuerpo o una pieza está sometido a un esfuerzo de TORSIÓN, cuando las fuerzas que actúan sobre él tienden a retorcerlo. El tapón de la botella, al abrir ésta, sufre un esfuerzo de torsión. El pomo de la puerta sufre un esfuerzo de torsión. La llave, al manipular el candado, sufre un esfuerzo de torsión.

14 Ejemplos VOLVER TRACCIÓN COMPRESIÓN FLEXIÓN TRACCIÓN CORTADURA

15 Condiciones de las estructuras Para que una estructura funcione correctamente debe cumplir 3 condiciones: 1.-ESTABILIDAD Capacidad de mantenerse erguida y NO VOLCAR 2.- RESISTENCIA Capacidad de soportar esfuerzos sin ROMPERSE 3.- RIGIDEZ Capacidad de soportar esfuerzos sin DEFORMARSE

16 Asegurar la ESTABILIDAD video ESTABILIDAD Para que no se caiga Una de las condiciones que debe cumplir cualquier estructura es la de mantenerse en pie y no caer o volcar, como consecuencia de las fuerzas que actúen sobre ella. Es decir, ser ESTABLE Cómo mejorar la ESTABILIDAD de las estructuras: Ejercicio 1 Ejercicio Aumentar la superficie de la base 2.- Colocar bloques de hormigón 3.- Empotrar en el suelo 4.- Colocar cables o tirantes

17 Asegurar la RESISTENCIA RESISTENCIA Para que no se ROMPA Depende de: el material con el que se construye la estructura. la forma que tenga la estructura Cuál de las dos posiciones, presenta una mejor resistencia a la flexión? Aumentar el canto de una viga aumenta su resistencia, a pesar de utilizar la misma cantidad de material. Se denomina TENSIÓN DE ROTURA, a la máxima carga que es capaz de soportar una estructura, sin romperse.

18 Asegurar la RIGIDEZ RIGIDEZ Para que no se DEFORME Se consigue: soldando las uniones Dando la forma adecuada Haciendo triangulaciones Estructura NO rígida, se puede deformar Estructura RÍGIDA, no se deforma. arriostramiento TRIÁNGULOS La única figura geométrica que no se deforma aplicándole fuerzas en los lados, es el TRIÁNGULO. Esto ha servido para fabricar las estructuras triangulares. cercha

19 Clasificación de las estructuras artificiales 1.- MASIVAS Y ADINTELADAS 2.-ABOVEDADAS 3.-ENTRAMADAS 4.- TRIANGULADAS 5.- COLGANTES 6.- NEUMÁTICAS 7.- LAMINARES

20 1. Estructuras MASIVAS : Son estructuras muy pesadas y macizas, formadas por superficies muy anchas y resistentes, como los muros gruesos de algunos edificios o de los embalses, los techos de antiguas iglesias, las pirámides, las presas, las murallas, diques..

21 :2. Estructuras ABOVEDADAS Están formadas por piezas alargadas como barras, pilares, vigas que unidos entre si forman una especie de esqueleto o armazón. Estas a su vez pueden ser de tres tipos ARCO: Trabaja sometido a compresión. Fue utilizado ya por los romanos para la construcción de puentes. Este elemento ayuda a mejorar la resistencia de una estructura.

22 :3. Estructuras ENTRAMADAS Son las estructuras que se utilizan en nuestros edificios de bloques de pisos. forjado cimentación También se consideran estructuras entramadas:

23 4. Estructuras TRIANGULADAS Son estructuras de barras, normalmente metálicas o de madera, se caracterizan por la gran versatilidad y resistencia. Se caracterizan por la unión de barras formando triángulos. La única figura geométrica que no se deforma aplicándole fuerzas en los lados, es el TRIÁNGULO. Esto ha servido para fabricar las estructuras triangulares. CERCHA Estructura simple más estable Estructura inestable

24 : 5. Estructuras COLGANTES Basan su funcionamiento, en la utilización de cables, de los que cuelga la estructura. Estos cables reciben el nombre de tirantes, y cuando se pueden regular se llaman tensores. Los cables sólo resisten esfuerzos de tracción.

25 : 6. Estructuras NEUMÁTICAS Son inflables, ligeras y desmontables, por eso se utilizan en atracciones infantiles y hospitales de campaña, se pueden transportar e instalar muy rápidamente. El aire en el interior de la estructura se comprime y tracciona la superficie plástica, consiguiendo volúmenes envolventes.

26 : 7. Estructuras LAMINARES Son láminas finas de metal o plástico. Ofrecen gran resistencia debido a su curvatura. Se emplean en carcasas de todo tipo de objetos. Protegen el interior de los objetos.

27 Elementos de las estructuras La mayoría de las estructuras están constituidas por la unión de varios elementos, cada uno de estos elementos está diseñado para soportar un tipo de esfuerzos, de manera que el resultado final, sea una estructura resistente y estable. Los principales elementos que forman las estructuras y que ayudan a dar mayor rigidez a las mismas son: 1.- CIMIENTOS 2.- PILARES 3.- VIGAS 4.- ARCOS 5.- TIRANTES O TENSORES 6.- CERCHAS

28 1.- Cimientos Todas las estructuras necesitan apoyarse sobre una base resistente, y ésta está constituida por los cimientos, que normalmente se sitúa por debajo del nivel del suelo. Es el equivalente a las raíces de los árboles. Se suele utilizar como material el hormigón. Cimentación de una edificación

29 2.- Pilares Son elementos resistentes dispuestos en posición vertical, que soportan el peso de los elementos que se apoyan en ellos. Cuando presentan forma cilíndrica se denominan columnas. Son barras verticales, especialmente diseñadas para soportar esfuerzos de compresión.

30 3.- Vigas Son elementos resistentes, que colocados en posición horizontal, soportan la carga de la estructura y la transmiten hacia los pilares. Se colocan, por tanto sobre dos o más pilares. Son barras horizontales, especialmente diseñadas para soportar esfuerzos de flexión.

31 Perfiles: Pilares y Vigas 1.- SECCIÓNES MACIZAS 2.- SECCIÓNES HUECAS

32 4.- Arcos El arco es un elemento arquitectónico que se conoce desde la antigüedad, es capaz de mejorar la resistencia de ciertas estructuras horizontales. Es un elemento, en forma curva, que sirve para cubrir un hueco entre dos pilares y que soporta parte del peso de la estructura. KEYSTONE = Piedra angular, sin ella el arco se derrumbaría.

33 5.- Tirantes o Tensores Son cables o barras de acero que soportan esfuerzos de tracción. Sirven para aumentar la resistencia y estabilidad de las estructuras. Los tensores o tirantes pueden colocarse en múltiples posiciones, según las necesidades de o esfuerzos que sufran las estructuras.

34 6.- Cerchas CERCHA Unión de elementos resistentes que adoptan una disposición de celdillas triangulares. Estructura simple más estable Estructura inestable

35 Tipos de estructuras.más ejemplos Si tenemos en cuenta los elementos con los que están construidas y la manera en la que intervienen podemos diferenciar entre: ESTRUCTURAS ESTRUCTURAS COLGADAS LAMINARES O DE CARCASA ESTRUCTURAS MASIVAS: ESTRUCTURAS NEUMÁTICAS ESTRUCTURAS ENTRAMADAS ESTRUCTURAS ABOVEDADAS ESTRUCTURAS TRIANGULADAS

36 Realiza el siguiente ejercicio, y completa con el tipo de estructura Ejercicio

37 Materiales de las estructuras) Los más usados a lo largo de la historia son: PREHISTORIA PREHISTORIA MADERAS Y PIEDRAS ROMA EGIPTO ROMA EDAD MEDIA PIEDRA, MADERA Y ARGAMASA PIEDRA, MADERA, ARGAMASA Y LADRILLO PIEDRA, MADERA Y LADRILLOS EGIPTO. REVOLUCIÓN INDUSTRIAL ACERO ACTUALIDAD ACERO Y HORMIGÓN REVOLUCIÓN INDUSTRIAL EDAD MEDIA ACTUALIDAD ARGAMASA = Mezcla de cal, arena y agua. Se usa para unir piezas o ladrillos en obras de albañilería. LADRILLO = Masa de arcilla cocida con forma de prisma rectangular empleada en la construcción. ACERO = Aleación metálica de cobre y acero. HORMIGÓN= Mezcla compuesta de piedras menudas, cemento y arena que se emplea en la construcción por su gran dureza y resistencia: CEMENTO = Mezcla de arcilla molida y grava en polvo que, en contacto con el agua, se solidifica y endurece. Se utiliza como adherente y aglutinante en la construcción.

38 Según el origen NATURALES ARTIFICIALES RESUMEN DEL TEMA Tipos de estructuras Según los elementos constituyentes MASIVAS ABOVEDADAS ENTRAMADAS TRIANGULADAS COLGANTES NEUMÁTICAS LAMINARES Funciones de las estructuras Soportar pesos Soportar fuerzas externas Dar la forma Servir de protección TRACCIÓN Tipos de esfuerzos COMPRESIÓN FLEXIÓN CORTADURA TORSIÓN Características básicas que ha de cumplir una estructura RESITENCIA RIGIDEZ ESTABILIDAD Que no se rompa Que no se deforme Que no se caiga

39 RESUMEN DEL TEMA Cómo se puede mejorar la estabilidad de una estructura Aumentando la superficie de apoyo Colocando cables o tirantes Colocando bloques de hormigón Empotrando en el suelo CIMIENTOS Elementos de una estructura PILARES VIGAS ARCOS TIRANTES O TENSORES CERCHAS

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