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lunes, 11 de abril de 2016

Tecnología 2º ESO Tema 5.- Estructuras

ÍNDICE TEMA 5.- ESTRUCTURAS

1.- Introducción. 
   1.1.- Definición de estructura
   1.2.-Materiales y estructuras.
   1.3.-Funciones de una estructura
   1.4.-Clasificación de las estructuras
2.- Cargas y Tipos de esfuerzos
   2.1.- Tracción
   2.2.- Compresión
   2.3.- Flexión
   2.4.- Torsión
   2.5.- Cizalla o cortadura
3.- Propiedades básicas de las estructuras
   3.1.- Resistencia
   3.2.- Rigidez
   3.3.- Estabilidad
   3.4.- Centro de gravedad
4.- Elementos de una estructura
   4.1.- Cimientos
   4.2.- Cimentación
   4.3.- Pilares
   4.4.- Columnas
   4.5.- Vigas
   4.6.- Viguetas
   4.7.- Zapatas
   4.8.- Dintel
   4.9.- Tirantes
   4.10.- Arco
   4.11.- Bóveda
   4.12.- Cúpula
   4.13.- Contrafuerte
   4.14.- Arco arbotante
   4.15.- Perfiles
5.- Tipos de estructuras artificiales
   5.1.- Estructuras masivas y adinteladas
   5.2.- Estructuras abovedadas
   5.3.- Estructuras entramadas
   5.4.- Estructuras trianguladas
   5.5.- Estructuras colgantes
   5.6.- Estructuras laminares
6.- Ejercicios y actividades

1.- INTRODUCCIÓN
     Una de las ramas de la Ingeniería más apasionantes es el cálculo de estructuras. Calcular la resistencia máxima de una estructura utilizando la menor cantidad de material es un reto. Los puentes con estructura triangulada es un ejemplo de ello.

Definición de fuerza: Una fuerza es todo aquello capaz de deformar un cuerpo o de modificar su estado de movimiento o reposo.
Definición de estructura: Una estructura es el conjunto de elementos unidos entre sí, capaces de soportar fuerzas externas y transmitirlas a los puntos de apoyo, que permiten, mantener su tamaño y forma (sin deformarse en exceso) y cuyo fin es ser resistente y estable.
   Esas fuerzas externas que actúan sobre una estructura se llaman "cargas". Las cargas pueden ser:
- El peso propio de la estructura
- El peso de los elementos que se colocan sobre ella (ladrillos, tejas, baldosas, muebles, etc.)
- La fuerza del viento que empuja a la estructura desde diferentes ángulos.
- El peso de la nieve que se acumula en los tejados y en las cubiertas, etc.

Por consiguiente, las funciones de una estructura son:
Soportar pesos: el peso de los elementos sobre la estructura, y el peso mismo del objeto y de la propia estructura). (Ej: los pilares de un puente, la estructura de un edificio...)
Resistir fuerzas externas: (Ej: la pared de una presa o dique soporta la fuerza del agua contenida...).
Mantener la forma: evitar las deformaciones en exceso, que pueden llevar a la rotura, las estructuras
deben de ser capaces de soportar pesos y resistir fuerzas sin llegar a deformarse (Ej: los tirantes de un
puente....).
Servir de protección: (el chasis de un automóvil protege a los pasajeros, la carcasa de un móvil protege los elementos electrónicos de su interior....).

Las estructuras suelen clasificarse atendiendo a su origen en:
Estructuras naturales: tanto de origen animal (nidos de aves, presas de los castores, colonias de corales, colmenas y avisperos, túneles de los topos, ratones, huevos de aves, caparazones....); vegetal (troncos, ramas de árboles y arbustos, tallos de plantas....); y geológico (cuevas, montañas.....)

Estructuras artificiales: creadas por el hombre: puentes, barcos, edificios, torres, carcasas... Estudiaremos éstas en un apartado posterior, ya que antes deberemos conocer algunos elementos arquitectónicos que nos faciliten su estudio.

2.-CARGAS Y TIPOS DE ESFUERZOS EN LAS ESTRUCTURAS

Las fuerzas externas que actúan sobre una estructura se denominan cargas.
Las cargas que soportan las estructuras generan fuerzas internas en la propia estructura (tensiones), que tienden a deformarlas y/o romperlas. A estas fuerzas internas deformantes producidas por las cargas se las llaman  esfuerzos.
Se denomina esfuerzo a la tensión interna que experimentan todos los cuerpos sometidos a la
acción de una o varias fuerzas.
Los tipos de esfuerzo más importantes, vistos en el tema de los materiales son: tracción, compresión, flexión, torsión, y cizalla. Vamos a repasarlos:





3.-PROPIEDADES BÁSICAS DE LAS ESTRUCTURAS

Para que una estructura realice correctamente sus funciones ha de ser:
- Resistente (soportar las tensiones a las que se ve sometida sin romperse). La resistencia de la estructura depende de la forma de dicha estructura, del tipo (acero, hormigón, madera, papel...) y de la cantidad de material.
- Estable (mantenerse en su posición original sin desmoronarse o caerse al verse sometida a esfuerzos.....). La estabilidad está relacionada claramente con el centro de gravedad (o punto en el que podemos representar todo el peso del objeto).

- Rígida (no se deforme ante los esfuerzos a los que se ve sometida). La forma de una estructura está íntimamente relacionada con la rigidez. Así cuanto más canto tenga una viga mayor será su rigidez. Para aumentar la rigidez de la estructura se puede recurrir a una técnica denominada triangulación.

4.-ELEMENTOS DE UNA ESTRUCTURA

Existen una serie de elementos que forman parte de la mayoría de las estructuras y que son los encargados de darle la suficiente resistencia. Los principales son:

- Cimientos: es el elemento encargado de soportar y repartir en el suelo todo el peso de la estructura,
impidiendo que ésta sufra movimientos importantes.

-Cimentación: es el conjunto de elementos estructurales cuya misión es transmitir las cargas de la edificación al suelo.


-Pilares: es un elemento estructural en forma de barra que se apoya verticalmente, cuya función es la de soportar el peso de otras partes de la estructura y transmitirla a la cimentación. Los pilares, a diferencia de la columna, tienen sección poligonal (cuadrada, rectangular…).

-Columnas: Pilar de sección ,mas o menos circular.

- Vigas: elemento estructural en forma de barra que se coloca generalmente de forma horizontal y se apoya sobre pilares o columnas. Sirve para formar la base de suelos, forjados, techos, cubiertas, etc.
Una viga es un elemento de una estructura diseñada para soportar fuerzas. Para soportar estas fuerzas la viga debe estar en equilibrio, es decir que no se rompa por las fuerzas y que no se mueva o gire (momentos).

- Vigueta: elemento estructural en forma de barra, que se coloca horizontalmente y se apoya sobre las vigas. La diferencia con las vigas es que las vigas se apoyan en pilares o columnas y las viguetas suelen ser más pequeñas y se apoyan sobre las vigas. Sirven para rellenar los huecos de un forjado (suelo o techo) y permitir la colo cación de las bovedillas.
 


Aquí tenéis el enlace al tema 5 completo en formato pdf.

Aquí tenéis un enlace a una presentación del tema 5 en SlydePlayer.





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