Estructuras.

   Son conjuntos de elementos unidos entre sí y colocados de tal forma que permanecen sin deformarse ni desplomarse soportando las fuerzas o pesos para los que han sido proyectadas.

   Los diferentes elementos de las estructuras trabajan conjuntamente. Cada uno cumple una función determinada y  transmiten las fuerzas a los puntos donde se apoyan.

  Todos los cuerpos poseen una estructura que les permite mantener su forma y no deformarse o romperse por la acción de las fuerzas que actúan sobre ellos.

 Tipos de estructuras.

  a) Las estructuras naturales son creadas sin la intervención humana. Por ejemplo el caparazón de una tortuga, el esqueleto humano y el tronco de un árbol.

   b) Las  estructuras   artificiales  son  las  creadas  por  el  ser humano.  Por ejemplo un edificio, una silla y un puente.

 

 Cargas de una estructura.

   Las cargas son fuerzas que actúan sobre una estructura. Hay dos tipos principalmente:

a) Cargas fijas o permanentes: Afectan siempre de la misma manera a la estructura, no varían con el paso del tiempo. Por ejemplo el peso propio de la estructura, es decir el peso de los materiales de los que está constituida la estructura. Otro ejemplo es el peso de los objetos que siempre están sobre la estructura.

b) Cargas variables: Varían con el paso del tiempo o solo aparecen en ocasiones y no tienen el mismo valor. Por ejemplo la fuerza del viento, el peso de la nieve y el peso de los vehículos sobre un puente.

   Las  cargas afectan a  la  estructura  de  diferente manera, pues  depende del tipo de estructura, del material del que está construida, de la intensidad de la carga, de la dirección de la misma y del punto de aplicación.

Esfuerzos. 

   Como consecuencia de aplicar cargas a los cuerpos aparecen en los mismos tensiones internas. A estas tensiones se las denomina esfuerzos. 

  Los esfuerzos pueden provocar deformaciones o roturas de los cuerpos y en las estructuras si la forma o los materiales que la constituyen no son los adecuados.

Tipos de esfuerzos.

Condiciones que deben tener las estructuras.

a) Estabilidad: Las estructuras deben mantenerse erguidas y no volcar. Para conseguir la estabilidad en una estructura, su centro de gravedad debe estar lo más centrado posible respecto a su base y cercano al suelo.

   La estabilidad en un cuerpo o estructura se puede conseguir añadiendo masa a su base, atirantándolo o empotrando la parte inferior del mismo en el suelo.

b) Rigidez: Las estructuras cuando reciben una fuerza se deforman, pero esta deformación no debe ser excesiva pues impediría a la estructura cumplir su función.

    Para   conseguir  la  rigidez   en  una  estructura  se  pueden  soldar  sus  uniones,  hacer triangulaciones con sus barras y  dar una forma apropiada a la estructura. Por ejemplo en las vigas al aumentar el canto conseguiremos mayor rigidez y en los pilares al aumentar su ancho se aumentará su rigidez. 

    La deformación de una viga sometida al esfuerzo de flexión se llama flecha.

c) Resistencia: Es la capacidad de una estructura de soportar las tensiones a las que está sometida sin romperse. La resistencia depende directamente de la forma de la estructura y del material con el que se haya construido.

   Las  estructuras deben ser lo más ligeras posible con el objetivo de disminuir la carga fija (Peso propio) y ahorrar material.

Tipos de estructuras artificiales.

a) Masivas  y  adinteladas.

   Las primeras estructuras que construyó el ser humano fueron las masivas. Estas estructuras se consiguen amontonando materiales y también colocando grandes bloques de piedras apilados unos sobre otros. Estas estructuras apenas tienen huecos. Un ejemplo de estas estructuras son las pirámides.

Dintel: Barra horizontal que se coloca sobre dos soportes verticales con el fin de poder dejar un hueco. P.e. Una puerta, una ventana.

   Las estructuras adinteladas son las que utilizan un dintel para dejar espacios libres o abrir huecos para ventanas. Este tipo de estructuras se pueden observar en los templos griegos.

b) Abovedadas. 

    Las estructuras abovedadas son las que emplean las bóvedas para su construcción. Se pueden observar en la mayoría de los edificios religiosos antiguos.

Bóveda:  Es un elemento constructivo con forma curva. Hay de diferentes tipos según el tipo de arco empleado para su construcción.

Cúpula: (También conocida como «domo») es un elemento arquitectónico que se utiliza para cubrir un espacio mediante arcos de perfil semicircular, parabólico u ovoidal, rotados respecto de un punto central de de simetría.

c) Entramadas.

   Se conoce como estructuras entramadas, a las estructuras que se utilizan en los edificios modernos, p. e. de viviendas, oficinas, aparcamientos. Están constituidas por barras de hormigón y/o acero unidas de manera rígida formando un emparrillado (cuadrícula). Cada parte de la estructura tiene un cometido diferente.

d) Trianguladas.

   Son estructuras de barras normalmente metálicas o de madera que forman triángulos. Se utilizan en cubiertas de grandes luces, aunque también pueden aplicarse en estructuras verticales. Son muy ligeras y presentan gran resistencia y rigidez debido al empleo de los triángulos (Figura indeformable).

Cerchas: Estas estructuras forman un triángulo principal en el exterior y en cuyo interior se forman otros triángulos más pequeños. Se emplean principalmente en cubiertas, especialmente en lugares donde llueve mucho.

Vigas trianguladas: Estas vigas mantienen la misma altura en su longitud, pero también en su interior se forman triángulos. Se pueden emplear en cubiertas pero generalmente se utilizan para puentes.

e) Colgantes.

   Estas estructuras colgantes consisten en una superficie horizontal p. e. Una carretera que en vez de estar apoyada sobre pilares o arcos, se sujeta mediante cables o piezas atirantadas. Una de sus variantes más conocidas es la que tiene una catenaria formada por numerosos cables de acero, de la que se suspende la pasarela del puente mediante tirantes verticales. La catenaria cuelga de dos torres de suficiente altura, encargadas de llevar las cargas al suelo. Otra variante de las estructuras colgantes es la atirantada, en la que los cables están estirados. 

f) Laminares.

   Son estructuras formadas por láminas  finas de diferentes materiales, por ejemplo de metal o plástico. Estas láminas se pueden moldear y curvar consiguiendo así diferentes formas. Se utilizan para carcasas de objetos. 

g) Neumáticas. 

   Son las estructuras que contienen aire comprimido en su interior, son ligeras y desmontables. Se utilizan en atracciones infantiles o mobiliario hinchable, entre otras utilizaciones.

h) Geodésicas.

   Con este tipo de estructuras se cubren grandes luces y se pueden crear formas curvas. Se combinan dos tipos de estructuras, las triangulares y las abovedadas. Las barras  al unirse forman los nudos.

Apuntes Estructuras