Estructuras

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Apuntes de Estructuras para 1º de la E. S. O. Para la materia de Tecnología

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Estructuras

  1. 1. ESTRUCTURAS
  2. 2. ESTRUCTURAS <ul><li>ESTRUCTURA: </li></ul><ul><li>Es el conjunto de elementos de un cuerpo destinados a soportar los efectos de las fuerzas que actúan sobre él. La estructura impide, así, que el cuerpo se rompa o se deforme en exceso. </li></ul><ul><li>Todo objeto tiene que tener una estructura que soporte las fuerzas. </li></ul>
  3. 3. ESTRUCTURAS <ul><li>Existen dos tipos de estructuras: </li></ul><ul><li>Estructuras Naturales. </li></ul><ul><li>Estructuras Artificiales. </li></ul>
  4. 4. ESTRUCTURAS <ul><li>ESTRUCTURAS NATURALES . </li></ul><ul><li>La naturaleza ofrece muchas estructuras elaboradas sin la intervención del ser humano . </li></ul>
  5. 5. ESTRUCTURAS
  6. 6. ESTRUCTURAS <ul><li>ESTRUCTURAS ARTIFICIALES. </li></ul><ul><li>Estas estructuras, al contrario de las naturales, son creadas con la intervención del ser humano. </li></ul><ul><li>Éstas tienen formas diferentes, atendiendo a su función y su tipo de fuerza que actúen sobre ellas. </li></ul>
  7. 7. ESTRUCTURAS <ul><li>Algunos ejemplos de estructuras artificiales son: </li></ul>
  8. 8. ESTRUCTURAS
  9. 9. ESTRUCTURAS <ul><li>A su vez, las estructuras pueden ser internas . Y normalmente se les llama esqueletos. </li></ul>
  10. 10. ESTRUCTURAS <ul><li>O pueden ser externas . En este caso se llamarán, si son naturales, conchas, caracolas y caparazones, y si son artificiales carcasas. </li></ul>
  11. 11. ESTRUCTURAS <ul><li>Las estructuras artificiales están formadas por elementos simples, que en conjunto, proporcionan al diseño la resistencia y rigidez que necesita para soportar todas las cargas a la que está sometida. </li></ul><ul><li>Los elementos simples de una estructura son aquellos tramos de la misma en la que se puede subdividir. </li></ul>
  12. 12. ESTRUCTURAS <ul><li>Los elementos simples a su vez pueden estar formados por uno o por varios de los llamados perfiles. </li></ul><ul><li>Un perfil es toda forma comercial en las que se suelen suministrar los materiales para la construcción de las estructuras. </li></ul>
  13. 13. ESTRUCTURAS <ul><li>Tipos de perfiles: </li></ul>
  14. 14. FUERZAS <ul><li>Fuerza . </li></ul><ul><li>Todo aquello capaz de deformar un cuerpo (efecto estático) y de alterar su estado de movimiento y reposo (efecto dinámico). </li></ul><ul><li>En la naturaleza hay muchos tipos de fuerzas y algunas son: </li></ul>
  15. 15. FUERZAS <ul><li>FUERZA GRAVITATORIA: Está nos atrae a la Tierra y origina el peso. </li></ul>
  16. 16. FUERZAS <ul><li>FUERZA ELECTROMAGNÉTICA: Corresponde a la fuerza de interacción de todos los cuerpos eléctricamente cargados (repulsión o atracción). </li></ul><ul><li>Cuando un conductor eléctrico por el que pasa una corriente eléctrica está sometido a un campo magnético, se observa sobre el una fuerza que es perpendicular a la corriente que circula y al propio campo magnético. </li></ul>
  17. 17. FUERZAS <ul><li>FUERZA NUCLEAR FUERTE: </li></ul><ul><li>Mantiene unidos los componentes de los núcleos atómicos. Es más intensa que la fuerza electromagnética. Los neutrones no poseen carga eléctrica pero están sometidos a la fuerza nuclear fuerte. </li></ul>
  18. 18. CARGAS Y ESFUERZOS <ul><li>CARGA: </li></ul><ul><li>Son las fuerzas que actúan sobre una estructura. </li></ul><ul><li>Existen dos tipos de cargas: </li></ul><ul><li>CARGAS FIJAS O PERMANENTES : </li></ul><ul><li>No varían con el paso del tiempo; siempre afectan a la estructura de la misma manera. Ejemplo el peso. </li></ul>
  19. 19. CARGAS Y ESFUERZOS <ul><li>CARGAS VARIABLES: </li></ul><ul><li>Son aquellas cargas que aparecen o cambian de valor a lo largo del tiempo. Como ejemplo la lluvia, el viento, la nieve, etc… </li></ul>
  20. 20. CARGAS Y ESFUERZOS <ul><li>La manera en que las cargas afectan a la estructura depende de varios factores. Los más importantes son la dirección, la intensidad y el punto de aplicación de las fuerzas, así como la forma de la estructura. </li></ul>
  21. 21. CARGAS Y ESFUERZOS <ul><li>ESFUERZO: </li></ul><ul><li>Se define como la tensión interna (efecto de las cargas sobre los cuerpos) que experimentan todos los cuerpos sometidos a la acción de una o varias fuerzas. </li></ul><ul><li>Ésta tensión varía con la intensidad de la fuerza y su dirección y con la forma del objeto que la soporta. </li></ul>
  22. 22. CARGAS Y ESFUERZOS <ul><li>Todos los esfuerzos provocan ligeras deformaciones en los cuerpos, aunque muchas veces son imperceptibles. </li></ul><ul><li>Los tipos de esfuerzos más comunes son: </li></ul>
  23. 23. CARGAS Y ESFUERZOS <ul><li>ESFUERZO DE TRACCIÓN: </li></ul><ul><li> Este esfuerzo consiste en aplicar dos fuerzas iguales, en la misma dirección y de sentido saliente, de tal forma que el cuerpo tiende a alargarse. </li></ul>
  24. 24. CARGAS Y ESFUERZOS
  25. 25. CARGAS Y ESFUERZOS <ul><li>ESFUERZO DE COMPRESIÓN : </li></ul><ul><li>Este esfuerzo consiste en aplicar dos fuerzas iguales, en la misma dirección y de sentido entrante, de tal forma que el cuerpo tiende a deformarse comprimiéndose. </li></ul>
  26. 26. CARGAS Y ESFUERZOS
  27. 27. CARGAS Y ESFUERZOS <ul><li>ESFUERZO DE FLEXIÓN: </li></ul><ul><li>Este esfuerzo se compone de tres fuerzas. Dos están separadas, una de la otra cierta distancia, con la misma dirección y sentido, y de una tercera situada entre las dos anteriores, de la misma dirección y de sentido contrario a las fuerzas anteriormente descriptas </li></ul>
  28. 28. CARGAS Y ESFUERZOS
  29. 29. CARGAS Y ESFUERZOS <ul><li>ESFUERZO DE TORSIÓN : </li></ul><ul><li>En este esfuerzo las fuerzas tratan de retorcer el elemento sobre el que actúan. Son dos fuerzas iguales pero de sentidos opuestos. </li></ul>
  30. 30. CARGAS Y ESFUERZOS
  31. 31. CARGAS Y ESFUERZOS <ul><li>ESFUERZO DE CIZALLADURA O CORTANTE : </li></ul><ul><li>En este tipo de esfuerzo actúan dos fuerzas iguales y de sentido contrario, muy próximas entre si, con el objetivo de romper el cuerpo en dos partes. Se produce al apoyar un objeto en el canto de una mesa y golpearlo cerca del mismo. Cuando actúa los filos de una tijera. </li></ul>
  32. 32. CARGAS Y ESFUERZOS
  33. 33. CARGAS Y ESFUERZOS <ul><li>Esfuerzo de pandeo: </li></ul><ul><li>Es un tipo de esfuerzo propio de aquellos objetos que son muy delgados y muy largos. Es una mezcla entre el esfuerzo de compresión y el esfuerzo de flexión. Consiste en que el objeto que es muy delgado y muy largo se comprime, se comba como si estuviera sometido a un esfuerzo de flexión. </li></ul>
  34. 34. CARGAS Y ESFUERZOS
  35. 35. CONDICIONES DE LAS ESTRUCTURAS <ul><li>Para que una estructura funcione bien necesita cumplir tres funciones: </li></ul><ul><li> ESTABILIDAD </li></ul><ul><li> RESISTENCIA </li></ul><ul><li> RIGIDEZ </li></ul>
  36. 36. CONDICIONES DE LAS ESTRUCTURAS <ul><li>ESTABILIDAD: </li></ul><ul><li>Es la capacidad de una estructura de que se mantenga erguida y no vuelque. Para ello, su centro de gravedad tiene que estar centrado sobre su base. Cuanto más centrado y más cercano al suelo esté el centro de gravedad más estable será la estructura. </li></ul>
  37. 37. CONDICIONES DE LAS ESTRUCTURAS <ul><li>El centro de gravedad de un cuerpo es el punto donde se aplica el peso de dicho cuerpo. </li></ul><ul><li>Todos los cuerpos, naturales o artificiales tienen su centro de gravedad. </li></ul>
  38. 38. CONDICIONES DE LAS ESTRUCTURAS <ul><li>Para que una estructura sea estable lo ideal sería que su centro de gravedad este centrado respecto a su base y lo más bajo posible. </li></ul><ul><li>Pero no siempre es posible. En estos casos se emplea otros métodos para obtenerla o aumentarla. Son los siguientes: </li></ul>
  39. 39. CONDICIONES DE LAS ESTRUCTURAS <ul><li>Empotramiento: </li></ul><ul><li>Consiste en clavar o anclar parte de la estructura en el suelo. </li></ul>
  40. 40. CONDICIONES DE LAS ESTRUCTURAS <ul><li>Aumento de la Base: </li></ul><ul><li>La base debe ser proporcionalmente más grande que la altura de la estructura. </li></ul>
  41. 41. CONDICIONES DE LAS ESTRUCTURAS <ul><li>Base Lastrada: </li></ul><ul><li>Cuando el centro de gravedad está fuera de la base o está muy lejos de la ella, se coloca contrapesos en aquellas partes de la estructura que favorecen la estabilidad. </li></ul>
  42. 42. CONDICIONES DE LAS ESTRUCTURAS <ul><li>Empleo de cables: </li></ul><ul><li>En estructuras esbeltas, es decir, son muy altas y con muy poca base, se emplea cables para sujetar la estructura al suelo. </li></ul>
  43. 43. CONDICIONES DE LAS ESTRUCTURAS <ul><li>RESISTENCIA: </li></ul><ul><li>Es la capacidad de la estructura de soportar la cargas a la que está sometida sin romperse. </li></ul><ul><li>La resistencia depende de las piezas de que este fabricada, de la forma de cada una de ellas, del material empleado y de la cantidad del mismo. De la posición que ocupa en el conjunto y de los esfuerzos que tiene que soportar. </li></ul>
  44. 44. CONDICIONES DE LAS ESTRUCTURAS <ul><li>RIGIDEZ: </li></ul><ul><li>Es la capacidad de un cuerpo o estructura de deformarse levemente siempre y cuando no impida realizar la función para la que esta diseñado. </li></ul><ul><li>La rigidez se consigue cuando la estructura tiene una forma apropiada, los elementos simples de la estructura están firmemente unidos y estos están formando triangulaciones . </li></ul>
  45. 45. CONDICIONES DE LAS ESTRUCTURAS <ul><li>Una triangulación es la unión de elementos simples de una estructura, como barras o placas formando triángulos. </li></ul><ul><li>La figura geométrica más sencilla es el triangulo, puesto que es el de menor número de lados tiene, por tanto es más estable y es indeformable. </li></ul><ul><li>Cuanto más lados tenga una figura geométrica más complicada es de construir y más fácil de deformar. </li></ul>
  46. 46. TIPOS DE ESTRUCTURAS <ul><li>Los tipos de estructuras son: </li></ul><ul><li>- ESTRUCTURAS MASIVAS Y ADINTELADAS. </li></ul><ul><li>- ESTRUCTURAS ABOVEDADAS. </li></ul><ul><li>- ESTRUCTURAS ENTRAMADAS. </li></ul><ul><li>- ESTRUCTURAS TRIANGULADAS. </li></ul><ul><li>- ESTRUCTURAS COLGANTES. </li></ul><ul><li>- ESTRUCTURAS NEUMÁTICAS. </li></ul><ul><li>- ESTRUCTURAS LAMINARES. </li></ul><ul><li>- ESTRUCTURAS GEODÉSICAS. </li></ul>
  47. 47. ESTRUCTURAS MASIVAS Y ADINTELADAS <ul><li>Las primeras estructuras se obtuvieron excavando en la roca o acumulando materiales sin dejar apenas hueco. A veces para las ventanas y puertas se utilizaban dinteles y se dejaban pasos libres. </li></ul>
  48. 48. ESTRUCTURAS ABOVEDADAS <ul><li>Con el paso del tiempo se descubrió el arco y la bóveda. Debido a su forma, los arcos y las bóvedas resisten esfuerzos de compresión y son autoportantes (se sujetan sin necesidad de argamasa o cemento entre sus partes). </li></ul><ul><li>Con estas estructuras se construyeron edificios grandiosos como las basílicas, los panteones y catedrales. </li></ul><ul><li>Tanto las bóvedas como las cúpulas son elementos arquitectónicos que se siguen empleando en la actualidad. </li></ul>
  49. 49. ESTRUCTURAS ABOVEDADAS <ul><li>Tipos de arcos: </li></ul>apuntado
  50. 50. ESTRUCTURAS ENTRAMADAS <ul><li>Son las que se utilizan en nuestros edificios. Están formados por barras de hormigón o acero unidas de manera rígida formando un emparrillado. </li></ul><ul><li>Cada parte de la estructura tiene un cometido diferente. Son los siguientes: </li></ul>
  51. 51. ESTRUCTURAS ENTRAMADAS <ul><li>Pilar : </li></ul><ul><li>Un pilar es un elemento vertical (o ligeramente inclinado) sustentante exento de una estructura, destinado a recibir cargas verticales para transmitirlas a la cimentación y que, a diferencia de la columna, tiene sección poligonal. Lo más frecuente es que sea cuadrado o rectangular, pero puede ser también octogonal, aunque por priorizar su capacidad portante, se proyecta con libertad de formas. Trabaja a compresión. </li></ul>
  52. 52. ESTRUCTURAS ENTRAMADAS
  53. 53. ESTRUCTURAS ENTRAMADAS <ul><li>Columna : </li></ul><ul><li>Una columna es una pieza arquitectónica vertical y de forma alargada que sirve, en general, para sostener el peso de la estructura, aunque también puede tener fines decorativos. De ordinario, su sección es circular; cuando es cuadrangular suele denominarse pilar, o pilastra si está adosada a un muro. Trabaja a compresión. </li></ul>
  54. 54. ESTRUCTURAS ENTRAMADAS
  55. 55. ESTRUCTURAS ENTRAMADAS <ul><li>Viga : </li></ul><ul><li>Una viga es una pieza arquitectónica horizontal, con forma de prisma rectangular, que soportan esfuerzos de flexión. En ella se apoya otros elementos que componen el forjado. </li></ul>
  56. 56. ESTRUCTURAS ENTRAMADAS
  57. 57. ESTRUCTURAS ENTRAMADAS <ul><li>Vigueta : </li></ul><ul><li>La vigueta es una viga de menor tamaño, por tanto es una pieza horizontal que trabaja a flexión. Suele tener sección o perfil de doble T. Junto a la bovedilla forma parte del forjado. </li></ul>
  58. 58. ESTRUCTURAS ENTRAMADAS
  59. 59. ESTRUCTURAS ENTRAMADAS <ul><li>Bovedilla : </li></ul><ul><li>Es una pieza de cerámica hueca que junto a la vigueta se emplea en fabricación de los forjados. </li></ul>
  60. 60. ESTRUCTURAS ENTRAMADAS
  61. 61. ESTRUCTURAS ENTRAMADAS <ul><li>La cimentación es un elemento intermedio de la estructura que tiene como misión trasladar el peso total y las cargas verticales a la superficie de contacto. Funciona a modo de zapatos del edificio. </li></ul><ul><li>Existen tres tipos de elementos de una cimentación, son: </li></ul>
  62. 62. ESTRUCTURAS ENTRAMADAS <ul><li>Zapata : </li></ul><ul><li>Es un cubo o prisma rectangular de hormigón que aumenta la superficie de apoyo del pilar. Trabaja a compresión y transmite todas las cargas de la estructura o del edificio al suelo . </li></ul><ul><li>Losa : </li></ul><ul><li>Es la unión de un conjunto de zapatas formando una placa de hormigón, apoyada sobre el terreno, que sirve de cimentación que reparte el peso y las cargas del edificio sobre toda la superficie de apoyo. </li></ul>
  63. 63. ESTRUCTURAS ENTRAMADAS <ul><li>Pilote : </li></ul><ul><li>Se denomina pilote a un elemento constructivo utilizado para cimentación de obras, que permite trasladar las cargas hasta un estrato resistente del suelo, cuando este se encuentra a una profundidad grande. </li></ul>
  64. 64. ESTRUCTURAS ENTRAMADAS
  65. 65. ESTRUCTURAS TRIANGULADAS <ul><li>Se trata de estructuras de barras, normalmente metálicas o de madera. Se suelen utilizar en cubiertas de luces y también en estructuras verticales. Son muy ligeras y presentan gran versatilidad y resistencia. </li></ul><ul><li>Las barras soportan esfuerzos de tracción, como de compresión. Tiene diferentes tipos de perfil. Normalmente el perfil es en forma de T, H o U. </li></ul>
  66. 66. ESTRUCTURAS TRIANGULADAS
  67. 67. ESTRUCTURAS COLGANTES <ul><li>Este tipo de estructuras basan su funcionamiento en el empleo de cables y en algunos casos barras cilíndricas. Estos cables se llaman tirantes . Los cables a diferencia de las barras solo resisten esfuerzos de tracción, pero tienen la ventaja de adaptar su forma a la carga. Suelen ser de acero. </li></ul>
  68. 68. ESTRUCTURAS COLGANTES <ul><li>Las barras pueden ser de forma cilíndrica de sección maciza, no hueca. </li></ul><ul><li> Pueden trabajar tanto a tracción como a compresión. Normalmente son de acero, pero pueden ser de otro material como la madera. </li></ul>
  69. 69. ESTRUCTURAS COLGANTES <ul><li>Cuántos estos solo resisten a esfuerzos de tracción se llaman tensores . Si además tiene tienen que soportar esfuerzos de compresión se les llama tirantes . </li></ul>
  70. 70. ESTRUCTURAS COLGANTES <ul><li>Ejemplo de estructura colgante. </li></ul>
  71. 71. ESTRUCTURAS COLGANTES <ul><li>Elementos de un puente colgante: </li></ul><ul><li>- Tablero: Es por donde circula los peatones y los vehículos. </li></ul><ul><li>- Pilares </li></ul><ul><li>- Zapatas. </li></ul><ul><li>- Tensores y tirantes. </li></ul>
  72. 72. ESTRUCTURAS COLGANTES
  73. 73. ESTRUCTURAS NEUMÁTICAS <ul><li>Son estructuras que emplean como elementos resistentes sacos de material elástico y hermético, lleno de gas, normalmente aire a presión. Son ligeras y desmontables. Como ejemplo tenemos los neumáticos de los automóviles y camiones, las carpas climatizadas, las atracciones infantiles, etc... </li></ul>
  74. 74. ESTRUCTURAS NEUMÁTICAS
  75. 75. ESTRUCTURAS NEUMÁTICAS
  76. 76. ESTRUCTURAS NEUMÁTICAS
  77. 77. ESTRUCTURAS NEUMÁTICAS
  78. 78. ESTRUCTURAS LAMINARES <ul><li>Son estructuras formadas por unas láminas finas de metal, plástico o materiales compuestos. Ofrecen una gran resistencia debido a su curvatura. Se emplean como carcasas de todo tipo de objetos y en cubiertas onduladas, como por ejemplo las carrocerías de los automóviles y los fuselajes de los aviones. </li></ul>
  79. 79. ESTRUCTURAS LAMINARES
  80. 80. ESTRUCTURAS LAMINARES
  81. 81. ESTRUCTURAS GEODÉSICAS <ul><li>Se trata de estructuras trianguladas tridimensionales que combinan las propiedades de las bóvedas con las de las estructuras de barras. De este modo, pueden cubrir grandes luces y crear grandes curvas. </li></ul>
  82. 82. ESTRUCTURAS GEODÉSICAS
  83. 83. FIN

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