Una presentació sobre estructures

1. Tecnologia 3r
Estructures i
Forces (I)

2. Per què estudiem les estructures?
● Competència 3, criteri d’avaluació 3.1:
○ Fabricar objectes o models mitjançant la manipulació i la conformació de materials, tot
emprant instruments de mesura, eines i màquines adequades, posant en pràctica els
fonaments d’estructures, mecanismes, electricitat i electrònica seguint les normes de
seguretat i de salut.
● Saber
○ Anàlisi i disseny d’estructures per a la construcció de models.
Les estructures ens envolten, estan per tot arreu! Quines conneixeu?

3. Com ho farem …
● Classes teòriques
● Activitats de classe
● Projecte de construcció d'un Pont de paper
● Portafolis d’estructures

4. Què és una estructura?

5. Què és una estructura?
Tot allò que ens envolta (les construccions, les màquines, els objectes, fins i tot els animals i les
plantes de la natura) està sotmès a l’acció de FORCES de tota mena (la del seu propi pes, la del pes
d’altres objectes, força del vent, etc.).
Les estructures tenen la missió de suportar l’acció d’aquestes forces i de mantenir la seva forma. Per
tant, les estructures són:
“Conjunt d’elements units entre si destinats a suportar les forces que actuen sobre ells”

6. Què és una força?
(Recordatori)

7. Què és una força?
“Una força és tot allò capaç de deformar un objecte (efecte estàtic) o bé de modificar el seu
estat de repòs o moviment (efecte dinàmic)”
La plastilina es deforma perquè se li aplica una força. Amb la bola blanca s'aplica una
força sobre una altra bola, que
es posa en moviment.

8. - És una acció que:
- pot produir canvi
repòs/mov.
- pot produir deformacions
- Magnitud vectorial
- Unitats: Newtons [N]
- Mesura: dinamòmetre
Força
- Tipus de forces?
- Equació on aparegui?
- Com se sumen dues forces?

9. Experimentem amb les forces i … el nostre cos!
En parelles … i amb molt de compte de no fer-se mal!
● Ens estirem els braços … que notem?
● Retorcem el braç al company …
● Fem com unes tisores en un dit …
● Intentem doblegar el braç …
● Apretem els dos costats del cap …
Què noteu al vostre cos?

10. Què és un esforç?

11. Què són els esforços?
Els esforços són les forces internes que pateixen els elements d’una estructura quan són
sotmesos a forces externes.
Comprova-ho!: estira’t un dit qualsevol de la mà. Oi que notes certa tensió que et crea molèstia i,
si ho fas massa fort, fa mal? Doncs això és causat, precisament, per l’esforç que està patint el
teu dit a causa de la força externa que li estàs fent en estirar-lo.

13. Tecnologia 3r
Estructures i
Forces (II)

14. Què és una estructura?
“Conjunt d’elements units entre si destinats a suportar les forces
que actuen sobre ells”
Quina és la funció d’una estructura?
“La seva funció és suportar les forces que actuen sobre ella
sense deformar-se”
Recordem

15. Condicions que han de complir les estructures
Totes les estructures han de complir quatre condicions bàsiques:
1. Han de ser rígides. És a dir, no s’han de deformar. Han de ser capaces de
suportar l’acció de les forces externes i la del seu propi pes. (No deformar-se)
2. Han de ser estables. És a dir, no han de bolcar. (No bolcar)
3. Han de ser resistents. És a dir, cada part de l’estructura ha de ser capaç
de suportar els esforços a què està sotmesa. (No trencar-se)
4. Ha de ser tan lleugera com sigui possible. D’aquesta manera s’estalvia
material i també ha de suportar menys pes. (Pesar el menys possible per
reduir sobrecàrregues i sobrecostos)

16. Estructures Naturals
- Són aquelles que construeix l’ésser
humà, com per exemple les estructures
dels edificis, les piràmides d’Egipte o el
xassís d’un automòbil.
- Són aquelles existents a la natura, com
per exemple l’estructura òssia del cos
humà, el rusc d’abelles, el niu de
termites, o el tronc dels arbres.
Artificials
Tipus d’estructures

17. - Estructures d’armadura:
Són aquelles formades per peces
allargades, com barres, tubs, pilars o
bigues, que s’uneixen entre elles per
a formar una espècie d’esquelet.
Segons com estiguin disposats els
seus elements es classifiquen en:
- Triangulades
- D’Entramat
- Penjants
Classificació de les estructures artificials
Estructures massives:
Es construeixen acumulant material,
quasi sense deixar cavitats. Són exemple
d’estructures massives les piràmides
d’Egipte.
Estructures de voltes:
En les estructures de voltes hi
predominen els arcs, les voltes o les
cúpules amb elements de subjecció
i suport.

18. Tipus d’estructures artificials d’armadura
Estructures triangulades:
Els seus elements es disposen formant
triangles. Es caracteritzen perquè són
molt resistents i a la vegada molt
lleugeres.
Estructures d’entramat:
Formades per una malla de peces
verticals i horitzontals. Per exemple,
la majoria de les estructures dels
edificis que es construeixen avui en
dia o altres estructures més simples
com una cadira o una estanteria.
Estructures penjants:
Aquelles que suporten el pes de la
construcció mitjançant cables o
barres. Per exemple els ponts
penjats.

19. Classificació de les estructures artificials
Estructures pneumàtiques:
Són inflables, lleugeres i desmuntables.
Estan sotmeses a esforços de tracció.
Estructures geodèsiques:
Són xarxes espacials formades per
la unió de polígons i hexàgons.
Lleugeres i resistents, es fan servir
en la construcció de formes
esfèriques o cilíndriques.
Estructures de carcassa
o laminars:
Són aquelles formades per làmines.
Per exemple la carrosseria d’un
cotxe, la carcassa d’un mòbil o la
majoria dels envasos de plàstic o
tetra-brick.

20. Elements de les estructures
Podem entendre per elements estructurals, tots aquells elements
que formen part d'una estructura. Hi ha molts tipus d'elements
estructurals, aquí ens fixarem en els elements bàsics de les
estructures artificials.
També veurem els diferents tipus d'unions de les estructures
metàl·liques i finalment parlarem de l'ús de triangles en les
estructures.

21. Elements bàsics de les estructures
Fonaments
Són l'element sobre el qual
reposa tota l'estructura, per tant,
que n'ha de suportar tot el pes i
que transmet els esforços cap a
terra. Donen estabilitat a
l'estructura.

22. Elements bàsics de les estructures
Columnes o pilars
Es tracta d'un element disposat
en posició vertical, el qual ha de
suportar el pes dels elements
estructurals que reposen sobre
ell, per tant, està sotmès a
esforços de compressió.

23. Elements bàsics de les estructures
Bigues
Una biga és d'un element disposat
en posició horitzontal, el qual està
sotmès a esforços
de flexió.
El perfil és com s'anomena a la
secció d'una biga. N'existeixen de
molts tipus diferents, i s'escull un
perfil o un altre segons la funció
que hagi de fer la biga dins del
conjunt de l'estructura. Alguns
exemples són:
Perfil en L Perfil en T Perfil en
H/I
Perfil en U

24. Elements bàsics de les estructures
Tirants
Es tracta d'un element que està
sotmès a esforços de tracció. La
seva funció és subjectar elements
de les estructures, evitant que se
separin.

25. Elements bàsics de les estructures
Tornapuntes
Són els elements que uneixen dues peces per
tal de rigiditzar l’estructura. Treballen
suportant esforços de compressió.

26. Elements bàsics de les estructures
Arcs, voltes i cúpules
Els arcs són els elements estructurals que
suporten càrregues i les dirigeixen cap als pilars, i
que també connecten zones aïllades per accidents
geogràfics, com rius, congostos o barrancs.
Són lleugeres tot i suportar grans esforços de
compressió.
Les seves funcions, de les més importants dins
dels elements de les estructures, són, bàsicament
dos:
• Repartir càrregues fins als pilars sobre els quals
estan construïts
• Superar espais relativament grans a partir de
peces petites
Una volta és una successió de diversos
arcs.
Una cúpula és una volta semiesfèrica.

27. Unions dels elements estructurals
En el cas que els elements estructurals siguin metàl·lics, les unions entre ells poden ser:
Soldadura
Consisteix a escalfar les dues peces que
s'han d'unir i afegir un material de
farciment entre elles. Quan el nus (punt
d'unió) es refreda, queda una unió forta.
Cargols
La unió mitjançant cargols no és
permanent, sinó desmuntable. Les
dues peces s'uneixen amb un cargol i
una femella.
Reblons
La unió mitjançant reblons
proporciona una unió permanent.
El rebló està format per una tija i
un cap. S'insereix la tija per un
forat fet en les peces a unir i la
cua (extrem oposat al cap) és
reblada, és a dir, aixafada, i això
fa que les peces quedin unides
pels dos extrems del rebló.

28. Triangulació
El triangle és la forma geomètrica que proporciona més rigidesa i estabilitat a les estructures. Això és
degut al fet que, per la seva forma, el triangle no és deformable, a diferència d'altres formes
geomètriques.

29. Triangulació
Hi ha molts exemples d'estructures que utilitzen la triangulació: