7.estructuras ----------------

Profesora: Brígida Rojo Seco

UD 7: ESTRUCTURASUD 7: ESTRUCTURAS

1º ESO1º ESO


ÍNDICEÍNDICE1. Introducción.. Introducción.

2. Definición y clasificación2. Definición y clasificación

3. Tipos de estructuras.3. Tipos de estructuras.

4. Propiedades de una estructura4. Propiedades de una estructura

5. Elementos resistentes5. Elementos resistentes

6. Fuerza, esfuerzo y resistencia6. Fuerza, esfuerzo y resistencia

7. Esfuerzos7. Esfuerzos


1. Introducción1. Introducción

En la actualidad, si observamos a nuestro En la actualidad, si observamos a nuestro alrededor, vemos que estamos rodeados alrededor, vemos que estamos rodeados de estructuras.de estructuras.

Las Las estructuras son fundamentales tanto son fundamentales tanto para las construcciones como para la para las construcciones como para la sustentación de las máquinassustentación de las máquinas


Una Una estructuraestructura es un conjunto de es un conjunto de

elementos dispuestos de forma apropiada elementos dispuestos de forma apropiada para soportar objetos.para soportar objetos.

El El diseñodiseño de una estructura debe de una estructura debe combinar la combinar la máxima resistencia máxima resistencia con la con la mínima cantidad de materialmínima cantidad de material, con el fin , con el fin de que sea muy resistente a la vez que de que sea muy resistente a la vez que económica.económica.

2.Definición y clasificación 2.Definición y clasificación DefiniciónDefinición


2.Definición y clasificación 2.Definición y clasificación ClasificaciónClasificación

Atendiendo a su origen Atendiendo a su origen las estructuras se las estructuras se pueden clasificar en: pueden clasificar en:

NNaturalesaturales (concha de un caracol, el esqueleto (concha de un caracol, el esqueleto del ser humano, concha de una tortuga,…son del ser humano, concha de una tortuga,…son las diseñadas por la naturaleza) las diseñadas por la naturaleza)

AArtificialesrtificiales (una silla, un edificio, un puente… (una silla, un edificio, un puente…son las diseñadas por el hombre).son las diseñadas por el hombre).


3. Tipos de estructuras3. Tipos de estructurasMasivasMasivas

Son estructuras muy pesadas y macizas Son estructuras muy pesadas y macizas formadas por superficies muy anchas y formadas por superficies muy anchas y resistentes. resistentes.

Ejemplos: muros, bóvedas.Ejemplos: muros, bóvedas.


3. Tipos de estructuras3. Tipos de estructurasLaminares o de Laminares o de

carcasacarcasa Están formadas por láminas o paneles Están formadas por láminas o paneles

resistentes que forman una caja o carcasa.resistentes que forman una caja o carcasa.

Ejemplos: carrocería de un coche, carcasa de Ejemplos: carrocería de un coche, carcasa de la lavadora, carcasa de un ordenadorla lavadora, carcasa de un ordenador....


3. Tipos de estructuras3. Tipos de estructurasDe armazón o De armazón o

armadurasarmaduras Formadas por piezas alargadas como barras, Formadas por piezas alargadas como barras,

tubos, pilares, vigas y tensores unidos entre si tubos, pilares, vigas y tensores unidos entre si para formar una especie de esqueleto o para formar una especie de esqueleto o armazón. Pueden ser de tres tipos:armazón. Pueden ser de tres tipos:

- Trianguladas- Trianguladas

- Entramadas- Entramadas

- Colgadas- Colgadas



armadurasarmadurasTrianguladasTrianguladas

Formadas por la unión de barras que forman Formadas por la unión de barras que forman triángulos. La triangulación hace que la triángulos. La triangulación hace que la estructura sea indeformable. estructura sea indeformable.

Ejemplos: Torres de la red eléctrica, grúas, Ejemplos: Torres de la red eléctrica, grúas, puentes.puentes.



armadurasarmadurasEntramadasEntramadas

Forman un entramado de piezas Forman un entramado de piezas horizontales y verticales.horizontales y verticales.

Ejemplos: pilares y vigas de un edificio, Ejemplos: pilares y vigas de un edificio, patas de una silla.patas de una silla.



armadurasarmadurasColgadasColgadas

Se caracterizan porque están formadas por Se caracterizan porque están formadas por cables que soportan el peso de una cables que soportan el peso de una construcción. construcción.

Ejemplo: puentes colgantes.Ejemplo: puentes colgantes.


4. Propiedades de una 4. Propiedades de una estructuraestructura

A la hora de A la hora de diseñardiseñar una estructura esta una estructura esta debe de cumplir tres debe de cumplir tres propiedades propiedades principalesprincipales: Ser : Ser estable, rígida y estable, rígida y resistente.resistente.



Tienen que ser estables para que se Tienen que ser estables para que se mantenga en equilibrio sin volcarse ni caerse.mantenga en equilibrio sin volcarse ni caerse.

En la siguiente imagen podemos ver en 1, la En la siguiente imagen podemos ver en 1, la pieza en su posición estable; en 2, se ha pieza en su posición estable; en 2, se ha desequilibrado el objeto, pero retomará la desequilibrado el objeto, pero retomará la posición estable cuando se suelte, ya que la posición estable cuando se suelte, ya que la flecha vertical que pasa por el centro de flecha vertical que pasa por el centro de gravedad cae dentro de la base; en 3, la pieza gravedad cae dentro de la base; en 3, la pieza se volcará pues, como vemos, la flecha se sale se volcará pues, como vemos, la flecha se sale de la base.de la base.

EstabilidadEstabilidad



La estabilidad de una estructura dependerá de La estabilidad de una estructura dependerá de la posición de su centro de gravedad.la posición de su centro de gravedad.

Para conseguir mayor estabilidad tendremos Para conseguir mayor estabilidad tendremos que acumular la mayor cantidad de material que acumular la mayor cantidad de material cerca de la base. Cuando tengamos cerca de la base. Cuando tengamos estructuras muy altas habrá que ponerle una estructuras muy altas habrá que ponerle una base base

grande y pesada para darle grande y pesada para darle

estabilidad. En los edificios, estabilidad. En los edificios,

estas bases se llaman estas bases se llaman cimientos.cimientos.




Una estructura es Una estructura es estableestable cuando al cuando al empujarla lateralmente, empujarla lateralmente, no vuelca.no vuelca.

Para que una estructura sea estable debe Para que una estructura sea estable debe cumplir con cumplir con tres condicionestres condiciones::

- Si la Si la basebase sobre la que se sobre la que se apoya la estructura es apoya la estructura es grandegrande la estructura la estructura será estable. será estable.




- - Cuanto mas Cuanto mas abajoabajo se sitúe se sitúe el centro de el centro de gravedadgravedad más estable será la estructura, más estable será la estructura,

para ello debe concentrar casi para ello debe concentrar casi toda la masa de la estructura toda la masa de la estructura cerca de la base. cerca de la base. - El - El centro de gravedadcentro de gravedad debe caer debe caer dentro de dentro de

la la basebase, sino es así la estructura , sino es así la estructura será INESTABLE, y por lo será INESTABLE, y por lo tanto, automáticamente tanto, automáticamente volcará. volcará.




Ser rígida para que no se deforme.Ser rígida para que no se deforme.

¿Como podemos conseguir que una estructura ¿Como podemos conseguir que una estructura sea rígida?sea rígida?

1.- 1.- Mediante la triangulación.Mediante la triangulación.

El triángulo es la única figura que no se El triángulo es la única figura que no se deforma, de deforma, de

ahí que estructuras como torres de alta tensión ahí que estructuras como torres de alta tensión o o

grúas estén formadas por triángulos.grúas estén formadas por triángulos.

RigidezRigidez



RigidezRigidez



RigidezRigidez

2.- 2.- Mediante escuadras o cartelasMediante escuadras o cartelas..

Una escuadra o cartela es una pieza Una escuadra o cartela es una pieza colocada en diagonal que sirve para unir colocada en diagonal que sirve para unir dos barras que forman un ángulo recto.dos barras que forman un ángulo recto.



RigidezRigidez

3.- Mediante tirantes o tensores.3.- Mediante tirantes o tensores. Los tirantes o tensores se utilizan en Los tirantes o tensores se utilizan en estructuras colgadas, como los puentes estructuras colgadas, como los puentes colgantes, y ayudan a reforzar la colgantes, y ayudan a reforzar la estructuraestructura.



Ser Ser resistenteresistente para que soporte sin romperse para que soporte sin romperse el efecto de las fuerzas a las que se el efecto de las fuerzas a las que se encuentra sometida.encuentra sometida.

ResistenciaResistencia



Elementos resistentes de forma cilíndrica Elementos resistentes de forma cilíndrica dispuestos en posición vertical, que soportan dispuestos en posición vertical, que soportan el peso de los elementos que se apoyan sobre el peso de los elementos que se apoyan sobre ellos.ellos.

1.Columnas1.Columnas



Elementos resistentes dispuestos en posición Elementos resistentes dispuestos en posición vertical, que soportan el peso de los vertical, que soportan el peso de los elementos que se apoyan sobre ellos.elementos que se apoyan sobre ellos.

2.Pilares2.Pilares



Elementos colocados normalmente en posición Elementos colocados normalmente en posición horizontal que soportan la carga de la horizontal que soportan la carga de la estructura y la transmiten hacia los pilares. estructura y la transmiten hacia los pilares.

3.Vigas3.Vigas



Las vigas se caracterizan por su perfil:Las vigas se caracterizan por su perfil:

3.Vigas3.Vigas



Forma geométrica muy utilizada a lo largo de Forma geométrica muy utilizada a lo largo de la historia como solución arquitectónica. la historia como solución arquitectónica. Permite trasmitir las cargas (peso) que Permite trasmitir las cargas (peso) que soporta hacia los elementos que sustentan la soporta hacia los elementos que sustentan la estructura.estructura.

4.Arcos4.Arcos



A menudo nos encontramos estructuras que A menudo nos encontramos estructuras que se hayan formadas por un conjunto de se hayan formadas por un conjunto de perfiles agrupados geométricamente perfiles agrupados geométricamente formando una red de triángulos, son las formando una red de triángulos, son las denominadas cerchas. Las vemos en denominadas cerchas. Las vemos en construcciones industriales, grúas, gradas construcciones industriales, grúas, gradas metálicas, postes eléctricos, etc.metálicas, postes eléctricos, etc.

5.Cerchas5.Cerchas


6. Fuerza, esfuerzo y 6. Fuerza, esfuerzo y resistenciaresistencia

FuerzaFuerza

La La fuerzafuerza es la causa por la cuál un cuerpo se es la causa por la cuál un cuerpo se deforma o cambia su estado de movimiento o deforma o cambia su estado de movimiento o de reposo.de reposo.

La La unidadunidad de fuerza en el sistema de fuerza en el sistema internacional es el newton (N)internacional es el newton (N)

1 Kg=9.8 N1 Kg=9.8 N



FuerzaFuerza

Llamamos Llamamos acciónacción al conjunto de fuerzas que al conjunto de fuerzas que actúan sobre un objeto y actúan sobre un objeto y reacciónreacción al conjunto al conjunto de las fuerzas que se oponen a las anteriores.de las fuerzas que se oponen a las anteriores.

Principio de acción y reacciónPrincipio de acción y reacción::

Toda acción sobre un cuerpo vaToda acción sobre un cuerpo va

acompañada de una reacción acompañada de una reacción

sobre éstesobre éste https://www.youtube.com/watch?v=pUyZcAvgok0



ResistenciaResistencia

La La resistencia mecánicaresistencia mecánica de un material es su de un material es su oposición a la rotura frente a fuerzas exteriores.oposición a la rotura frente a fuerzas exteriores.

Una estructura esUna estructura es

resistente cuando resistente cuando

es capaz de soportar es capaz de soportar

además de su propioademás de su propio

peso, otras cargas y peso, otras cargas y

acciones externas, acciones externas,

como viento, nieve..como viento, nieve..



EsfuerzosEsfuerzos

Los Los esfuerzosesfuerzos son las exigencias físicas a las son las exigencias físicas a las que se somete un cuerpo o un objeto cuando que se somete un cuerpo o un objeto cuando se le aplican una o varias fuerzas.se le aplican una o varias fuerzas.


7. Esfuerzos en las 7. Esfuerzos en las estructurasestructuras

Los elementos de una estructura deben de Los elementos de una estructura deben de aguantar, además de su propio peso, otras aguantar, además de su propio peso, otras fuerzasfuerzas y y cargas exteriorescargas exteriores que actúan que actúan sobre ellos. Esto ocasiona la aparición de sobre ellos. Esto ocasiona la aparición de diferentes tipos de esfuerzos en los elementos diferentes tipos de esfuerzos en los elementos estructurales, esfuerzos que estudiamos a estructurales, esfuerzos que estudiamos a continuación:continuación:



TracciónTracción

Decimos que un elemento está sometido a un Decimos que un elemento está sometido a un esfuerzo de esfuerzo de traccióntracción cuando sobre él actúan cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a estirarlo. Los tensores fuerzas que tienden a estirarlo. Los tensores son elementos resistentes que aguantan muy son elementos resistentes que aguantan muy bien este tipo de esfuerzos.bien este tipo de esfuerzos.



CompresiónCompresión Un cuerpo se encuentra sometido a Un cuerpo se encuentra sometido a

compresióncompresión si las fuerzas aplicadas tienden a si las fuerzas aplicadas tienden a aplastarlo o comprimirlo. Los pilares y aplastarlo o comprimirlo. Los pilares y columnas son ejemplo de elementos columnas son ejemplo de elementos diseñados para resistir esfuerzos de diseñados para resistir esfuerzos de compresión.compresión.



CompresiónCompresión

PandeoPandeo

Cuando se somete a compresión una pieza de Cuando se somete a compresión una pieza de gran longitud en relación a su sección, se gran longitud en relación a su sección, se arquea recibiendo este fenómeno el nombre arquea recibiendo este fenómeno el nombre de de pandeo.pandeo.



FlexiónFlexión Un elemento estará sometido a flexión cuando Un elemento estará sometido a flexión cuando

actúen sobre el cargas que tiendan a doblarlo. actúen sobre el cargas que tiendan a doblarlo. A este tipo de esfuerzo se ven sometidas las A este tipo de esfuerzo se ven sometidas las vigas de una estructura.vigas de una estructura.



Cortadura y CizalladuraCortadura y Cizalladura

Es el esfuerzo al que está sometida a una Es el esfuerzo al que está sometida a una pieza cuando las fuerzas aplicadas tienden a pieza cuando las fuerzas aplicadas tienden a cortarla o desgarrarla. El ejemplo más claro de cortarla o desgarrarla. El ejemplo más claro de cortadura lo representa la acción de cortar cortadura lo representa la acción de cortar con unas tijeras.con unas tijeras.



TorsiónTorsión

Un cuerpo sufre esfuerzos de torsión cuando Un cuerpo sufre esfuerzos de torsión cuando existen fuerzas que tienden a retorcerlo. Es el existen fuerzas que tienden a retorcerlo. Es el caso del esfuerzo que sufre una llave al girarla caso del esfuerzo que sufre una llave al girarla dentro de la cerradura.dentro de la cerradura.

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