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UNIDAD 6: Estructuras 1. Definición Una estructura es un conjunto de elementos que ayudan a un cuerpo a mantener su forma al ser sometido a unos esfuerzos.
2. Cargas y esfuerzos Las fuerzas que soportan las estructuras se llaman CARGAS. Éstas pueden ser de dos tipos: CARGAS ESTÁTICAS: son aquellas que actúan de forma permanente sobre una estructura. Por ejemplo, el cemento, ladrillos, vigas... de un piso o el esqueleto de un animal. CARGAS DINÁMICAS: son aquellas que no actúan de forma constante sobre las estructuras. Por ejemplo: el viento, la nieve, la lluvia, el agua, las olas... Estas cargas hacen que en la estructuras aparezcan una serie de ESFUERZOS que deben ser soportados sin deformación ni rotura. Existen 5 tipos de ESFUERZOS en función de carga: TRACCIÓN: Se produce cuando las fuerzas tratan de estirar el cuerpo sobre el que actúan. Estas fuerzas son opuestas y actúan hacia el exterior del cuerpo en la misma dirección y sentidos contrarios.
COMPRESIÓN: Este tipo de esfuerzo aparece cuando las fuerzas tratan de aplastar o comprimir un cuerpo. Estas fuerzas son opuestas y actúan hacia el interior del cuerpo en la misma dirección y sentidos contrarios.
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FLEXIÓN: Las fuerzas intentan doblar el elemento sobre el que están aplicadas.
TORSIÓN: Las fuerzas tratan de retorcer el elemento sobre el que actúan
CORTE O CIZALLADURA: Las fuerzas actúan como los dos filos de una tijera: muy juntas, una hacia arriba y otra hacia abajo, intentando cortar el objeto.
3. Condiciones para que una Estructura funcione bien Las tres condiciones que debe presentar una estructura para que funcione bien son: ESTABILIDAD: La estabilidad está asociada a la posición del CENTRO DE GRAVEDAD de un cuerpo. El centro de gravedad es el punto donde se concentra todo el peso de un objeto. Si el centro de gravedad sale de la base del objeto éste deja de ser estable. Un cuerpo es más estable cuando cumple estas condiciones: a) La base sobre la que se apoya la estructura es grande. b) Cuanto más abajo se sitúe el centro de gravedad, y para ello debe concentrar casi toda la masa de la estructura cerca de la base. c) Cuando el centro de gravedad cae dentro de la base, ya que sino la estructura será inestable y volcará.
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Para CONSEGUIR MÁS ESTABILIDAD debemos añadir masa, o empotrar o atirantar la estructura.
RESISTENCIA: La resistencia de una estructura está asociada a la forma en que se dispongan los elementos de la misma. Debes saber que el TRIANGULO es la forma geométrica indeformable, es por eso que generalmente todas las estructuras están formadas por triángulos. Puedes observar por ejemplo las torretas de Alta Tensión, los puentes metálicos, las
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cerchas de las naves... Esta técnica para conformar estructura se llama TRIANGULACIÓN.
Si aplicamos fuerzas en la dirección de las flechas podemos ver que el triángulo no se deforma mientras el cuadrado si lo hace. En la última imagen, en la que se ha colocado una diagonal al cuadrado, convirtiéndola en dos triángulos, se ha transformado una estructura deformable en otra indeformable.
RIGIDEZ: La estructura no debe cambiar su forma al someterlo a esfuerzos.
La rigidez se consigue también con la triangulación, el tipo de material y la forma de la estructura.
4. Tipos de Estructuras 4.1 ESTRUCTURAS MASIVAS Son las que se construyen acumulando materiales sin dejar huecos entre ellos. Para las ventanas y puertas se utilizaban "DINTELES" 4 de 10 UD ESTRUCTURAS
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4.2 ESTRUCTURAS ABOVEDADAS La bóveda es una estructura semicircular que permite crear un techo. CÚPULA
ARCO
BÓVEDA
Arco: Estructura semicircular que permiten crear un hueco. Bóveda: Estructura que permite crear un techo, es la unión de varios arcos. Cúpula: Es una bóveda con forma semicircular. 4.3 ESTRUCTURAS ENTRAMADAS Están formadas por barras de hormigón o acero unida de manera rígida formando un emparrillado.
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4.4 ESTRUCTURAS TRIANGULADAS
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Son estructuras formadas por vigas metálicas o de madera que tienen forma triangulada para dar mayor fortaleza a la estructura.
4.5 ESTRUCTURAS COLGANTES Son estructuras que cuelgan mediante unos cables o tensores. Los tensores se utilizan en carpas, antenas y especialmente en puentes.
EJERCICIOS: 1) Define estructura. ¿Cómo se denominan las fuerzas que soportan las estructuras? Escribe sus tipos. 2) Clasifica estas cargas: a) viento
c) ladrillos
e) cemento
g) hierro
i) muebles
b) lluvia
d) nieve
f) viga
h) un grupo de gente
j) coche
3) Escribe que esfuerzo se está llevando a cabo en las siguientes imágenes (hay alguna que tiene varios, lo indica con varias flechas)
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4) Añade una barra a estas estructuras para formar triángulos y conseguir que sean indeformables .
5) ¿Qué sucedería si presionamos en el vértice señalado por la flecha en las siguientes figuras? Dibuja sobre las propias figuras lo que añadirías para que no se deformaran.
6) Añade las barras necesarias para que las siguientes estructuras sea rígidas.
7) Las tres torres de la figura tienen la misma altura pero formas diferentes. - ¿Cuál es la más estable de todas? ¿y la más inestable? - ¿Cuál es la más pesada?
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8) ¿Cuál de las siguiente figuras tiene bien situado el centro de gravedad?
9) ¿Cuáles son las tres condiciones que debe reunir una estructura? Defínelas 10) Define los tres elementos de las estructuras abovedadas y dibújalos. 11) Dibuja los elementos de las estructuras entramadas y nombralos. 12) Haz una tabla con los tipos de estructuras que conozcas, escribiéndo su nombre, haciendo un dibujo y su definición. 13) ¿Qué tipo de estructura ves en los dibujos? B A
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