¿QUE ES UNA ESTRUCTURA TECNOLÓGICA?
Las estructuras son elementos unidos entre si con la finalidad de soportar diferentes tipos de esfuerzos. Las estructuras, ademas de soportar diferentes tipos de cargas, también deben soportar su propio peso y deben ser resistentes para que no se derrumben. Las estructuras han de ser resistentes, livianas y estables. Los elementos presentes en la mayoría de las estructuras son las barras. Por lo general, las barras no son gruesas; se elimina material de las zonas donde estas no oponen resistencia al esfuerzo, con lo cual se reduce su peso. Las barras soportan esfuerzos de compresión cuando están colocadas en posición horizontal, apoyadas en sus extremos. La resistencia de los elementos que componen una estructura depende de las propiedades mecánicas de los materiales utilizados y del tipo de esfuerzo al que deben soportar. Las principales propiedades mecánicas de los materiales son: su resistencia mecánica, su dureza, su elasticidad, su plasticidad y su tenacidad. Las principales fuerzas que pueden actuar sobre un material son: la tracción, la compresión, la flexión, la torsión y la cizalla dura. La capacidad de resistencia de los materiales ante diferentes esfuerzos se denominan ensayos. Los ensayos son procedimientos normalizados que permiten conocer, comprobar y cuantificar las características y las propiedades de los materiales.
"Una estructura es un conjunto de elementos unidos entre si, con la misión de soportar las fuerzas que actúan sobre ellos."
Como vemos, las estructuras sirven para soportar fuerzas, por eso vamos a estudiar primero un poco las fuerzas.
Fuerza: es todo aquello capaz de deformar un cuerpos (efecto estático) o de modificar su estado de reposo o movimiento (efecto dinámico). Las fuerzas que actúan sobre una estructura se llaman Cargas.
Las fuerzas se representan con una flecha (vector), donde la longitud del vector es la intensidad de la fuerza, la flecha la dirección y el principio del vector es el punto donde se aplica la fuerza. El peso es también una fuerza. Si quieres saber más sobre los vectores te recomendamos este enlace: Vectores.
HISTORIA DE LAS ESTRUCTURAS
Año 13000 A.C
Las siguientes son un ejemplo de las estructuras que se conocen y que el hombre ha empleado a través de los siglos, solo intentamos que las conozcas y las fechas dadas son una aproximación a su aparición
Año 8000 A.C
La colocación de piedras planas sobre dos o as troncos de madera apoyados sobre pilares o paredes de piedra permitía una mayor seguridad, al mismo tiempo que facilita el paso de ganado
AÑO 140 A.C
Este tipo de estructura fue utilizado por os romanos en la construcción de acueductos, así se conseguía trasvasar agua entre lugares de altitudes análogas separados por valles o zonas bajas
AÑO 1132 D.C
En la Europa medieval, muchos delos puentes que había en las ciudades solían tener viviendas encima de ellos y en sus partes laterales, como podemos aprecia en la gráfica
a un se conserva un puente de esta época en la ciudad de florencia sobre el rió armo
AÑO 1555 D.C
En la edad mediase utilizo un tipo de estructura para la construcción de iglesias y catedrales se basa en una combinación de columnas y paredes de piedra que sujetan el peso de todo el edificio
No se utiliza la madera como elemento que forme parte de la estructuras, quedando reservada para la construcción de los andamios, y algunas veces de os techos
Durante este periodo los materiales mas empleados en la construcción de estructuras eran eran: piedra, madera y en menor proporción el acero
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN.
Normalmente, para construir edificios, puentes, túneles, etc., suelen usarse varios
elementos: ladrillos, bloques, cemento, agua, arena, grava, aceros, hormigón, etc.
El hormigón es el material más usado
en la construcción. El hormigón es una mezcla
de cemento, arena, grava y agua. Si al
hormigón se le añade un entramado de acero
para hacerlo mas resistente, se lo denomina
hormigón armado.
Tienes que tener en cuenta que
durante el fraguado del cemento (el secado)
se desprende mucho calor y se forman gases
en el interior de los elementos
construidos. Si el cemento en este
proceso no se refresca (normalmente
con agua), se forman grietas en la
estructura por las que salen los gases y
el calor. Por eso los albañiles remojan el
cemento, el hormigón y el hormigón
armado mientras fraguan.
ELEMENTOS DE UNA ESTRUCTURA
. Las estructuras pueden ser masivas como una cueva o una presa. Pero lo normal es que estén formadas por partes, de manera que se forman por la unión de diferentes clases de elementos estructurales debidamente colocadas. De esta forma se construyen puentes, edificios, naves industriales, etc. Los principales elementos estructurales, llamados elementos estructurales simples o elementos resistentes, son:
1. Forjado: Es el suelo y el techo de los edificios.
2. Pilares: Son los elementos verticales de una estructura y se encargan de soportar el peso de toda la estructura. Por ejemplo las patas de la mesa, las de la silla (que como ves no son exactamente horizontales), los travesaños verticales del marco de la ventana, etc. En un edificio, los pilares soportan el forjado que tienen justo encima, además del peso del resto del edificio. Si los pilares son redondos, se llaman columnas.
3. Vigas: Son elementos estructurales que normalmente se colocan en posición horizontal, que se apoyan sobre los pilares, destinados a soportar cargas. En un edificio forman parte del forjado. Ejemplos de vigas son, los rieles de las cortinas, los travesaños horizontales de debajo del tablero en el pupitre o en la silla, el marco de la ventana o de la puerta, etc.
4. Dintel: Viga maciza que se apoya horizontalmente sobre dos soportes
5 Arco: es el elemento estructural, de forma curvada, que salva el espacio entre dos pilares o muros. Es muy útil para salvar espacios relativamente grandes
5 Tirantes: Con objeto de dar rigidez a las estructuras se dispone de unos elementos simples que se colocan entre las vigas y los pilares. Por ejemplo las tijeras de los andamios (oblicuas), esa barra horizontal donde apoyas los pies en el pupitre, etc
6 Tensores: Su misión es parecida a la de los tirantes pero éstos son normalmente cables, como los cables que sostienen la barra de gimnasia, o sujetan una tienda de camping, etc.
7 Cerchas:
que son un caso especial de vigas formada por un conjunto de barras formando una estructura triangular. Se usan normalmente en los techos de las naves industriales. Es decir, es una estructura triangular construida con barras de acero o madera que forman tejados.
8 Los perfiles:
son todos aquellas barras de acero que tienen una forma especial. se emplean para conseguir estructuras más ligeras que soportan grandes pesos con poca cantidad de material. El nombre del perfil viene dado por la forma de la superficie lateral: I, U, T, L… Estos aceros se usan en las vigas, pilares y tirantes
9 Cimientos:
es el elemento encargado de soportar y repartir por el suelo todo el peso de la estructura. Gracias a la cimentación, el peso total de la estructura no va directamente al el suelo (sin cimientos un edificio podría hundirse como una estructura de palillos levantada sobre mantequilla)
los pilares de la estructura no se clavan en el terreno y se hunden en él. Los cimientos funcionan como los zapatos del edificio. En definitiva, con los cimientos evitamos que el edificio se hunda en el terreno y al mismo tiempo logramos que permanezca estable.
Hay 5 tipos de esfuerzos diferentes:
1 Tracción: Sí sobre los extremos de un cuerpo actúan dos fuerzas opuestas que tienden a estirarlo, el cuerpo sufre tracción. Es el tipo de esfuerzo que soportan los tirantes y los tensores
2 Compresión: Si sobre los extremos de un cuerpo actúan dos fuerzas opuestas que tienden a comprimirlo, el cuerpo sufre compresión. Es el tipo de esfuerzo que soportan los pilares y los cimientos.
3 Flexión:
Si sobre un cuerpo actúan fuerzas que tienden a doblarlo, el cuerpo sufre flexión. Es el tipo de esfuerzo que soportan las vigas y las cerchas
4. Torsión: Si sobre un cuerpo actúan fuerzas que tienden a retorcerlo, el cuerpo sufre torsión. Es el tipo de esfuerzo que soporta una llave girando en una cerradura.
5. Cortadura o cizalladura: Si sobre un cuerpo actúan fuerzas que tienden a cortarlo o desgarrar, el cuerpo sufre cortadura. Es el tipo de esfuerzo que sufre la zona del trampolín de piscina unida a la torre o la zona de unión entre una viga y un pilar
TRIANGULACIÓN. ESTRUCTURAS TRIANGULADAS
Si se analiza cualquier estructura formada por la unión de perfiles simples, como las de las grúas de la construcción, algunos puentes, las torres de alta tensión, etc.; vemos que la rigidez de estas estructuras no se debe a lo compacto de su construcción, sino al entramado triangular de su forma. Es decir, su rigidez se basa en la triangulación. Si te fijas en los ejemplos, la estructura cuadrada puede deformarse fácilmente, al igual que la pentagonal. Pero la triangular es muy estable e indeformable. Por eso, las otras formas geométricas se triangulan para darles rigidez. Es decir, la triangulación hace que las estructuras no se deformen y que sean muy estables.
*
Que sea estable: es decir que no vuelque cuando está sometida a fuerzas externas. Se puede conseguir haciendo más ancha la base, o colocando tirantes.
* Debe ser resistente: es decir que cada elemento de la estructura sea capaz de soportar el esfuerzo al que se va a ver sometido (que no rompa). El tamaño y la forma de cada elemento es lo que hará que soporten los esfuerzos. Para que aguanten más las vigas se construyen con perfiles (formas).
* Debe ser los más ligera posible: así ahorraremos en material, tendrá menos cargas fijas y será más barata. Hay elementos que solo cambiando su forma son más ligeros y aguantan incluso más peso.
La forma de las vigas se llama perfil. Aquí tienes algunos ejemplos de los perfiles de los diferentes tipos de vigas metálicas más comunes:
Estructuras Entramadas
Son las estructuras que se utilizan en nuestros edificios de hoy en día. Están constituidas por barras de hormigón armado (hormigón con varillas de acero en su interior) o acero unidas entre si de manera rígida.
Las casas y edificios actuales son todos estructuras entramadas.
En este tipo de estructuras es muy importante la construcción de pilares (elementos verticales) y vigas (elementos horizontales).
Los pilares suelen hacerse de hormigón armado y se construyen en el mismo sitio donde se hace la estructura. Mira como se hace un pilar de hormigón armado:
Si quieres saber todos los pasos para la construcción de una estructura entramada te recomendamos este enlace: Partes Estructura de una Vivienda.
TIPOS DE ESTRUCTURAS
Estructuras Trianguladas
Están formadas por barras unidas entre sí en forma de triángulo. Por ejemplo las grúas de la construcción.
Estructuras Colgantes
Se emplean cables de los que cuelgan parte de la estructura. Los cables se llaman tirantes y suelen tender a estirarse. Los tirantes llevan en sus extremos unos tensores para tensar el cable o destensar a la hora de colocarlo.
Estructuras Laminadas
Están formadas por láminas. Un ejemplo son la carrocería de los coches, las carcasas de los televisores, de los móviles, etc.
Estructuras Masivas
Son estructuras que se construyen acumulando material, sin dejar apenas hueco entre él. Un ejemplo son las pirámides.
Estructuras Abovedadas
Son estructuras que tienen arcos y bóvedas. Los arcos permiten aumentar los huecos en la estructura y las bóvedas son arcos uno a continuación del otro. Se usó mucho en iglesias, catedrales y puentes.
PUENTES
Los puentes son estructuras destinada a salvar obstáculos naturales, como ríos, valles, lagos o brazos de mar, y obstáculos artificiales, como vías férreas o carreteras, con el fin de poder transportar mercancías, permitir la circulación de las gentes y trasladar sustancias de un sitio a otro.
Básicamente un puente está formado por 2 partes principales: el tablero y los apoyos. Normalmente además de estas dos partes también llevan una armadura.
El tablero se apoya en los apoyos, siendo la distancia entre dos puntos de apoyo lo que se llama vano.
A la hora de plantearse la construcción de un puente, se dividen dos partes separadas:
*La superestructura: conjunto de los tramos que salvan los vanos situados entre los soportes.
* La infraestructura: formada por los cimientos, los estribos y las pilas que soportan los tramos.
BIOGRAFIAS
