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Tema 8:
Estructuras
Estructuras
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¿Qué son las estructuras? Son el conjunto de elementos que, convenientemente
unidos entre sí, son capaces de soportar, sin
romperse, las fuerzas que actúan sobre él.
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Estructuras
Funciones de las estructuras
1. Soportar pesos (pilares, fémur, columna,
cimientos, chásis...).
2. Transmitir fuerzas (eje de un motor, biela…)
3. Proteger a los cuerpos u objetos (cráneo,
carrocería, costillas,...).
4. Dar forma a los objetos (carrocería, carcasa,
tienda de campaña...).
5. Salvar distancias (pilares, vigas puentes,...)
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Estructuras
Soportar pesos pilares, fémur, columna, cimientos, chásis...
Funciones de las estructuras
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Estructuras
Transmitir fuerzas destonillador, transmisión de un vehículo...
Funciones de las estructuras
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Estructuras
Proteger a los cuerpos u objetos cráneo, carrocería, costillas,...
Funciones de las estructuras
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Estructuras
Dar forma a los objetos carrocería, carcasa, tienda de campaña...
Funciones de las estructuras
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Estructuras
Salvar distancias pilares, vigas puentes,…
Funciones de las estructuras
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Estructuras
Fuerzas y esfuerzos: conceptos
Fuerza es una acción, capaz de mover, deformar o
romper un cuerpo.
Esfuerzo es un conjunto de fuerzas que deberá estar
en equilibrio para que el cuerpo no se mueva o
rompa.
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Estructuras
Tipos de esfuerzos
1. Compresión 2. Tracción 3. Flexión 4. Cortadura o cizalladura 5. Torsión
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Un elemento está sometido a un esfuerzo de compresión cuando sobre él actúan dos fuerzas iguales que tienden a comprimirlo o aplastarlo
Compresión Acción:
• Apretar • Comprimir • Empujar
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Estructuras
Caso especial: PANDEO Compresión
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Ocurre cuando el
elemento sometido a
compresión es mucho más
largo que grueso
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Estructuras
Acción: • Estirar • Alargar • Traccionar
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Un elemento está sometido a un esfuerzo de ´tracción cuando sobre él actúan dos fuerzas iguales que tienden a estirarlo
Tracción
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Estructuras
Acción: • Doblar
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Un elemento está sometido a un esfuerzo de flexión cuando sobre él actúan tres fuerzas iguales que tienden a doblarlo
Flexión
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Acción: •Cortar •Cizallar
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Cizalladura o Cortadura Un elemento está sometido a un esfuerzo de cizalladura cuando sobre él actúan dos fuerzas iguales que tienden a cortarlo
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Estructuras
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Acción: • Retorcer
Un elemento está sometido a un esfuerzo de flexión cuando sobre él actúan tres fuerzas iguales que tienden a doblarlo
Torsión
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Estructuras
Elementos de una estructura En una casa
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1. Cimientos 2. Pilares, soportes,
columnas 3. Vigas, puentes 4. Muros 5. Forjado
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Estructuras
Elementos de una estructura En una catedral gótica
1.Muros 2.Arcos 3.Bóvedas 4.Arbotantes 5.Contrafuertes 6.Pináculos
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Estructuras
Construcción
de una
catedral
gótica
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Estructuras
Condiciones para una buena estructura
1. Debe ser RESISTENTE
2. Debe ser RÍGIDA
3. Debe ser ESTABLE
Para que una estructura cumpla con su
función es necesario que se cumplan tres
condiciones:
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Estructuras
Resistencia
La resistencia de una estructura depende de tres
factores:
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• El Material elegido • El Tamaño del elemento • La Forma proporcionada
a ese elemento
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Rigidez Las uniones entre cada uno de los elementos de una
estructura deben ser lo bastante rígidas para que no se
deforme.
Para rigidizar una estructura se puede recurrir a
diferentes soluciones: 1. Empotrar 2. Pegar 3. Plegar 4. Clavar 5. Atornillar 6. Utilizar rigidizadores: cartelas y escuadras 7. Atirantar: usando tirantes y tensores 8. Triangulando
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Rigidez LA TRIANGULACIÓN es una de las técnicas
más utilizadas para rigidizar una estructura.
Consiste en convertir en TRIÁNGULOS todas
las partes de la estructura.
El triángulo es la única figura geométrica
indeformable por naturaleza.
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Estructuras
Estabilidad La estabilidad de una estructura es su capacidad para
mantenerse en la posición para la que ha sido diseñada.
Para que una estructura sea estable, la vertical de su centro de
gravedad debe caer dentro de su base.
Si esto no es posible, podemos hacer tres cosas:
• Clavar, empotrar, realizar unos cimientos profundos. • Aumentar la base, cimientos más anchos. • Bajar su centro de gravedad, contrapesar la base.
• Atirantar, colocar vientos tirantes.
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Podemos distinguir varios tipos de
estructuras:
• Según su naturaleza: natural o artificial • Según su rigidez: fija o articulada • Según su movilidad: fija o desmontable • Según la forma de sus elementos, ver
diapositiva siguientes.
Tipos de estructuras
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Estructuras
Clasificación de las estructuras según la
forma de sus elementos • Masivas y adinteladas
• Abovedas • Laminares o de carcasa
• Neumáticas • De armazón: Entramadas y
Trianguladas • Colgantes y atirantadas
• Geodésicas
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Estructuras
Son estructuras que se caracterizan por tener
mucha masa.
Cuanto más masa tenga más resistente será.
Masivas y adinteladas
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Según la forma de sus elementos
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Estructuras
Según la forma de sus elementos
Abovedas
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Son estructuras formadas por arcos,
bóvedas y cúpulas.
Estas estructuras también son más
resistentes cuanto más masa tengan.
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Estructuras
Según la forma de sus elementos
Laminares o de carcasa
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Son estructuras formadas por una
lámina o capa fina de material.
Se utilizan, fundamentalmente para
proteger y para dar forma.
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Según la forma de sus elementos
Neumáticas
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Son estructuras que mantienen su
forma gracias a la presión del
aire que las rellenan.
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Son estructuras formadas por elementos alargados
unidos por sus extremos para formar un esqueleto
o armazón.
Pueden ser de dos tipos:
• Entramadas
• Trianguladas
Según la forma de sus elementos
De armazón
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Cuando los elementos de la estructura se colocan,
fundamentalmente, en posición vertical y
horizontal.
Según la forma de sus elementos
De armazón: Entramadas
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Cuando los elementos de la estructura se colocan,
fundamentalmente, formando triángulos
Según la forma de sus elementos
De armazón: Trianguladas
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Estructuras
Según la forma de sus elementos
Colgantes y atirantadas
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Son estructuras en las que se utilizan cables,
normalmente de acero, para soportar las cargas o
para dar estabilidad.
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Estructuras
Según la forma de sus elementos
Geodésicas
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Son estructuras trianguladas
tridimensionales que combinan
las propiedades de las bóvedas
con las estructuras trianguladas.