EstructurasEs un conjunto de elementos simples dispuestos de forma que den rigidez y permitan soportar, sin romperse, las cargas o esfuerzos a las se ven sometidos.El ser humano ha diseado y utilizado desde tiempos remotos estos elementos para la realizacin de sus propias construcciones. Podemos encontrar en la naturaleza otros seres vivos que tambin realizan construcciones (abejas, hormigas, pjaros...) pero lo que diferencian unas estructuras de otras es la capacidad del ser humano para analizarlas, disearlas y dar solucin a las distintas necesidades que se le presenten.Podemos hacer, una primera clasificacin de las estructuras en: estructuras naturales y estructuras artificiales. A continuacin se ponen algunos ejemplos de stas:Estructuras naturales: El esqueleto de un animal vertebrado se puede considerar como su estructura, capaz de dar rigidez y soporte a los distintos rganos y tejidos. En las aves los huesos son huecos lo que hace que sean ligeros y resistentes. En el caso de los animales invertebrados son los caracoles los que hacen de estructuras simples.Estructuras artificiales: Hay numerosos ejemplos de estructuras artificiales entre las que podemos destacar las construcciones de edificios, estatuas, torres, etc., pero tambin las encontramos en vehculos de transporte, electrodomsticos, mobiliario, etc.Condiciones que debe de cumplir una estructura.Las condiciones que debe de cumplir una buena estructura son las siguientes: ser resistente ser estable ser ligerezaAdems se pueden tener en cuenta otros factores como el econmico (utilizacin mnima de material) o el esttico segn la necesidad o finalidad a cubrir por la estructura.Tipos de estructuras Estructuras de armazn o armadura.Estn formadas por perfiles o barras resistentes unidos entre s, constituyendo el esqueleto de diferentes tipos de objetos. La estructura de los edificios, las sillas, las torres de la luz o los andamios son algunos ejemplos de armaduras. Por la importancia que tienen, tanto para la realizacin de proyectos escolares como reales, nos centraremos en esta unidad en su estudio.

Estructuras laminares o de carcasa.

Estn constituidas por lminas o paneles resistentes que envuelven el objeto. La carcasa proporciona el lugar adecuado para proteger y mantener en su posicin las diferentes piezas. Los walkman, el ordenador, las lavadoras y diferentes tipos de contenedores tienen estas estructuras.Concepto de accin y reaccin. Cargas.Se define a la accin como la fuerza o el conjunto de fuerzas que se ejercen sobre un cuerpo o elemento resistente. Toda accin lleva asociada otra fuerza en sentido contrario que se opone a sta y trata de equilibrarla, a la que se denomina reaccin. Este principio tambin es aplicable a las estructuras. Por ejemplo, cuando un pilar hace fuerza contra el suelo, ste hace otra fuerza igual pero en sentido contrario que impide que el pilar se hunda en el suelo.El conjunto de fuerzas o acciones ejercidas sobre una estructura, se conoce genricamente con el nombre de cargas. Podemos hacer una clasificacin de stas segn su naturaleza:

Peso propio (cargas debido al peso de los perfiles de las construcciones)

CargasEstticaSegn su movilidad DinmicaPermanentes SobrecargasSegn su duracin Intermitentes Segn el punto de aplicacin Puntuales Distribuidas

Elementos de una estructuraPerfiles: Son todas aquellas formas comerciales en las que se suministran los aceros u otros materiales utilizados para la realizacin de estructuras. El nombre del perfil viene dado por la forma de la seccin del mismo (I, U, T, L, etc).Vigas: Son elementos resistentes, formados por uno o ms perfiles destinados a soportar esfuerzos y cargas. Normalmente adoptan una posicin horizontal. Junto con las viguetas forman la base del suelo de cada uno de los pisos de una construccin formando retculas de gran resistencia.Pilares: Son elementos resistentes, formados por uno o ms perfiles dispuestos en posicin vertical, y que normalmente soportan las vigas, cerchas u otros elementos apoyados sobre l, transmitiendo las cargas a las zapatas de cimentacin. Junto con las vigas forman estructura entramadas de gran resistencia y con grandes espacios vacos por lo que se utilizan para la construccin de edificios.Tirantes: Son elemento simples de las estructuras que suelen trabajar a esfuerzos de traccin. Un ejemplo tpico es las tijeras de los andamios.Tensores: Tienen una misin similar a los tirantes pero a diferencia de stos, los tensores estn realizados por cables, que mediante unos estribos se pueden tensar. Ejemplos los tenemos en los vientos de las antenas de telecomunicacin.Esfuerzos en las estructurasNo todos los materiales soportan de la misma forma los distintos esfuerzos a los que se encuentran sometidos. Pongamos por ejemplo una tiza de pizarra. Si intentamos romperla utilizando las dos manos y flexionarla no nos costar casi esfuerzo partirla. Ahora bien, si lo intentamos comprimindola, por ejemplo contra la mesa, comprobaremos que tendremos que hacer mucha ms fuerza para romperla. Este es un ejemplo de cmo los materiales soportan mejor un tipo de esfuerzos que otros. Por lo tanto es muy importante antes de disear una estructura saber identificar los esfuerzos que se producen con el fin de poder elegir el material y dimensiones ms adecuados para los elementos resistentes.La parte de la mecnica que estudia las dimensiones que han de tener los perfiles para que resistan las diferentes cargas y esfuerzos se denomina resistencia de materiales.A continuacin estudiaremos los principales esfuerzos que intervienen en una estructura:Traccin: Se presenta cuando las cargas que actan sobre una pieza tienden a estirarla, como ocurre en los cables de un puente colgante, una goma, etc. En este caso las fuerzas que actan son iguales y de sentido contrario. Las caras perpendiculares de un cuerpo tienden a separarse y las paralelas a juntarse.

Compresin: La soportan aquellos elementos que tienden a ser aplastados como por ejemplo, las zapatas de las construcciones. En este caso las fuerzas que actan son iguales y en el mismo sentido. Las caras perpendiculares del cuerpo tienen a juntarse mientras que la paralelas a separarse, lo que produce un acortamiento en su longitud.

Cortadura o Cizalladura: Tiene lugar cuando las cargas que actan sobre un elemento tienden a rasgarlo o cortarlo. El cuerpo est sometido a dos fuerzas iguales, en sentido contrario, en planos paralelos y con muy poca separacin. El slido tiende a desunirse por desgarramiento en la separacin de los planos en donde acta la fuerza. Ejemplo tpico es el caso de las tijeras, en el punto de apoyo de una viga o en uniones con tornillos y remaches.

Flexin: Es un esfuerzo que se produce cuando los pesos o las cargas que actan sobre una pieza tienden a doblarla. En este caso actan dos fuerzas iguales paralelas y otra en sentido contrario en medio de las dos anteriores igual a la suma de stas. Cuando se somete una barra a flexin se producen en ella los dos esfuerzos anteriores de traccin y compresin.(Tambin se producen esfuerzos de cortadura). Un ejemplo tpico lo tenemos en una pasarela o tabln, en el cual vemos que la mitad superior se comprime, mientras que la inferior se tracciona, quedan en el centro una fibra que no sufre alteracin, denominada fibra neutra.

Torsin: Un elemento est sometido a este esfuerzo si las cargas producen un retorcimiento del mismo. Actan dos pares de fuerzas contrarias en sentido opuesto, es decir, que normalmente sus secciones tienden a tomar un movimiento de rotacin unas en contrario de las otras. Un ejemplo lo tenemos cuando un gimnasta gira alrededor de una barra fija, el rozamiento de sus manos con la barra torsiona ligeramente a sta, tambin un tornillo cuando se aprieta con una llave.

Pandeo o combadura: Es cuando se somete a compresin un elemento de longitud muy grande y de seccin transversal pequea. El estudio del paneo es especialmente importante de el caso de los pilares. Un ejemplo lo podremos observar fcilmente cuando comprimimos un palo delgado, ste se flexiona y se deforma, por lo que si seguimos aplicando esta fuerza se rompe.ACTIVIDADES1. Define brevemente lo que entiendes por estructura y cita algn ejemplo que conozcas de tu ciudad, cuyo diseo se base principalmente en elementos estructurales.2. Cita en tu cuaderno distintos ejemplos que a tu juicio puedan considerarse como estructuras naturales y artificiales. Finalmente, clasifica y justifica de forma razonada los diferentes casos propuestos.3. Define traccin y cita un ejemplo de algn elemento que conozcas que trabaje o hagas trabajar a traccin.4. Define compresin y cita un ejemplo de algn elemento que conozcas que trabaje o hagas trabajar a compresin.5. Define flexin y cita un ejemplo de algn elemento que conozcas que trabaje o hagas trabajar a flexin.6. Define cizalladura y cita un ejemplo de algn elemento que conozcas que trabaje o hagas trabajar a cizalladura.7. Define torsin y cita un ejemplo de algn elemento que conozcas que trabaje o hagas trabajar a torsin.8. Define pandeo y cita un ejemplo de algn elemento que conozcas que trabaje o hagas trabajar a pandeo.9. Razona que bicicleta est mejor diseada. Justifique.