Estructuras Introducción 1. Las estructuras a nuestro alrededor Pág. 2

Estructuras
Introducción
1. Las estructuras a nuestro alrededor Pág. 2
1.1. Las funciones de una estructura
1.2 Las estructuras que vemos y las que no vemos
1.3. Los elementos que forman las estructuras
1.4. Las fuerzas que soporta una estructura
1.5. Otras fuerzas que actúan sobre las estructuras
2. Soportes para el dibujo técnico Pág. 3
2.1. Las formas resistentes en la arquitectura.
2.2. Reforzando estructuras con triángulos y barras.
3. La realización del dibujo técnico: el bocetoPág. 3
3.1. Los puentes un ejemplo de estructura
3.1.1. Las fuerzas que actúan sobre un puente
3.1.2. Tipos de puentes, una solución para cada problema
3.2. Estructuras verticales, torres y edificios
3.2.1. ¿Por qué se mantiene en pie una torre?
3.2.2. La importancia de repartir el peso
3.2.3. Los cimientos
4. Materiales para construir estructurasPág. 4
4.1. EL acero
4.2. El hormigón
4.3. Resumen de los materiales empleados para construir estructuras
Introducción
Una estructura es un objeto o una parte de un objeto que se ha pensado para sostener un peso manteniendo una
forma determinada.
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1. LAS ESTRUCTURAS A NUESTRO ALREDEDOR
1.1. Las funciones de una estructura
Una estructura esta pensada para realizar las siguientes funciones:
−Soportar una carga.
−Soportar fuerzas exteriores.
−Mantener la forma.
−Proteger partes delicadas.
1.2. Las estructuras que vemos y las que no vemos
Cuando vemos un puente, apreciamos claramente su estructura. De hecho, todo el puente es una estructura
destinada a soportar las cargas. En otros objetos, la estructura no es tan evidente. También podemos encontrar
ejemplos en la naturaleza. El esqueleto humano es un ejemplo de estructura interna, que no es visible desde el
exterior.
1.3. Los elementos que forman las estructuras
En una estructura podemos distinguir diferentes partes, llamadas elementos estructurales. Cada elemento
estructural esta pensado para soportar la carga de una determinada manera, es decir, para resistir distintos
tipos de fuerzas.
1.4. Las fuerzas que soporta una estructura
Una estructura tiene que soportar su propio peso, el de las cargas que sujeta y algunos empujes exteriores,
como el viento, las olas, etc. Los tres tipos de fuerzas más importantes que actúan sobre las estructuras son:
−La fuerza de compresión: las columnas de un edificio soportan el peso del techo y de los pisos superiores.
Estos elementos están sometidos a una fuerza que tiende a aplastarlos. Los elementos estructurales que
soportan fuerzas de compresión se llaman soportes.
−La fuerza de tracción: los cables de un puente colgante soportan unas fuerzas que tienden a estirarlos. Los
elementos estructurales que soportan fuerzas de tracción se llaman tensores o tirantes.
−La fuerza de flexión: un estante de un mueble soporta una fuerza que tiende a doblarlo. Los elementos
estructurales que soportan fuerzas de flexión se llaman vigas o barras, las cuales están puestas en sentido
horizontal.
1.5. Otras fuerzas que actúan sobre las estructuras
Además de estas tres fuerzas, también pueden actuar en los elementos de una estructura dos fuerzas: la de
torsión y cizallamiento.
−La fuerza de torsión actúa sobre elementos que giran. La punta de un destornillador se puede deformar por la
acción de esta fuerza.
−Las fuerzas de cizallamiento actúan sobre elementos que soportan tracción y empuje, como los remaches de
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una gran estructura metálica.
2. AUMENTAR LA RESISTENCIA CON LA FORMA
2.1 Las formas resistentes en la arquitectura
En apariencia para hacer una estructura resistente tenemos que utilizar materiales cuanto más resistentes
mejor. Una barra de hierro hueca, cilíndrica o de sección cuadrada, es un ejemplo de forma resistente. Si
fabricamos los elementos estructurales con una forma determinada, conseguiremos que resistan mucho más.
La clave del éxito de las formas resistentes es repartir la carga. Observando edificaciones podemos descubrir
formas resistentes que han sido utilizadas desde la antigüedad. Tres ejemplos son el arco, la bóveda y la
cúpula. Para construir algo de esto primero habría que hacer un entramado de madera en el que se apoyara
cada pieza. Una vez finalizado este trabajo se retiraba el entramado de madera. En ocasiones, los arquitectos
del pasado se enfrentaban a problemas casi irresolubles, por ejemplo, a construir cúpulas sin utilizar un
entramado de madera que sostuviera la estructura mientras se construía. Lo que inventó Brunelleschi era una
estructura que se sujetaba a si misma durante su construcción.
2.2. Reforzando estructuras con triángulos y barras
En el s. XIX los arquitectos conseguían mejorar la resistencia de la estructura de una forma muy sencilla:
suponiendo las vigas, todas o una parte, formando triángulos. Esta técnica se llama triangulación. Podemos
encontrar ejemplos de estructuras trianguladas por todas partes. Se pueden encontrar en puentes de hierro,
algunas estructuras modernas, etc. La triangulación permite ahorrar material además de aligerar el peso de la
estructura.
3. LA REALIZACIÓN DEL DIBUJO TÉCNICO: EL BOCETO
3.1. Los puentes un ejemplo de estructura
Los puentes se diseñaron para salvar un obstáculo, como un río, un brazo de mar, un desnivel, etc.; de forma
que resistan las fuerzas a las que se encuentran sometidos. Todo los puentes tienen en común que deben
resistir una carga, debida al peso de las personas o vehículos que lo cruzan, además debe soportar el peso de
los propios materiales que la forman de manera equilibrada.
3.1.1. Las fuerzas que actúan sobre un puente
Cualquier estructura sobre la que se deposita una carga está sometida a la fuerza de flexión, la cual tiende a
deformar el elemento estructural horizontal, que se denomina normalmente viga.
3.1. Tipos de puentes: una solución para cada problema
El puente más sencillo es el puente de vigas, y consiste simplemente en tender vigas de madera o de metal de
una orilla a otra, formando una pasarela.
Una solución para aumentar la longitud del tablero era añadir pelares. La resistencia aumentaba más si,
además se construían arcos que sujetaran la plataforma. Se inventaron así los primeros puentes con arcos.
Un puente con arcos puede salvar cualquier distancia, si el puente salvaba un río, era imprescindible hacer
presas y canales, cosa imposible en el caso de ríos muy profundos.
La solución a este problema la aportaron los puentes colgantes. Hay muchos tipos de puentes colgantes, pero
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todos se basan en que le peso de la estructura se carga en torres sobre pilares. Además los puentes colgantes
pueden alcanzar longitudes increíbles.
3.2. Estructuras verticales: torres y edificios.
3.2.1. ¿Por qué se mantiene en pie una torre?
La torre tiene que soportar las fuerzas externas (viento, terremotos, etc.) Además tiene que soportar su propio
peso, esto es una fuerza interna. En conclusión: la solución está en reforzar la estructura, y controlar cómo se
reparten las cargas.
3.2.2. La importancia de repartir el peso
El peso de la estructura debe estar repartido igualmente, en los pilares inferiores deben soportar más peso que
los superiores, así pues cuando se va ascendiendo en una estructura cada elemento soporta menos peso que el
que lo soporta a él mismo.
3.2.3. Los cimientos
Los cimientos de las construcciones proporcionan esta superficie firme a la que se anclan todos los demás
elementos de la estructura de los edificios.
4. LA REALIZACIÓN DEL DIBUJO TÉCNICO: EL CROQUIS
4.1. El acero
La mayoría de los metales que usamos son aleaciones, mezclas de metales. Por ejemplo el acero es una
aleación en la que el componente principal es el hierro. Con acero se construyen vigas y perfiles de muchos
tipos que tienen numerosas aplicaciones en la construcción de edificios, puente, etc.
Además, el acero es un material muy aplicado en la fabricación de cubiertos y todo tipo de objetos que puedan
estar en contacto con el agua.
4.2. El hormigón
El hormigón es uno e los materiales más importantes en la construcción de edificios, puentes, torres, presas y
otras grandes obras. Se trata una mezcla de cemento, arena, agua y grava. El hormigón muestra una buena
resistencia a la compresión, pero no a la tracción. Por eso se emplea hormigón armado, que es hormigón al
que se han añadido largas varillas de acero.
4.2. Resumen de los materiales empleados para construir estructuras
−El hierro es un metal procedente de los minerales siderita, magnetita, pirita y limonita; se utiliza,
fundamentalmente, aleado con carbono, formando el acero. Es un material resistente. Buen conductor
eléctrico y térmico. Se emplea en la construcción de estructuras, sobre todo para mejorar la resistencia del
hormigón.
−El aluminio es un metal que se obtiene del bauxita. Se usa en estado puro, aunque también se alea. Es un
material ligero, pero resistente y tenaz. Buen conductor de la electricidad. Se emplea para construir ventanas y
puertas de exterior.
−El cobre es un metal que se obtiene de diversos minerales como la calcopirita. Es blando y deformable. Es
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un excelente conductor de la electricidad. Se emplea como conductor en los cables eléctricos y para fabricar
tuberías.
−El cemento es un material cerámico. Es resistente. Se emplea para la unión de otros materiales de
construcción y revestimiento de muros exteriores.
−El hormigón es un material cerámico. Es un excelente material para la construcción. Es el elemento base en
la construcción.
−El vidrio es un material que se obtiene de la mezcla de arena, caliza y carbonato sódico. Es un material
resistente pero frágil. Es un elemento fundamental en la construcción de ventanas.
−La madera es una materia prima que se obtiene del tronco de los árboles. Resiste mucho los esfuerzos de
compresión. Su uso es sobre todo decorativo.
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