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ÍNDICE Características y tipos de estructuras ............................................................................................ 2 Condiciones de una estructura ....................................................................................................... 2 Centro de gravedad .......................................................................................................................... 2 CONDICIONES QUE DEBE CUMPLIR TODA ESTRUCTURA. ........................................................ 4 TIPOS DE ESTRUCTURAS. ................................................................................................................ 6 ESTRUCTURAS MASIVAS. ............................................................................................................ 7 ESTRUCTURAS ABOVEDADAS. ................................................................................................... 8 ESTRUCTURAS ENTRAMADAS. .................................................................................................. 9 ESTRUCTURAS de BARRAS, ...................................................................................................... 11 ARTICULADAS O TRIANGULADAS. ......................................................................................... 11 ESTRUCTURAS COLGANTES. .................................................................................................... 15 OTRA CLASIFICACIÓN .................................................................................................................. 18
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Características y tipos de estructuras Condiciones de una estructura Centro de gravedad El centro de gravedad de un cuerpo es un punto imaginario en el que podemos considerar que se concentra todo el peso de su cuerpo. La posición del centro de gravedad influye mucho en la estabilidad de un cuerpo. Cuando representamos la fuerza peso de un objeto, lo suponemos situado en un punto (el centro de gravedad), esto no es real, ya que el peso está distribuido por todo el espacio físico ocupado por el cuerpo. Definimos el centro de gravedad como ese punto característico en el que suponemos el total de la masa del objeto. Para calcular experimentalmente el centro de gravedad de una superficie plana, se construye una plomada (con un hilo y un peso). A continuación se coloca la plomada en un punto del objeto, de manera que este cuelgue libre, se traza una línea. Se realiza el proceso desde otro punto. Las dos líneas trazadas, se cortan en un punto que es el centro de gravedad. Saber dónde se encuentra el
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centro de gravedad en una estructura es muy importante, ya que hará que esta sea estable o inestable. Esta figura es estable, ya que la proyección centro de gravedad está dentro de su base, aunque al más mínimo movimiento se saldrá de él. Esta figura es estable, ya que, al proyectar, su centro de gravedad está dentro de su base.
Aunque parezca que las famosas Torres Kio de Madrid son inestables, no es así, ya que la proyección de sus centros de gravedad está dentro de las bases.
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CONDICIONES QUE DEBE CUMPLIR TODA ESTRUCTURA. Rigidez y elasticidad: Podemos definir elasticidad como la propiedad que tienen los cuerpos para retornar a su forma inicial una vez han sido suprimidas las fuerzas que ha provocado la deformación. La elasticidad depende del material, todos los materiales son más o menos elásticos. Un cuerpo con un elasticidad baja será rígido. Si sometemos a un material elástico a un determinado esfuerzo, de manera que este sobrepase un
determinado valor (límite elástico), en primer lugar veremos que la deformación se ha convertido en permanente, pero si seguimos aplicando el esfuerzo, llegará un momento en que se produzca la rotura.
Estable:
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¿CÓMO PODEMOS MEJORAR LA ESTABILIDAD DE UNA ESTRUCTURA? • Haciendo más grande la base. • Añadiendo masa en su base. De esta forma conseguimos bajar su centro de gravedad. • Empotrándola en el suelo. • Atirantándola. Podemos mejorar la estabilidad de una estructura de cualquiera de las siguientes formas: .
Tiene que mantenerse en equilibrio, sin volcarse ni caerse. Resistente: Tiene que soportar sin romperse, los esfuerzos a que está sometida Mantener la forma: Toda estructura debe soportar las cargas sin deformarse excesivamente. Cuando una ESTRUCTURA falla, puede deberse a: • Exceso de peso. 5
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• Fatiga estática. Debida a la actuación repetida de una carga, que si actuara una sola vez, no produciría rotura. • Fallos de diseño. • Uniones poco adecuadas o mal realizadas. • Desastres naturales. Terremotos, vendavales, etc • Otros.
TIPOS DE ESTRUCTURAS. Principales tipos de estructuras Se pueden realizar muchas clasificaciones de las estructuras, atendiendo a diferentes parámetros:
En función de su origen: Naturales: como el esqueleto, el tronco de un árbol, los corales marinos, las estalagmitas y estalactitas, etc. Artificiales: son todas aquellas que ha construido el hombre.
En función de su movilidad: Móviles: serían todas aquellas que se pueden desplazar, que son articuladas. Como puede ser el esqueleto, un puente levadizo, una bisagra, una biela, una rueda, etc. Como ejemplo la estructura que sustenta un coche de caballos y un motor de combustión. Fijas: aquellas que por el contrario no pueden sufrir desplazamientos, o estos son mínimos. Son por ejemplo los pilares, torretas, vigas, puentes.
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Las estructuras artificiales más importantes, podemos clasificarlas en los siguientes grupos: • Estructuras masivas. • Estructuras abovedadas. • Estructuras entramadas. • Estructuras de barras, articuladas o trianguladas. • Estructuras colgantes. ESTRUCTURAS MASIVAS. Se caracterizan por la utilización de grandes cantidades de material. (Pirámides de Egipto, templos griegos, etc) Estructuras masivas
Las estructuras masivas son estructuras muy pesadas y macizas formadas por superficies anchas y resistentes. Para construirlas se emplea gran cantidad de material. Los muros gruesos de los embalses son ejemplos de estructuras masivas.
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ESTRUCTURAS ABOVEDADAS. Se caracterizan por la utilizaci贸n del arco y la b贸veda, lo que supone un menor derroche de material. ( acueducto de Segovia, iglesias , mezquitas, etc)
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ESTRUCTURAS ENTRAMADAS. Son las que se utilizan actualmente en los edificios de viviendas Las grandes construcciones suelen realizarse en varios pasos: vaciado del terreno, cimentación, construcción de pilares, colocación de vigas y construcción de forjados. Vaciado del terreno y cimentación de la estructura La mayoría de las obras se inician acondicionando el terreno sobre el que va a apoyarse la futura construcción. En primer lugar se realiza el vaciado del terreno donde se levantará la construcción. Para ello, se utilizan grandes máquinas, como excavadoras, apisonadoras, camiones... Después se procede a la cimentación, es decir, se fija una armadura de acero en la zona vaciada, se llena con hormigón y se espera a que solidifique.
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Construcción de pilares y colocación de vigas Los pilares y las vigas son el armazón básico de las estructuras en grandes construcciones. Habitualmente se realizan con hormigón armado o acero, aunque en otras épocas se usó mucho la madera. Una vez realizada la cimentación, se construyen los pilares o soportes verticales. Con los pilares se van consiguiendo las distintas alturas que vayan a tener la estructura. Sobre los pilares se apoyan las vigas o soportes horizontales. Estos elementos forman el entramado principal del edificio.
Forjados y tableros de una estructura Los forjados y los tableros suponen la base del suelo de los diferentes pisos o de la carretera en los puentes. Se construyen apoyándose sobre las vigas y soportes. En muchos puentes el tablero se construye aparte del resto de la construcción, en pequeños tramos, que luego, se trasladan al puente para montarlos. El forjado está compuesto de vigas, viguetas y de piezas que cubren el hueco entre ellas. Todo el conjunto se cubre con una capa de hormigón. 10
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ESTRUCTURAS de BARRAS, ARTICULADAS O TRIANGULADAS. Son aquellas constituidas por la unión de barras. Suelen ser metálicas o de madera. Utilizan fundamentalmente el triángulo como figura geométrica más estable e indeformable. (Puente de hierro, grúa, tortea de alta tensión, etc.)
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ESTRUCTURAS COLGANTES. Son aquellas que utilizan tirantes o tensores para sujetar gran parte de la estructura.
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OTRA CLASIFICACIÓN Estructuras laminares o de carcasa
Las estructuras laminares o de carcasa están constituidas por láminas resistentes que envuelven al objeto, formando una caja o carcasa que protege y mantiene en su posición a las piezas que lo componen. Otros ejemplos de estructuras de carcasa son las carrocerías y fuselajes de coches y aviones, y la mayoría de los envases como botellas de plástico o tetrabriks.
Estructuras de armazón o armaduras Estas estructuras están formadas por piezas alargadas, como barras, tubos, pilares, vigas, travesaños o cables unidos entre sí para formar una especie de esqueleto o armazón. Según la disposición de sus elementos, las clasificamos en: trianguladas, entramadas y colgadas. Las estructuras trianguladas (se ven habitualmente en torres de la red eléctrica y en algunos puentes metálicos) se caracterizan por la disposición de barras formando triángulos (El triángulo es la única 18
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figura plana que no se deforma). Resultan muy resistentes y ligeras a la vez. Las estructuras entramadas (Se usan en la mayoría de los edificios, y en muebles) están formadas por una malla de piezas verticales y horizontales. Las estructuras colgadas (Pueden observarse en los puentes colgantes o en las cubiertas de algunos estadios) soportan el peso de la construcción mediante cables o barras que van unidos a soportes muy resistentes. Las estructuras de armazón o armaduras se clasifican en tres categorías: trianguladas, entramadas y colgadas.
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