TEMA 1 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS

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1 TEMA 1 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
¿QUÉ SON LAS ESTRUCTURAS? TIPOS DE ESTRUCTURAS CÁLCULO DE ESTRUCTURAS ELEMENTOS RESISTENTES ESFUERZOS MECÁNICOS: AUTOEVALUACIÓN

2 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
¿QUÉ SON LAS ESTRUCTURAS? Llamamos estructura a un conjunto de elementos capaces de aguantar pesos y cargas (esfuerzos) sin romperse y sin apenas deformarse. Cuando los primeros humanos comenzaron a levantar construcciones (cabañas, graneros o pequeños templos) se dieron cuenta que solo se mantenían en pie y cumplían su función si los materiales disponibles (madera, piedras, arcilla, etc.) se colocaban de una determinada manera. A la manera de distribuir y ordenar las partes importantes de una construcción la llamamos estructura.

3 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
TIPOS DE ESTRUCTURAS Basta con mirar a nuestro alrededor para encontrarnos todo tipo de estructuras. Algunas de ellas son creadas por la naturaleza y por tanto las denominamos estructuras naturales. El esqueleto de un ser vertebrado, las formaciones pétreas, el caparazón de un animal o la estructura de un árbol son algunos ejemplos de este tipo de estructura. Otras han sido diseñadas y construidas por el hombre para satisfacer sus necesidades a lo largo de su evolución, las llamaremos estructuras artificiales. Los ejemplos más usuales de este tipo de estructuras son los puentes, edificios, grúas, chasis de automóviles, carcasas de electrodomésticos, muebles, etc. pero las podemos encontrar en la mayoría de los objetos realizados por el hombre.

4 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
CÁLCULO DE ESTRUCTURAS Las primeras construcciones humanas se realizaban pensando primero un diseño y construyendo, si la estructura no resistía, se probaba de otra manera (prueba y error). Hace 5000 años aparecieron las primeras civilizaciones y fueron haciendo construcciones cada vez más complejas y el método de prueba y error ya no era suficiente. Aparecieron los primeros arquitectos, cuya función era: Diseñar Supervisar la construcción. Para ello tuvieron que aprender más sobre el comportamiento de las estructuras y sobre la resistencia de los materiales. Gracias a este aprendizaje desarrollaron nuevas técnicas de construcción Actualmente nuestros conocimientos de ciencia e ingeniería de estructuras están muy avanzados. Un arquitecto, diseña (forma, funcionalidad y acabado) Un ingeniero calcula la estructura (sección, materiales, calidad, longitud, esfuerzos, etc.) Para realizar los cálculos hay que tener conocimientos de matemáticas y de física.

5 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
ELEMENTOS RESISTENTES La resistencia de una estructura no depende solamente de las propiedades del material con el que está hecha, sino también de la disposición del conjunto de elementos resistentes que la forman. LOS ELEMENTOS RESISTENTES ENCARGADOS DE PROPORCIONAR RESISTENCIA A LA ESTRUCTURA: PILARES VIGAS TIRANTES ARCOS TRIANGULOS TUBOS

6 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
ELEMENTOS RESISTENTES: PILARES ELEMENTOS RESISTENTES DISPUESTOS EN POSICIÓN VERTICAL, QUE SOPORTAN EL PESO DE LOS ELEMENTOS QUE SE APOYAN SOBRE ELLOS. CUANDO PRESENTAN FORMA CILINDRICA SE DENOMINAN COLUMNAS.

7 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
ELEMENTOS RESISTENTES: VIGAS ELEMENTOS COLOCADOS EN POSICIÓN HORIZONTAL QUE SOPORTAN LA CARGA DE LA ESTRUCTURA Y LA TRANSMITEN HACIA LOS PILARES. LAS VIGAS ESTÁN CONSTITUIDAS POR PERFILES. LOS PERFILES SON FORMAS COMERCIALES EN QUE SE SUELE SUMINISTRAR EL ACERO U OTROS MATERIALES. SE DIFERENCIAN EN LA SECCIÓN.

8 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
ELEMENTOS RESISTENTES: TIRANTES SON CABLES NORMALMENTE CONSTITUIDOS POR HILOS DE ACERO, QUE DAN RIGIDEZ Y PERMITEN MEJORAR LA RESISTENCIA DE LA ESTRUCTURA. SOPORTAN BIEN ESFUERZOS QUE LOS ESTIRAN Y PUEDEN SER TENSADOS MEDIANTE TENSORES O TRINQUETES COMO EL DE LA FOTOGRAFÍA.

9 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
ELEMENTOS RESISTENTES: ARCOS FORMA GEOMÉTRICA MUY UTILIZADA A LO LARGO DE LA HISTORIA COMO SOLUCIÓN ARQUITECTONICA. PERMITE TRANSMITIR LAS CARGAS QUE SOPORTA HACIA LOS ELEMENTOS QUE SUSTENTAN LA ESTRUCTURA.

10 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
ELEMENTOS RESISTENTES: TRIÁNGULOS EL TRIÁNGULO ES LA FORMA GEOMÉTRICA MÁS ESTABLE, AL NO DEFORMARSE AL ACTUAR SOBRE ÉL FUERZAS EXTERNAS. LA TRIANGULACIÓN SE UTILIZA PARA APORTAR MAYOR RIGIDEZ A LAS ESTRUCTURAS. CERCHAS: ESTRUCTURA FORMADA POR UN CONJUNTO DE PERFILES AGRUPADOS GEOMÉTRICAMENTE FORMANDO UNA RED DE TRIÁNGULOS. EJ: GRADAS, POSTES ELÉCTRICOS, INDUSTRIAS.

11 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
ELEMENTOS RESISTENTES: TUBOS SU GEOMETRÍA CILÍNDRICA PERMITE UN REPARTO EQUITATIVO DE LAS CARGAS SOBRE SUS PAREDES. UNA DE SUS PRINCIPALES APLICACIONES ES LA CONSTRUCCIÓN DE CANALIZACIONES.

12 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
ESFUERZOS MECÁNICOS Desde el punto de vista de la ingeniería, una estructura es un conjunto de elementos diseñados para soportar fuerzas a las que están sometidos. No deben derrumbarse. Es decir debe ser resistente. No debe volcarse. Es decir, debe ser estable. No debe deformarse excesivamente. Es decir, debe ser rígida. A las fuerzas que actúan sobre una estructura se les llama también cargas. Las cargas pueden ser de dos tipos: 1. Cargas fijas o estáticas: no varían en el tiempo. Por ejemplo: un edificio. 2. Cargas variables o dinámicas: varían en el tiempo. Por ejemplo: el viento, el paso de vehículos o personas sobre un puente levadizo, etc. Cuando se aplican cargas a una estructura (un puente, un edificio, una máquina, etc.) se dice que está sometida a un esfuerzo. EXISTEN 5 TIPOS DE ESFUERZOS: TRACCIÓN, COMPRESIÓN, FLEXIÓN, CIZALLADURA Y TORSIÓN.

13 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
ESFUERZOS MECÁNICOS: TRACCIÓN Decimos que un elemento está sometido a un esfuerzo de tracción cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a estirarlo. EJEMPLOS:

14 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
ESFUERZOS MECÁNICOS: COMPRESIÓN Decimos que un elemento está sometido a un esfuerzo de compresión cuando se le aplican dos fuerzas de sentido opuesto que tienden a aplastarlo. EJEMPLOS:

15 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
ESFUERZOS MECÁNICOS: FLEXIÓN Decimos que un elemento está sometido a un esfuerzo de flexión cuando recibe una o más fuerzas que tienden a doblarlo. EJEMPLOS:

16 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
ESFUERZOS MECÁNICOS: CIZALLADURA O CORTE Decimos que un elemento está sometido a un esfuerzo de corte o cizalladura cuando se le aplican dos fuerzas en sentido opuesto que tienen tendencia a cortarlo. EJEMPLOS: El troquelado se usa para recortar piezas de una lámina fina (metal, cuero, plástico o cartón) Hay dos tipos de fuerzas iguales y de sentido contrario: El peso de la viga. Fuerza de reacción de la columna.

17 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
ESFUERZOS MECÁNICOS: TORSIÓN Decimos que un elemento está sometido a un esfuerzo de torsión cuando al aplicar dos fuerzas en sentido opuesto tienden a retorcerlo. EJEMPLOS:

18 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
AUTOEVALUACIÓN: ¿Qué es una estructura? Pon 5 ejemplos de estructuras artificiales y 2 de estructuras naturales. ¿Qué condiciones debe cumplir una estructura para considerarse resistente?. ¿De qué depende la resistencia de una estructura? ¿Qué es un elemento resistente? ¿Cuáles son los más importantes? ¿Qué diferencia hay entre un pilar y una columna? ¿Qué función tiene una viga? Dibuja un perfil en “L” y en “T”. ¿Por qué son tan importantes los triángulos en las estructuras? ¿Qué es un esfuerzo mecánico? ¿Qué tipo de esfuerzos hay? ¿En qué consiste el esfuerzo de tracción? ¿En qué consiste el esfuerzo de compresión? ¿Qué elementos de la estructura de un edificio están sometidos a compresión? Las patas de una silla están sometidas a compresión, explica por qué. ¿En qué consiste el esfuerzo de flexión? ¿Por qué se camba la balda de una estantería cuando ponemos muchos libros? ¿A qué esfuerzo está sometida la parte central de una viga? ¿Por qué? ¿En qué consiste el esfuerzo de cizalladura? ¿Qué elementos de la estructura de un edificio están sometidos a cizalladura? ¿En qué consiste el esfuerzo de torsión? Pon 2 ejemplos que no aparezcan en el tema de cada tipo de esfuerzo mecánico.

19 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
ACTIVIDADES DE REFUERZO Y AMPLIACIÓN: Visita la anterior página web y responde a las siguientes preguntas GRADUADAS desde más sencillas a más difíciles en el apartado Aparecen 18 actividades graduadas desde la 1 hasta la 18.

20 INTRODUCCIÓN A ESTRUCTURAS
ACTIVIDADES DE PROFUNDIZACIÓN: 1) En esta página web encontrarás varios apartados en los que puedes profundizar sobre los contenidos de estructuras.