Tema: ESTRUCTURAS 3º ESO

INTRODUCCIÓN Derrumbamiento del Puente Tacoma Narrows Estado de Washington, EE. UU Artículo sobre el puente de Tacoma Narrows. Página 4 Analiza. Página 4

1. ESTRUCTURAS ESTRUCTURA: Conjunto de elementos de un cuerpo destinados a soportar las acciones externas para evitar que se rompa o se deforme en exceso. La estructura de una máquina o cuerpo es la parte que se encarga de sostener y proteger al resto de elementos de dicha máquina o cuerpo. TIPOS DE ESTRUCTURAS Estructuras naturales: Estructuras que se han formado sin intervención del ser humano. Ej. caparazón de la tortuga. Estructuras artificiales: Estructura que ha construido el ser humano para satisfacer necesidades. Ej. patas de una mesa.

1. ESTRUCTURAS EJERCICIOS: 1. Pág. 6 nº1 ¿Se distingue de forma clara qué parte de la botella forma su estructura? ¿Qué elementos sirven para reforzarla? 2. Pág. 6 nº2 ¿Qué estructuras puedes ver en estas fotografías? ¿Son naturales o artificiales? 3. Pág. 6 nº3 Enumera cinco estructuras naturales y cinco artificiales 4. Pág. 6 nº4 Identifica la estructura de estos objetos: Bolígrafo, vaso de plástico, cámara de fotos, silla y una bicicleta.

2. FUERZAS Y CARGAS FUERZA: Todo aquello capaz de deformar un cuerpo (efecto estático) o alterar su estado de movimiento o reposo (efecto dinámico). *Para definir una fuerza es preciso especificar: Intensidad Dirección Sentido Punto de aplicación 2 N 10 N

2. FUERZAS Y CARGAS CARGA: Fuerza que actúa sobre una estructura. Puede ser: - Fija o permanente: carga que no varia a lo largo del tiempo, son cargas constantes. Ej. Peso de la propia estructura. - Variable: carga que cambia a lo largo del tiempo. Ej. La nieve. Las cargas producen TENSIONES en la estructura del cuerpo donde se aplican

2.FUERZAS Y CARGAS EJERCICIOS: 5. Dibuja dos fuerzas a) con la misma dirección y sentido pero con distinta intensidad b) con la misma dirección e intensidad pero con distinto sentido c) con diferente sentido, intensidad y dirección 6. Pág. 7 nº6 7. Pág. 7 nº7 8. Pág. 32 nº 1

3. ESFUERZOS ESFUERZO: Tensión interna que experimentan todos los cuerpos sometidos a la acción de una o varias fuerzas. TIPOS DE ESFUERZOS Tracción 2. Compresión 3. Flexión 4. Torsión 5. Corte o cizalladura Pandeo

3. ESFUERZOS TIPOS DE ESFUERZOS Tracción: Esfuerzo que se produce cuando las fuerzas que actúan sobre un cuerpo tienden a estirarlo o alargarlo. Ej.: cable de una grúa gomas de un tirachinas tirantes de un puente cuerda de una persiana cadena de la que cuelga una lámpara 2. Compresión: Esfuerzo al que está sometido un elemento de una estructura cuando las fuerzas que actúan sobre él tienden a aplastarlo o comprimirlo. Ej.: patas de la silla piernas de una persona pilares de un puente 3. Flexión: Esfuerzo al que está sometido un elemento de una estructura cuando las fuerzas que actúan sobre él tienden a curvarlo, doblarlo o flexionarlo. Ej.: trampolín tablero de un puente, entre sus apoyos baldas de la estantería

3. ESFUERZOS TIPOS DE ESFUERZOS 4. Torsión: Esfuerzo al que está sometido un elemento de una estructura cuando las fuerzas que actúan sobre él tienden a retorcerlo. Ej.: lápiz, al sacarle punta llave al girar para abrir destornillador al apretar un tornillo 5. Cizalladura o cortante: Esfuerzo al que está sometido un elemento de una estructura cuando las fuerzas que actúan sobre él tienden a seccionarlo. Ej.: guillotina tornillo clavado en la pared del que cuelga un cuadro Pandeo: Esfuerzo al que está sometido un elemento de una estructura cuando las fuerzas que actúan sobre él tienden a comprimirlo y se dobla.

3. ESFUERZOS

3. ESFUERZOS EJERCICIOS: 9. Pág. 9 nº8 13. Pág. 32 nº3

4. ESTRUCTURAS ARTIFICIALES ESTRUCTURAS MASIVAS ESTRUCTURAS ADINTELADAS ESTRUCTURAS ABOVEDADAS ESTRUCTURAS TRIANGULADAS ESTRUCTURAS COLGANTES ESTRUCTURAS ENTRAMADAS ESTRUCTURAS LAMINARES ESTRUCTURAS NEUMÁTICAS ESTRUCTURAS GEODÉSICAS

4. ESTRUCTURAS ARTIFICIALES 1. ESTRUCTURAS MASIVAS Concentración de gran cantidad de material, sin apenas huecos, colocando bloques de material uno encima de otros o excavando en roca. Piedra o arcilla. 2. ESTRUCTURAS ADINTELADAS Estructuras a base de dinteles que son elementos horizontales que se coloca sobre dos soportes verticales con la finalidad de dejar huecos (puerta o ventana) de piedra o madera.

4. ESTRUCTURAS ARTIFICIALES 3. ESTRUCTURAS ABOVEDADAS Formadas por arcos y bóvedas. Se basan en el empleo de piedras cortadas y colocadas de tal forma que solo aparece el esfuerzo de compresión que es bien soportado por la piedra.

4. ESTRUCTURAS ARTIFICIALES 4. ESTRUCTURAS TRIANGULADAS Hechas a base de barras (normalmente metálicas o de madera) unidas formando triángulos. El triángulo es el único polígono indeformable. La triangulación hace que la estructura sea indeformable. Puentes, cubiertas de grandes luces (cerchas), torres o andamios…

4. ESTRUCTURAS ARTIFICIALES 5. ESTRUCTURA COLGANTES Para construirla se utilizan cables, que reciben el nombre de tirantes, de los que cuelga gran parte de la estructura. Los tirantes que se pueden regular se llaman tensores. Los cables solo reciben esfuerzos de tracción. Para sujetar elementos horizontales (puentes) y verticales (antenas torres carpas…)

4. ESTRUCTURAS ARTIFICIALES 6. ESTRUCTURA ENTRAMADA DE HORMIGÓN ARMADO  Son las que están formadas principalmente por elementos verticales (pilares) y horizontales (vigas). Bloque de hormigón reforzado interiormente por una armadura de barras de hierro o acero. El hormigón presenta resistencia a la compresión y el acero a la tracción. Forjado, vigas, pilares y cimentación. Pilar Viga Vigueta Bovedillas Malla de acero Cimentación 3,4,5… Forjado

4. ESTRUCTURAS ARTIFICIALES 7. ESTRUCTURAS LAMINARES Formada por láminas finas de metal, plástico, hormigón armado principalmente Su resistencia viene dada por sus pliegues o curvaturas.

4. ESTRUCTURAS ARTIFICIALES 8. ESTRUCTURAS NEUMÁTICAS Son estructuras formadas por una superficie plástica hueca que se mantiene erguida al introducirle aire comprimido (tracciona la superficie plástica). Son desmontables y ligeras. Se emplean en estructuras que se deben montar de forma rápida y sencilla. Hospitales de campaña atracciones infantiles…

4. ESTRUCTURAS ARTIFICIALES 9. ESTRUCTURA S ESPACIALES Y GEODÉSICAS Estructuras tridimensionales formadas por barras que unidas mediante nudos combinan las estructuras trianguladas y las abovedadas. De esta forma se obtienen estructuras muy ligeras que crean curvas y cubren grandes luces.

5. CONDICIONES DE LAS ESTRUCTURAS - centrado en la base a) centro de gravedad - cercano al suelo 1 Estabilidad 1- Aumentar tamaño en la base (Def.) b)Soluciones 2- Empotrar 3- Centrar peso en parte baja 4- Atirantar - Material 2 Resistencia (Depende de - Cantidad de material (Def.) - Forma del elemento a. Forma: Compresión (+ grosor), Tracción (+ sección), Flexión (+ canto ↕) 3 Rigidez b. Uniones(nudos) cartelas (Def.) c. Triangulación (arriostramientos) 4 viabilidad económica 5 Estética

5. CONDICIONES DE LAS ESTRUCTURAS 1. ESTABILIDAD Mantenerse erguida y no volcar. Para ello su centro de gravedad debe estar centrado sobre su base. Cuanto más centrado y más cercano al suelo se encuentre su centro de gravedad, más estabilidad tendrá la estructura. Para conseguir mayor estabilidad: 1 - Aumentar el tamaño de la base 2 - Empotrar la parte inferior en el suelo 3 -Centrar el peso del cuerpo en su parte baja, incluso añadiendo peso de manera artificial. 4 -Atirantar la estructura para aumentar la superficie de la base 1 3 4 2

5. CONDICIONES DE LAS ESTRUCTURAS 2. RESISTENCIA La estructura debe resistir sin romperse las tensiones a las que está sometida. Para conseguir mayor resistencia se puede modificar: -Tipo de material (cada material tiene una tensión de rotura para cada tipo de esfuerzo) - Cantidad de material empleado - Forma de la estructura - Esfuerzo al que está sometido

5. CONDICIONES DE LAS ESTRUCTURAS 3. RIGIDEZ Todos los cuerpos se deforman al aplicarles una fuerza, pero esta deformación no debe impedir su función. Para conseguir mayor rigidez se puede modificar: 1-Forma: según el esfuerzo al que va a estar sometido Compresión: elementos gruesos aunque sean huecos Tracción: aumentar la sección y tensar bien los elementos Flexión: aumentar el canto del elemento y acumular el material en la parte superior e inferior 2- Para conseguir uniones rígidas se utilizan cartelas que aumentan la superficie de unión. 3- La triangulación evita deformaciones en las estructuras de barras. Podemos emplearlas directamente o añadir arriostramientos (cables en forma de cruz con el fin de evitar deformaciones)

EJERCICIOS: 17. Pág. 14 nº25 18. Pág. 14 nº26 19. Pág. 14 nº27 20. Pág. 15 nº29 21. Pág. 15 nº30

6. ELEMENTOS ESTRUCTURALES PILAR, COLUMNA Y PILASTRA Elemento vertical Soporta el peso de la estructura que está por encima de ellos y lo transporta hasta un nivel inferior. Pilar: cuadrado o rectangular Columna: cilíndrica Pilastra: pilar o columna adosada a un muro

6. ELEMENTOS ESTRUCTURALES VIGA, VIGUETA Y DINTEL Elemento horizontal Salvar un espacio entre dos apoyos. Viga: se apoyan en los pilares. Transmiten el peso del forjado Vigueta: forman parte del forjado. Transmiten peso a las vigas Dintel: salvan espacios entre columnas o abren huecos.

6. ELEMENTOS ESTRUCTURALES ARCOS Y BÓVEDAS Elemento curvo, bi o tridimensionales Cubrir el espacio entre dos muros o columnas.

6. ELEMENTOS ESTRUCTURALES ARBOTANTES Y CONTRAFUERTES Contener las cargas de los arcos y bóvedas. Arbotante: arco exterior que lleva las cargas de las bóvedas hasta el contrafuerte. Contrafuerte: puede ir directamente adosado al muro, transmite las cargas desde la bóveda hasta el terreno.

6. ELEMENTOS ESTRUCTURALES MUROS DE CARGA Y DE CONTENCIÓN Elemento vertical Transmiten la carga hasta el terreno. Muro de carga: resisten esfuerzos de compresión. Muro de contención: resisten esfuerzos de flexión.

6. ELEMENTOS ESTRUCTURALES FORJADO Elemento horizontal Transmiten cargas al resto de la estructura 3.Vigueta 4.Bovedillas 5.Armadura 6.Material aislante

6. ELEMENTOS ESTRUCTURALES BASAMENTO, ZAPATA, LOSA Y PILOTE A este conjunto de elementos se le llama cimentación Reparte la carga sobre el terreno. Basamento: Elemento inferior de la estructura. A modo de plataforma Zapata: prisma rectangular de hormigón situado baja los pilares. Losa: Elemento de hormigón que se encarga de repartir las cargas sobre el terreno Pilotes: columnas con bastante profundidad para alcanzar terreno firme donde apoyarse.

6. ELEMENTOS ESTRUCTURALES TIRANTES Y TENSORES Elementos lineales Resisten esfuerzos de tracción y se emplean en estructuras colgantes o arriostramientos. Los tirantes que se pueden regular se llaman tensores