Punto 1: Qué son las estructuras

Llamamos estructura al conjunto de las partes de un cuerpo que lo sustentan, lo protegen y le dan consistencia.

Tipos de estructuras

• Masivas. Son estructuras pesadas y macizas. Se construyen acumulando o apilando materiales: edificios de piedra del románico

• Abovedadas. Emplean el arco y la bóveda, lo que permite cubrir espacios mayores y aumentar los huecos en la estructura

• Laminadas. Formadas por láminas o paneles delgados y resistentes que forman una especie de caja o carcasa que protege y mantiene su posición al resto de las piezas

• De armazón. Formadas por piezas alargadas, como tubos, vigas, travesaños, barras, cables

Estructuras de armazón

• Entramadas. Sus elementos forman una malla de piezas verticales y horizontales: la estructura de una silla

• Trianguladas. Construidas con barras que forman triángulos: las torres de la red eléctrica

• Colgadas. Soportan parte del peso de la construcción mediante cables, que se fijan a muros o torres muy resistentes.

Punto 2: Cargas y esfuerzos

Las fuerzas que soporta una estructura se denominan cargas. Estas cargas pueden ser:

• Las cargas fijas no varían con el paso del tiempo y siempre afectan a la estructura de la misma manera
• Las cargas variables cambian con el paso del tiempo, una veces actúan y otras no, y no siempre tienen la misma longitud.

Esfuerzos

• Tracción. Las fuerzas que actúan sobre la pieza tienden a estirarla

• Compresión. Las fuerzas que actúan sobre la pieza tienden a aplastarla

• Flexión o pandeo. Las fuerzas que actúan sobre la pieza tienden a doblarla.

• Torsión. Las fuerzas que actúan sobre la pieza tienden a retorcerla

• Corte o cizalladura. Las fuerzas que soporta la pieza tienden a cortarla

Punto 3: Elementos resistentes

Son los elementos básicos con los que se construye una estructura.

• Pilares. Son los apoyos verticales sobre los que descansan las vigas y el resto de la estructura.
• Vigas. Son piezas horizontales con forma de prima rectangular. Se apoyan sobre dos puntos y su misión es la de soportar las cargas de la estructura y transmitirlas a los pilares.
• Tirantes. Son cables inextensibles que se emplean para sujetar o colgar vigas o para estabilizar los elementos verticales de la estructura.
• Escuadras. Son triángulos rectángulos que se emplean para reforzar la estructura.
• Diagonales. Son barras que unen dos vértices opuestos de un polígono
• Arcos. Son elementos con forma curvilínea que se apoyan sobre dos pilares.

Otros elementos resistentes

• Dinteles. Son elementos horizontales que salvan un espacio libre entre dos apoyos.
• Contrafuertes. Son pilares que se colocan adosados a los muros para reforzarlos y aguantar su empuje
• Bóvedas. Son estructuras curvas que se apoyan en muros, pilares o columnas.
• Cúpulas. Son bóvedas semiesféricas que se utilizan como cubierta y ejercen el mismo empuje en todas las direcciones
• Membranas. Son superficies flexibles que soportan cargas mediante el desarrollo de esfuerzos de tracción
• Columnas. Cumplen la misma función que los pilares, pero su sección es circular en vez de ser poligonal
• Placas o losas. Distribuyen las cargas por toda su superficie, mediante flexión

Punto 4: Construcción de estructuras estables

Entre otros usos, las estructuras se construyen para:

• Proteger y proporcionar apoyo a los elementos de un conjunto: esqueletos
• Salvar accidentes geográficos: puentes y túneles
• Generar superficies: pistas de aterrizaje
• Cerrar y cubrir espacios: bóvedas y cúpulas
• Almacenar alturas en el espacio: torres, antenas, postes y grúas

Condiciones que debe unir una estructura

• Ser estable. Es decir, se debe mantener en equilibrio, sin volcarse ni caerse
• Ser resistente. Tiene que mantener la forma, sin romperse y sin deformarse permanentemente

El centro de gravedad de un cuerpo es un punto imaginario en el que podemos considerar que se concentre todo el peso del cuerpo.

La posición del centro de gravedad de un cuerpo influye en su estabilidad. Un cuerpo se encuentra en equilibrio estable cuando la vertical que pasa por su centro de gravedad corta la base en la que el cuerpo se apoya

Punto 5: Construcción de estructuras resistentes

El cálculo de estructuras consiste en conseguir la mayor resistencia de una estructura utilizando para ello la menor cantidad posible de material

La resistencia de una estructura depende del material con el que se ha construido, de la cantidad de material que se ha utilizado y la forma que se le ha dado a la estructura.

Muchas estructuras se construyen uniendo barras para formar un armazón o entramando que servirá de soporte al resto de la estructura. Esta forma de construir permite alcanzar grandes alturas sin que el peso sea excesivo.

Para evitar que un polígono se deforme, se añaden barras que lo dividan en triángulos. Esta técnica se llama triangulación y se utiliza en muchas estructuras.

Un perfil es una barra que tiene una forma determinada. Los perfiles son barras que tienen distintas secciones