INFORMATICA 2018: ESTRUCTURAS DE LA TECNOLOGIA

ESTRUCTURAS DE LA TECNOLOGÍA

¿Qué es una Estructura?

"Una estructura es un conjunto de elementos unidos entre si, con la misión de soportar las fuerzasque actúan sobre ellos."

Fijate en la imagen siguiente donde puedes ver algunos de los elementos de una estructura:

Puedes ver todas las partes de una estructura de un edificio en el siguiente enlace: Partes de Una Estructura

Como vemos, las estructuras sirven para soportar fuerzas, por eso vamos a estudiar primero un poco las fuerzas.

Fuerza: es todo aquello capaz de deformar un cuerpos (efecto estático) o de modificar su estado de reposo o movimiento (efecto dinámico). Las fuerzas que actúan sobre una estructura se llaman Cargas.

Las fuerzas se representan con una flecha (vector), donde la longitud del vector es la intensidad de la fuerza, la flecha la dirección y el principio del vector es el punto donde se aplica la fuerza. El peso es también una fuerza. Si quieres saber más sobre los vectores te recomendamos este enlace: Vectores.

Tipos de Cargas en las Estructuras

Las cargas son las fuerzas que tienen que soportar.

- Cargas Fijas: las que no varían sobre la estructura. Siempre tienen el mismo valor. Por ejemplo el propio peso de la estructura y el de los cuerpos que siempre están en la estructura.

- Cargas Variables: las que pueden variar sobre la estructura con el paso del tiempo. Ejemplos: la fuerza del aire, el peso de la gente, la nieve, etc.

En la figura anterior... ¿Qué cargas son fijas y variables?.

- Cargas Fijas: peso de la estructura y el peso del deposito.

- Cargas Variables: fuerza del viento y el peso del agua.

Esfuerzos en las Estructuras

Lo primero.....¿Qué es un esfuerzo?.

Un esfuerzo es la fuerza interna que experimentan los elementos de una estructura cuando son sometidos a fuerzas externas. Los elementos de una estructura deben soportar estos esfuerzos sin romperse ni deformarse.

Pongamos un ejemplo para que quede más claro.

Cuando te tiras de un dedo de la mano hacia fuera (fuerza externa), notas una tensión en su interior que te causa cierta molestia. Pues bien los elementos de una estructura (una viga por ejemplo), cuando están sometidos a una fuerza externa, también soportan en su interior unas tensiones internas o esfuerzos que no somos capaces de verlos, pero están ahí, al igual que las del dedo de la mano. A estas tensiones internas es a lo que se le llama esfuerzos.

Hay 5 tipos de esfuerzos diferentes.

- Esfuerzo de Tracción: Un elemento está sometido a un esfuerzo de tracción, cuando las fuerzas que actúan sobre él, tienden a estirarlo. Un ejemplo sería el cable de una grúa. Ojo tiende a estirarlo, pero un una estructura no debe conseguirlo nunca, por lo menos de forma visual (que se vea a simple vista). Esto debe pasar para todos los esfuerzos explicados a continuación.

- Esfuerzo de Compresión: Un elemento está sometido a un esfuerzo de compresión, cuando las fuerzas que actúan sobre él, tienden a comprimirlo (juntarlo). Ejemplo las patas de una silla.

- Esfuerzo de Flexión : Un elemento está sometido a un esfuerzo de flexión, cuando las fuerzas que actúan sobre él, tienden a curvarlo. Un ejemplo es la tabla de una mesa.

Estos 3 tipos de esfuerzos son lo principales, pero hay más.

- Esfuerzo de Torsión: Un elemento está sometido a un esfuerzo de torsión, cuando las fuerzas que actúan sobre él, tienden a retorcerlo. Ejemplo: una llave abriendo una cerradura.

- Esfuerzo de Cortadura: Un elemento está sometido a un esfuerzo de cortadura, cuando las fuerzas que actúan sobre él, tienden a cortarlo o rasgarlo. Ejemplo: trampolín de una piscina en la parte de su unión con la torre.

Veamos todos los ejemplos en una estructura para un columpio:

Cuando queremos construir una estructura, esta, tiene que cumplir unas condiciones. Las 4 siguientes son obligatorias en todas las estructuras.

Condiciones de las Estructuras

1ª) que sea rígida: es decir que no se deforme o se deforma dentro de unos límites. Para conseguirlo se hace triangulando, es decir con forma de triangulo o con sus partes en forma de triangulo.

2ª) que sea estable: es decir que no vuelque cuando está sometida a fuerzas externas. Se puede conseguir haciendo más ancha la base, o colocando tirantes.

3ª) debe ser resistente: es decir que cada elemento de la estructura sea capaz de soportar el esfuerzo al que se va a ver sometido (que no rompa). El tamaño y la forma de cada elemento es lo que hará que soporten los esfuerzos. Para que aguanten más las vigas se construyen con perfiles (formas).

4º) debe ser los más ligera posible, así ahorraremos en material, tendrá menos cargas fijas y será más barata. Hay elementos que solo cambiando su forma son más ligeros y aguantan incluso más peso.

La forma de las vigas se llama perfil. Aquí tienes algunos ejemplos de los perfiles de los diferentes tipos de vigas metálicas más comunes:

El perfil en H y en T son de los más usados, ya que con poco material aguantan grandes esfuerzos.

Tipos de Estructuras

Las más importantes desde el punto de vista de la tecnología son las estructuras entramadas, aunque hay más tipos de estructuras, como veremos a continuación.

Estructuras Entramadas

Son las estructuras que se utilizan en nuestros edificios de hoy en día. Están constituidas por barras de hormigón armado (hormigón con varillas de acero en su interior) o acero unidas entre si de manera rígida.

Las casas y edificios actuales son todos estructuras entramadas.

En este tipo de estructuras es muy importante la construcción de pilares (elementos verticales) y vigas (elementos horizontales).

Los pilares suelen hacerse de hormigón armado y se construyen en el mismo sitio donde se hace la estructura. Mira como se hace un pilar de hormigón armado:

Si quieres saber todos los pasos para la construcción de una estructura entramada te recomendamos este enlace: Partes Estructura de una Vivienda.

Estructuras Trianguladas

Están formadas por barras unidas entre sí en forma de triángulo. Por ejemplo las grúas de la construcción.

Estructuras Colgantes

Se emplean cables de los que cuelgan parte de la estructura. Los cables se llaman tirantes y suelen tender a estirarse. Los tirantes llevan en sus extremos unos tensores para tensar el cable o destensarlo a la hora de colocarlo.

Estructuras Laminadas

Están formadas por láminas. Un ejemplo son la carrocería de los coches, las carcasas de los televisores, de los móviles, etc.

Estructuras Masivas

Son estructuras que se construyen acumulando material, sin dejar apenas hueco entre él. Un ejemplo son las pirámides.

Estructuras Abovedadas

Son estructuras que tienen arcos y bóvedas. Los arcos permiten aumentar los huecos en la estructura y las bóvedas son arcos uno a continuación del otro. Se usó mucho en iglesias, catedrales y puentes.

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Tecnología: Estructuras

En la asignatura de tecnología estamos dando que el tema de estructuras, y todo lo que vayamos aprendiendo lo colgaré en el blog, con la finalidad de aprender nosotros, y que a vosotros os sea de utilidad :)

En esta entrada, voy a ir poniendo todo lo que vayamos dando.

Definición de estructura:

Una estructura es un conjunto de elementos que están destinados a soportar fuerzas, y para ser resistente y estable, transmite a las fuerzas a puntos de apoyo.

Las fuerzas que actúan sobre una estructura, se llaman cargas.

Tipos de estructuras dependiendo su origen:

Naturales: Son las producidas por la naturaleza propia, sin ayuda de un hombre.

Ejemplos: El esqueleto de los seres vivos, las raíces de un árbol, el tronco y las ramas.

Este árbol está sometido a la carga del viento que puede hacer que se mueva, y también al peso de las ramas.

Es una estructura sometida a la carga de compresión, al andar, y por el peso del aire de la atmósfera. Si no fuera por él, el peso nos hundiría y nos destruiría los órganos internos.

¿Qué son y para qué sirven las estructuras?

¿Qué es una estructura tecnológica?

Una estructura tecnológica es una organización y ordenación de las partes que componen un objeto, que debe ser pensado y diseñado de acuerdo a la utilidad y uso que se le quiera dar.

A continuación lee y aprende los conceptos básicos sobre estructuras: Realiza las actividades propuestas, para que aprendas interactuando con las estructuras y las fuerzas que actúan sobre ellas.

Las estructuras. Un esqueleto para cada objeto

¿Para qué se utilizan las estructuras?

La estructuras artificiales son lasque construye el ser humano con una finalidad determinada, para ello han sido pensadas, diseñadas y finalmente fabricadas.

De acuerdo a la necesidad que satisfacen, las estructuras sirven para:

Soportar peso: se engloban en este apartado aquellas estructuras cuyo fin principal es el de sostener cualquier otro elemento, son los pilares, las vigas, estanterías, torres, patas de una mesa, etc.

Salvar distancias: su principal función es la de esquivar un objeto, permitir el paso por una zona peligrosa o difícil, son los puentes, las grúas, telesféricos, etc.

Proteger objetos: cuando son almacenados o transportados, como las cajas de embalajes, los cartones de huevos, cascos, etc.

Para dar rigidez a un elemento: son aquellos en que lo que se pretende proteger es el propio objeto, y no otro al que envuelve, por ejemplo en las puertas no macizas el enrejado interior, los cartones, etc.

PRINCIPALES TIPOS DE ESTRUCTURAS.

Se pueden realizar muchas clasificaciones de las estructuras, atendiendo a diferentes parámetros:

De acuerdo a su origen:

Naturales: como el esqueleto, el tronco de un árbol, los corales marinos, las estalagmitas y estalactitas, etc. A continuación observa diferentes estructuras naturales.

Artificiales: Son todas aquellas que ha construido el hombre.Observa algunos ejemplos:

Otras estructuras pueden ser:

Móviles:Son 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.

En función de su utilidad o situación:

Pueden ser:

Pilares, postes o columnas: Son barras apoyadas verticalmente, cuya función es la de soportar cargas o el peso de otras partes de la estructura. Los principales esfuerzos que soporta son de compresión y pandeo. Los materiales de los que está construido son muy diversos, desde la madera al hormigón armado, pasando por el acero, ladrillos, mármol, etc. Suelen ser de forma geométrica regular (cuadrada o rectangular) y las columnas suelen ser de sección circular.

Vigas: Son una pieza o barra horizontal, con una determinada forma en función del esfuerzo que soporta. Forma parte de los forjados de las construcciones. Están sometidas a esfuerzos de flexión.

Muros: Soportan los esfuerzos en toda su longitud, de forma que reparten las cargas. Los materiales de los que están construidos son variados: la piedra, de fábrica de ladrillos, de hormigón, etc.

Arcos: Son el elementos constructivos lineales de forma curvada, que sirven para unir el espacio entre dos pilares o muros. Está compuesto por piezas llamadas dovelas, y puede adoptar formas curvas diversas. Es muy útil en espacios relativamente grandes en donde se utilizan los arcos como piezas pequeñas.

Tirantes: Son elementos constructivos que está sometido principalmente a esfuerzos de tracción. Otras denominaciones que recibe según las aplicaciones son: cable y tensor. Algunos materiales que se usan para fabricarlos son cuerdas, cables de acero, cadenas, listones de madera…

Puentes: Los puentes son estructuras que los seres humanos han ido construyendo a lo largo de los tiempos para superar las diferentes barreras naturales con las que se han encontrado y poder transportar así sus mercancías, permitir la circulación de las gentes y trasladar sustancias de un sitio a otro. La construcción de puentes es cada vez más sofisticada. A continuación observa el video:

Los puentes más largos del mundo