Estructuras


Índice


  1. Estructura - concepto

  2. Tipos de estructuras

  3. Propiedades principales que debe tener una estructura

  4. Elementos estructurales resistentes

    1. Pilares

    2. Columnas

    3. Vigas

    4. Arco

    5. Bóveda de cañón

    6. Bóveda de crecería o de aristas

    7. Cúpula

  5. Cuevas excavadas

  6. Estructuras masivas

  7. Estructuras de armadura o armazón

  8. Estructuras colgadas

    1. Tirantes

    2. Tensores

    3. Trinquete

    4. Perfiles

    5. Sección

  9. Estructuras trianguladas o cerchas

    1. Triángulo

    2. Escuadras

  10. Estructuras articuladas

  11. Estructuras rígidas

  12. Estructuras geodésicas

  13. Estructura tubulares

  14. Estructuras laminares o de carcasa

  15. Estructuras neumáticas

  16. Esfuerzos estructurales

    1. Compresión

    2. Tracción

    3. Flexión

    4. Pandeo

    5. Torsión

    6. Cortadura

  17. Viga sometida a flexión

    1. Canto

    2. Flecha

    3. Luz

    4. Fibra neutra

    5. Apoyo

    6. Formas de disminuir la flecha en una viga

  18. Estructuras entramadas

  19. Áridos para la construcción de edificios

    1. Cemento

    2. Lechada de cemento

    3. Mortero

    4. Hormigón armado

    5. Hormigón

  20. Elementos resistentes para la construcción de edificios

    1. Forjado

    2. Bovedillas

    3. Vigas o viguetas

    4. Cimientos

    5. Cimentación

    6. Zapata de cimentación

    7. Losa de cimentación

  21. Vocabulario de Estructuras

    1. Acueducto

    2. Fatiga

    3. Puente

    4. Pasarela

    5. Remache

    6. Rigidez

    7. Tensión

Estructura

Llamamos estructura a un conjunto de elementos capaces de aguantar pesos y cargas sin romperse y sin apenas deformarse.



Tipos de estructuras

Naturales

Creadas por la naturaleza.

Artificiales

Diseñadas y construidas por el hombre.


Propiedades principales que debe tener una estructura

Resistente

Para que soporte sin romperse el efecto de las fuerzas a las que se encuentra sometida.

Rígida

Para que lo haga sin deformarse.

Estable

Para que se mantenga en equilibrio sin volcarse ni caerse.


Elementos estructurales 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.
En cualquier estructura podemos encontraremos uno o varios de los siguientes elementos resistentes, encargados de proporcionarle la suficiente resistencia para soportar las cargas a la que está sometida: pilares, vigas, perfiles, arcos, tirantes.

Pilares

Elementos resistentes dispuestos en posición vertical, que soportan el peso de los elementos que se apoyan sobre ellos.

Columnas

Elemento resistente, normalmente cilíndrico y dispuesto en posición vertical, que soporta el peso de los elementos que se apoyan sobre él. Pilar cilíndrico.

Vigas

Elementos colocados normalmente en posición horizontal que soportan la carga de la estructura y la transmiten hacia los pilares. Están constituidas por uno o más perfiles

Estructuras abovedadas

El descubrimiento del arco, la bóveda y la cúpula permitió cubrir espacios mayores y aumentar los huecos en la estructura. Los arcos, las bóvedas y las cúpulas están comprimidos.

Arco

Es la forma curva de cerrar un vano y no consta de una sola pieza sino de varias, que se denominan dovelas.



Dovelas

Las dovelas tienen una forma trapezoidal con mayor anchura en la parte exterior que en la interior mientras que pueden ser planas en su parte frontal y trasera. Para que el arco sea estable cada una de las piezas debe estar bien calculada y los lados por los que se unen deben estar muy bien trabajados.

Bóveda de cañón

Es el resultado de situar varios arcos uno a continuación de otro.

Bóveda de crecería o de aristas

Es el resultado de entrecruzar varios arcos y rellenar los espacios intermedios.

Cúpula

Es el elemento arquitectónico con el que se cubre un espacio, y que surge del movimiento rotatorio de un arco a partir de su eje vertical y que se apoya en muros, pilares o columnas.

Cuevas excavadas

Es un tipo de arquitectura subterránea o troglodita y aprovecha de los recursos naturales en los alrededores del sitio elegido para la construcción: el propio suelo consolidado tal como está. Es bioclimática y se aprovecha la inercia térmica del terreno para obtener confort térmico interior en la vivienda.

Estructuras masivas

Son estructuras que se construyen acumulando material, sin dejar apenas huecos entre él.

Estructuras de armadura o armazón

Estructuras 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: colgadas, trianguladas y entramadas.


Estructuras colgadas

Estructuras con armazones interconectadas por tirantes.

Tirantes

Son cables, normalmente constituidos por hilos de acero, que dan rigidez y permiten mejorar la resistencia de la estructura. Soportan bien los esfuerzos que tienden a estirarlos y pueden ser tensados mediante tensores o trinquetes

Tensores

Mecanismo o dispositivo que se utiliza para tensar algo.

Trinquete

Es un mecanismo que permite a un engranaje girar hacia un lado, pero le impide hacerlo en sentido contrario, ya que lo traba con dientes en forma de sierra. Permite que los mecanismos no se rompan al girar al revés.

Perfiles

Se utilizan en numerosas estructuras, sobretodo metálicas. Son barras que tienen distintas secciones, dependiendo de los esfuerzos que deben soportar. Con los perfiles se consiguen estructuras más ligeras que soportan grandes pesos con menos cantidad de material, los perfiles abiertos se adaptan muy bien a los esfuerzos de compresión. El tipo de perfil viene dado por la forma de su sección.

Sección

Dibujo o croquis que representa la vista de un cuerpo cualquiera si hubiese sido cortado por un plano determinado.


Estructuras trianguladas o cerchas

Se caracterizan por la disposición de barras formando triángulos. Resultan muy resistentes y ligeras a la vez. Pueden resistir los esfuerzos sin deformarse dependiendo del material seleccionado para su construcción, de la forma de las piezas (perfiles) y de la forma de la estructura.

Triángulo

Es el único polígono que no se deforma cuando actúa sobre él una fuerza. Puede demostrarse, de forma experimental, que el triángulo es la forma geométrica más estable, al no deformarse al actuar sobre él fuerzas externas. Esta es la razón por la que se utiliza la triangulación para aportar mayor rigidez a las estructuras. En caso contrario nos encontraremos con una estructura articulada.

Escuadras

Son elementos triangulares de refuerzo en los puntos de unión de las piezas de las estructuras. Están sometidas a esfuerzos de compresión.


Estructuras articuladas

Una estructura se dice articulada cuando está formada por barras conectadas entre si mediante articulaciones perfectas (rótulas).

Estructuras rígidas

Pueden resistir los esfuerzos sin deformarse dependiendo del material seleccionado para su construcción, de la forma de las piezas (perfiles) y de la forma de la estructura.

Estructuras geodésicas

Son cubiertas cóncavas que por lo general tienen forma esférica. Están formadas por la unión de pequeños elementos triangulares que permiten el techado de grandes espacios sin soportes. Los triángulos forman elementos hexagonales y pentagonales, estos últimos son la clave para curvar la superficie

Estructura tubulares

Tienen geometría cilíndrica que permiten un reparto equitativo de las cargas sobre sus paredes. Una de sus principales aplicaciones es la construcción de canalizaciones

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.

Estructuras neumáticas

Tienen como principal elemento estructural el aire, este es contenido, mediante telas. La función del aire es mantener el sistema estructural en equilibrio.


Esfuerzos estructurales

Esfuerzo de compresión

Esfuerzo a que está sometido un cuerpo cuando las fuerzas externas tienden a acortarlo o a comprimir las fibras.

Esfuerzo de tracción

Esfuerzo a que está sometido un cuerpo cuando las fuerzas externas tienden a estirarlo o a alargar las fibras.

Esfuerzo de flexión

Esfuerzo a que está sometido un cuerpo cuando las fuerzas externas tienden a curvarlo. Como consecuencia hay tracciones y compresiones de las fibras, en la zona externa y en la interna respectivamente de la curvatura.

Esfuerzo de pandeo

Cuando se somete a compresión una pieza de gran longitud en relación a su sección, se arquea recibiendo este fenómeno el nombre de pandeo.

Esfuerzo de torsión

Esfuerzo a que está sometido un cuerpo cuando las fuerzas externas tienden a girar una sección de la pieza respecto de la otra, en otras palabras, cuando dos secciones adyacentes giran en sentido contrario.

Esfuerzo de cortadura o cizalla

Esfuerzo a que está sometido un cuerpo cuando las fuerzas externas tienden a deslizar una parte con respecto a otra según un plano que corta el cuerpo. Este esfuerzo también tiene lugar cuando se corta una lámina con unas tijeras.


Viga sometida a flexión

Canto

Dimensión correspondiente a la altura (grueso vertical) de la viga.

Flecha

Deformación máxima producida en la viga (desde el punto sin deformar).

Luz

Distancia que separa los apoyos de la viga.

Fibra neutra

Fibra que no está sometida a esfuerzos.

Apoyo

Punto sobre el que se sustenta la viga.

Formas de disminuir la flecha en una viga

Disminuyendo la luz

colocando tirantes

aumentando el canto


Estructuras entramadas

Tienen elementos verticales y horizontales que se unen entre sí, formando una especie de malla.
Los elementos horizontales se apoyan en los verticales. Ejemplos: estructura de un edificio, vallas de jardín, travesaños de una silla, marcos de ventanas, andamios, etc.
En la construcción de edificios y viviendas, está constituida por barras de hormigón o acero unidas de manera rígida formando un emparrillado.



Áridos para la construcción de edificios

Cemento

Materia pulverulenta, que amasada con agua se endurece y sirve para unir cuerpos sólidos.

Lechada de cemento

Mezcla mortero de cemento y agua.

Mortero

Mezcla compuesta de cemento, arena y agua.

Hormigón armado

Estructura mixta formada por hormigón y una serie de barras de hierro que hacen a la estructura resistente más resistente a la tracción.

Hormigón

Mezcla compuesta de piedras menudas, cemento, arena y agua.


Elementos resistentes para la construcción de edificios

Forjado

Es un elemento estructural externo, generalmente horizontal, capaz de transmitir las cargas que soporta así como su peso propio a los demás elementos de la estructura.

Bovedilla

Bloque de hormigón, cerámica o de otro material, de forma adecuada que se sitúa entre las viguetas se un forjado.

Vigas o viguetas

Son elementos resistentes horizontales. Apoyan sus extremos directamente sobre los pilares para crear el suelo de la planta de un edificio, por lo que experimentarán esfuerzos de cortadura. Las cargas producidas en forjados o cubiertas, que soportan son los pesos de personas y muebles que habrá en el edificio, por lo que hay una tendencia a doblarse bajo dicho peso experimentando esfuerzos de flexión.

Cimientos

Parte de las estructura, que está debajo de tierra y sobre el que se apoya toda la construcción

Cimentación

Es el conjunto de elementos estructurales que permite transmitir las cargas que soporta una estructura al suelo subyacente, de modo que no rebase la capacidad portante del suelo, y que las deformaciones producidas por esta sean admisibles para la estructura.

Zapata de cimentación

Estructura de hormigón armado en la que se apoya el pilar y cuya misión es la de distribuir la elevada carga del pilar sobre una superficie que sea lo más amplia posible.

Losa de cimentación

Placa de hormigón apoyada sobre el terreno que sirve de cimentación que reparte el peso y las cargas del edificio sobre toda la superficie de apoyo.


Vocabulario de Estructuras

Acueducto

Construcción para la conducción de agua que permite salvar un desnivel.

Fatiga

Disminución de resistencia de un material que se encuentra sometido a la acción de tensiones variables.

Puente

Estructura de madera, piedra, ladrillo, cemento, hierro u hormigón armado que se construye sobre ríos, torrentes, brazos de mar u otros sitios para poder pasarlos.

Pasarela

Puente pequeño o provisional.

Remache

Clavija de hierro o de otro metal, que despuéés de pasada por los taladros de las piezas que ha de asegurar se remacha para que no se salga

Rigidez

Propiedad de los cuerpos inflexibles, que no se pueden doblar o torcer

Tensión

Fuerza que une las partes de un cuerpo y no permite que se separen.