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- 1. ESTRUCTURAS Definición de estructura. Una estructura es un conjunto de elementos estáticos (sin posibilidad de movimiento) unidos entre sí para soportar un conjunto de cargas. El sostenimiento de la estructura se logra gracias a fuerzas de resistencia interna llamadas esfuerzos que evitan que falle. Para entender mejor esta definición, imagina que levantas un libro sobre la palma de tu mano. El libro pesa sobre la mano (es la carga) y a la vez, tú estás haciendo fuerza con el brazo para sostenerlo (el esfuerzo). El conjunto se puede mantener quieto cuando esas dos fuerzas se equilibran entre sí. Definición de carga. Tipos de cargas. Las cargas son las fuerzas externas que actúan sobre las estructuras. Dichas fuerzas son las que causarían la caída de la estructura si no fuese suficientemente resistente. Los tipos de carga más habituales son: Los pesos situados sobre las estructuras. Por ejemplo los vehículos que pasan por un puente o las personas y muebles que descansan sobre los distintos pisos de un edificio. También puede ser una carga importante la nieve si se acumula en exceso en una cubierta. El peso de la propia estructura. En grandes estructuras (por ejemplo edificios), el propio peso de los materiales que lo componen es una de las cargas más importantes. La presión del agua como en el caso de un embalse. La fuerza del viento sobre superficies grandes. Definición de esfuerzo. Los esfuerzos son fuerzas internas de resistencia que aparecen en las estructuras y que evitan que ésta falle. Recuerda el ejemplo del brazo sosteniendo un peso. Para que la estructura aguante las cargas, tienen que aparecer fuerzas dentro de las piezas que la componen, para que la estructura resista sin desmoronarse. Tipos de esfuerzos. Tracción. Cuando las cargas aplicadas tienden a estirar una parte de la estructura, se dice que dicha parte está sometida a un esfuerzo de tracción. Este sería el esfuerzo típico que hay en los cables de sujeción de una torre. Compresión. Cuando las cargas tienden a aplastar una parte de una estructura, se dice que aparece un esfuerzo de compresión. Este es el esfuerzo típico en un pilar o columna que soporta un peso.
- 2. Flexión. Si aplicamos una carga a una pieza de forma que tiende a doblarse, aparece en ella un esfuerzo llamado de flexión. Este es el esfuerzo típico en vigas. Torsión. Cuando una carga aplicada sobre una pieza intenta retorcerla, entonces aparece dentro de dicha pieza un esfuerzo de torsión. Este es un esfuerzo poco usual en estructuras aunque si aparece en otras situaciones. Por ejemplo, cuando apretamos un tornillo sobre la madera, el tornillo tiene un esfuerzo de torsión Cortadura o cizallamiento. Cuando una pieza sobresale de un apoyo y aplicamos una fuerza en el extremo (como si quisiéramos romperla o cortarla) aparece un esfuerzo de cortadura justo en el borde del apoyo. Este esfuerzo no es el mismo que el de flexión aunque aparecería en los dos puntos de apoyo de una viga sometida a flexión. Elementos resistentes en las estructuras Las estructuras están compuestas por diversos elementos cuyo nombre depende de su disposición y función. Estos son los más importantes: Vigas y viguetas. Las vigas apoyan sus extremos directamente sobre los pilares. Varias viguetas se apoyan entre dos vigas para crear el suelo de una planta de un edificio. Pilares y columnas. Son elementos de soporte alargados y verticales. Soportan sobre su dirección longitudinal el peso de otras partes de la estructura que están por encima de ellos. Zapatas. Son grandes bloques de hormigón que quedan enterrados bajo el nivel del suelo y tienen la misión de soportar todo el peso de la estructura que tienen encima. Tirantes. Son barras o cables de acero que sirven para sujetar o dar equilibrio a la estructura o para sujetar dos partes de la estructura entre sí.