miércoles, 24 de mayo de 2017

Las Estructuras

1. ESTRUCTURAS. TIPOS.

Todos los cuerpos poseen algún tipo de estructura. Las estructuras se encuentran en la naturaleza y comprenden desde las conchas de los moluscos hasta los edificios, desde el esqueleto de los
animales …, pero el ser humano ha sabido construir las suyas para resolver sus necesidades. Desde tiempos remotos el ser humano ha diseñado y utilizado distintos elementos resistentes para ayudarle a resistir los esfuerzos de sus construcciones.

Las estructuras pueden ser naturales, si se encuentran en la naturaleza, o artificiales si son creadas por el ser humano.


Las estructuras artificiales son el conjunto de elementos sencillos, proyectados y construidos por el ser humano, dispuestos de forma que proporcionen rigidez y permitan soportar, sin romperse o deformarse en exceso, determinadas cargas o esfuerzos para los que han sido diseñados.

2. ELEMENTOS DE UNA ESTRUCTURA

Son elementos simples de una estructura todos aquellos tramos en los que puede subdividirse. 
Pueden estar formados por uno o varios perfiles, que son aquellas formas comerciales en que se suministran el acero y otros materiales.

Elementos simples más característicos:
  • Vigas: Son elementos resistentes que normalmente adoptan una posición horizontal.
  • Cerchas: vigas especiales formadas por la unión de elementos que adoptan disposición de celdillas triangulares y se comportan como vigas de grandes dimensiones para salvar grandes distancias. 
  • Pilares y columnas: elementos resistentes dispuestos en posición vertical que normalmente soportan el peso de las vigas, cerchas u otros elementos transmitiéndolos a la cimentación (zapatas). Las columnas son generalmente cilíndricas.
  • Tirantes y tensores: Con objeto de dar rigidez y aumentar la resistencia en las estructuras se suelen colocar unos elementos simples que en ocasiones son cables de acero que mediante tensores o trinquetes se pueden tensar. 

3. ESTABILIDAD DE LAS ESTRUCTURAS

Decimos que una estructura es estable cuando al actuar sobre ella distintas fuerzas, cargas y solicitaciones externas permanece en equilibrio sin que se produzca riesgo evidente de caída o vuelco.

4. RESISTENCIA DE LAS ESTRUCTURAS. TIPOS DE ESFUERZOS

Decimos que una estructura es resistente cuando es capaz de soportar las cargas o solicitaciones externas a las que se ve sometida.

Una estructura tiene que soportar su propio peso, el de las cargas que sujetan y también fuerzas exteriores como el viento, las olas, etc. Por eso, cada elemento de una estructura tiene que resistir diversos tipos de fuerzas sin deformarse ni romperse

4.1 ESFUERZOS PRINCIPALES

1. Tracción. Tirantes
Si sobre los extremos de un cuerpo actúan dos fuerzas opuestas que tienden a estirarlo, el cuerpo sufre tracción. Es el tipo de esfuerzo que soportan los tirantes y los tensores.

2. Compresión. Pilares
Si sobre los extremos de un cuerpo actúan dos fuerzas opuestas que tienden a disminuir su longitud, el cuerpo sufre compresión. Es el tipo de esfuerzo que soportan los pilares y los cimientos.

3. Flexión. Vigas
Si sobre un cuerpo actúan fuerzas que tienden a doblarlo, apareciendo en él dos esfuerzos distintos uno de tracción y otor de compresión, el cuerpo sufre flexión. Es el tipo de esfuerzo que soportan las vigas y las cerchas.
4. Torsión
Si sobre un cuerpo actúan fuerzas que tienden a retorcerlo, el cuerpo sufre torsión. Es el tipo de esfuerzo que soporta un tornillo, la punta del destornillador o una llave girando en una cerradura.
5. Cortadura o cizalladura
Si sobre un cuerpo actúan fuerzas que tienden a cortarlo o desgarrarlo, el cuerpo sufre cortadura. Es el tipo de esfuerzo que sufre el metal ante unas tijeras o la unión entre una viga y un pilar.




4.2. RIGIDEZ EN PERFILES Y ESTRUCTURAS

Para seleccionar un perfil hay que tener en cuenta su capacidad para soportar esfuerzos sin deformarse. A eso se llama rigidez. Según los esfuerzos que vayan a resistir se podrán usar distintas secciones: cilíndricas, circulares, cables, cuadradas, huecas o macizas, con forma de L o de H.

La rigidez de una estructura se basa en la triangulación. La disposición triangular es la única forma geométrica no deformable.

Si se analiza cualquier estructura formada por la unión de perfiles simples, como las de las grúas de la construcción, algunos puentes, las torres de alta tensión, etc.; vemos que la rigidez de estas estructuras no se debe a lo compacto de su construcción, sino al entramado triangular de su forma. 

Es decir, su rigidez se basa en la triangulación. Triangular una estructura consiste en añadirle barras y perfiles hasta que toda ella esté formada por un conjunto de triángulos que le permitirá tener una gran rigidez y resistencia a deformarse.

Si te fijas en los ejemplos, la estructura cuadrada puede deformarse fácilmente, al igual que la pentagonal. Pero la triangular es muy estable e indeformable. Por eso, las otras formas geométricas se triangulan para darles rigidez.


Es decir, la triangulación hace que las estructuras no se deformen y que sean muy estables.


ACTIVIDAD: ESTRUCTURA DE PUENTE CON PAPEL

A.- OBJETIVO

El proyecto plantea como objetivo la aplicación práctica de los conocimientos adquiridos en los distintos temas estudiados durante el curso, como son:
1. El proceso tecnológico: con la planificación y seguimiento de las fases del método de proyectos. Además se prestará atención a las normas de seguridad en el taller y organización del mismo.
2. informática: con la realización de la memoria y la búsqueda de información.
3. Materiales: con el estudio de las propiedades de los materiales utilizados para el proyecto. El proyecto se realizará con papel, derivado de la madera.
4. Expresión gráfica: realización de bocetos, croquis y planos del proyecto.
5. Estructuras: estudio de la estructura realizada.

B.- DESCRIPCIÓN

El proyecto consistirá en un puente realizado con barras de papel reciclado. El diseño será libre, debiendo cumplir las siguientes condiciones:
1. La base del puente será de 15 cm de ancho x 40 cm de largo.
2. La altura del puente no debe superar los 30 cm.

C.- PRUEBA DE CARGA

Una vez terminado el proyecto, se someterá a una prueba de carga, colocando el puente entre dos mesas, y sometiéndolo a una serie de pesos que se irán incrementando sucesivamente hasta llegar a la rotura. La estructura deberá soportar como mínimo un peso de 2 kilogramos. La nota en este apartado dependerá del peso que haya soportado.
         

D.- DOCUMENTACIÓN A ENTREGAR (MEMORIA DEL PROYECTO)

1.- PORTADA. Debe de contener como mínimo la siguiente información: 
  • Título del proyecto realizado.
  • Nombre de los miembros del grupo y tareas asignadas.
  • Curso y Grupo.
  • Una fotografía o imagen relacionada con el proyecto realizado.
2.- ÍNDICE. Debe recoger todos los apartados tratados en la memoria.

3.- PROPUESTA DEL PROYECTO. Se debe adjuntar la propuesta en la que se plantea el proyecto a realizar, qué se pretende hacer y cómo se piensa hacer.

4.- PLANOS. Se incluirán en el siguiente orden: 
  • Bocetos de ideas individuales.
  • Croquis acotado de la solución de grupo. 
  • Alzado, planta y perfil acotados.
5.- DIARIO DE TRABAJO. Se indicará en él lo que se ha hecho día a día, las tareas de cada miembro del grupo, los problemas surgidos durante la construcción del proyecto y la solución adoptada.

6.- LISTADO DE MATERIALES y HERRAMIENTAS. Deberán enumerarse todos los materiales necesarios y todas las herramientas utilizadas.

7.- PRESUPUESTO. Se valorará lo que pudo costar el proyecto asignando precio a los materiales y herramientas utilizados.

8.- AUTOEVALUACIÓN DEL PROYECTO Y POSIBLES MEJORAS En este apartado se indicará la utilidad del proyecto, la funcionabilidad, la estética, el acabado, el diseño, etc, y se indicarán qué mejoras se podrían hacer al proyecto una vez evaluado.

E.- EVALUACIÓN

Para la evaluación del proyecto se tendrán en cuenta los siguientes aspectos:

  • Actitud en el trabajo, interés, participación, comportamiento, respeto a los compañeros del grupo. (20 %).
  • Respeto a las Normas de Seguridad, Salud y Limpieza. (10 %).
  • Acabado del proyecto, aspectos estéticos. (20 %).
  • Funcionabilidad del proyecto. (20 %).
  • Memoria. Inclusión de todos los apartados solicitados. (30 %). 
EJEMPLOS DE POSIBLES PRECIOS DE MATERIALES:

Tablero aglomerado de 300 x 400 mm y 10 mm de espesor: 3,0 € / tablero
Listón de madera de 100 x 10 mm: 1,0 € / m
Barra de cola termofusible: 0,05 €/unidad
Hojas de papel A4 o reciclado o palos de plástico: 0,1€ /ud.
Barra de pegamento: 1 €/unidad
   
Vídeos de ejemplos de trabajo:





MÁS INFORMACIÓN:

- Estructuras (Tecnología JH)
- Proyecto de Puente (Tecnología JH)
- Estructuras con barras de papel

- Las Estructuras (libros vivos SM)
- Apuntes de Estructuras (en pdf)