DEFINICION DE ESTRUCTURAS
Es el conjunto de elementos resistentes, convenientemente vinculados entre sí, que accionan y reaccionan bajo los efectos de las cargas. Su finalidad es resistir y transmitir las cargas del edificio a los apoyos manteniendo el espacio arquitectónico, sin sufrir deformaciones incompatibles.
Los requisitos o exigencias básicas que una estructura debe cumplir son:
EQUILIBRIO: Se identifica con la garantía de que el edificio no se moverá. Tienen cierto grado de movimiento, pero comparado a las dimensiones del edificio los desplazamientos de este edificio son tan pequeños que a simple vista parece inmóvil y sin deformación alguna. Un cuerpo no se mueve en una sola dirección, si se aplican otras fuerzas de igual magnitud y dirección aplicada en sentido contrario lo anulan. Cuando esto sucede se dice que el cuerpo está en equilibrio.
ESTABILIDAD: Se relaciona con el peligro de movimiento inaceptables del edificio en su totalidad. Debe estar bien equilibrado. Cuando un viento huracanado actúa sobre un edificio alto y éste no se halla adecuadamente arraigado en la tierra o equilibrado por su propio peso, puede volcarse sin desintegrarse. El edificio es inestable desde el punto de vista rotatorio, éste peligro existe también cuando un edificio no está bien equilibrado y apoya sobre un suelo de resistencia no uniforme. Un edificio construido sobre la ladera de una colina empinada puede mostrar una tendencia a deslizarse hacia abajo por acción de su propio peso. Todos estos casos de inestabilidad se relacionan con el suelo y con los cimientos del edificio.
DEFINICION Y CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
Los materiales son las sustancias que componen cualquier cosa o producto .Desde el comienzo de la civilización, los materiales junto con la energía han sido utilizados por el hombre para mejorar su nivel de vida. Como los productos están fabricados a base de materiales , estos se encuentran en cualquier parte alrededor nuestro .Los mas comúnmente encontrados son madera , hormigón , ladrillo , acero , plástico , vidrio , caucho , aluminio , cobre y papel . Existen muchos mas tipos de materiales y uno solo tiene que mirar a su alrededor para darse cuenta de ello. Debido al progreso de los programas de investigación y desarrollo , se están creando continuamente nuevos materiales.
La producción de nuevos materiales y el procesado de estos hasta convertirlos en productos acabados, constituyen una parte importante de nuestra economía actual. Los ingenieros diseñan la mayoría de los productos facturados y los procesos necesarios para su fabricación.
Puesto que la producción necesita materiales , los ingenieros deben conocer de la estructura interna y propiedad de los materiales , de modo que sean capaces de seleccionar el mas adecuado para cada aplicación y también capaces de desarrollar los mejores métodos de procesado.
RESISTENCIA DE MATERIALES
La resistencia de materiales clásica es una disciplina de la ingeniería mecánica y la ingeniería estructural que estudia los sólidos deformables mediante modelos simplificados. La resistencia de un elemento se define como su capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algún modo.
Un modelo de resistencia de materiales establece una relación entre las fuerzas aplicadas, también llamadas cargas o acciones, y los esfuerzos y desplazamientos inducidos por ellas. Típicamente las simplificaciones geométricas y las restricciones impuestas sobre el modo de aplicación de las cargas hacen que el campo de deformaciones y tensiones sean sencillos de calcular.
Para el diseño mecánico de elementos con geometrías complicadas la resistencia de materiales suele ser insuficiente y es necesario usar técnicas basadas en la teoría de la elasticidad o la mecánica de sólidos deformables más generales. Esos problemas planteados en términos de tensiones y deformaciones pueden entonces ser resueltos de forma muy aproximada con métodos numéricos como el análisis por elementos finitos.
ESTRUCTURAS NATURALES Y ARTIFICIALES
Las estructuras naturales son creadas por la naturaleza. El esqueleto de un ser vertebrado, las formaciones pétreas, el caparazón de un animal o la estructura de un árbol son algunos ejemplos de este tipo de estructura.
Las estructuras artificiales han sido diseñadas y construidas por el hombre para satisfacer sus necesidades. Los ejemplos más usuales de este tipo de estructuras son los puentes y edificios, pero las podemos encontrar en la mayoría de los objetos realizados por el hombre. A la hora de diseñar una estructura esta debe de cumplir tres propiedades principales: ser resistente, rígida y estable. Resistente para que soporte sin romperse el efecto de las fuerzas a las que se encuentra sometida, rígida para que lo haga sin deformarse y estable para que se mantenga en equilibrio sin volcarse ni caerse.
TIPOS DE ESTRUCTURAS
ESTRUCTURAS EN COMPRESION:
Son aquellas que se encuentran en un estado de tensión en el cual las partículas se aprietan entre sí. Una columna sobre la cual se apoya una carga, se halla sometida a una solicitación a la compresión. Se considera como estructuras de “compresión” a aquellas en que durante el transcurso de su vida útil, cualquier sección de los elementos resistentes que la componen, están solicitados exclusivamente a esfuerzos de compresión.
La única limitación impuesta es que bajo cualquier estado de cargas de servicio no aparezcan tensiones de tracción en ninguna sección de la estructura. Para concluir con la definición: compresión es el estado de tensión en el cual las partículas se “aprietan” entre si. una columna sobre la cual se apoya un peso se halla sometida a compresión, por ese motivo su altura disminuye por efecto de la carga. la relación entre tensión de compresión y deformación por compresión es el modulo de elasticidad por compresión. Las deformaciones provocadas por la compresión son de sentido contrario a las producidas por tracción, hay un acortamiento en la dirección de la aplicación de la carga y un ensanchamiento perpendicular a esta dirección, esto debido a que la cantidad de masa del cuerpo no varía.
TENSO-ESTRUCTURAS:
Las estructuras flexibles o tenso-estructuras, tales como: las mallas de cables, los tensigrid y las membranas (estructuras de tensión) son conocidas por la simplicidad de sus elementos, así como por su fácil ensamblaje, mínimo consumo de materiales, mínimo desperdicio y eficiencia energética. Aspectos estos que les permiten sobrepasar a cualquier otro sistema estructural en términos de ligereza y capacidad para cubrir grandes luces. Con formas atractivas, vistas sin obstáculos, e interiores iluminados estas estructuras a tensión constituyen generalmente notables manifestaciones arquitectónicas que invaden al público con una sensación de maravilla.
A pesar de que su uso se remonta a las primeras etapas de la humanidad, las estructuras tensionadas son eminentemente modernas y su construcción requiere de materiales sofisticados, como es el caso de las membranas sintéticas, cables de acero de alta resistencia y sofisticadas teorías de diseño.
ESTRUCTURAS RESISTENTENTES A LA FLEXION:
Si bien los ensayos estáticos de tracción permiten conocer la capacidad de resistencia y deformabilidad de un metal cuando se lo somete a un esfuerzo progresivo, aplicado lentamente, estas propiedades pueden variar según la naturaleza de las cargas y condiciones de trabajo a que se halle sometido. Es por ello, que en muchos casos deben considerarse los factores que inciden en la destrucción de la pieza de acuerdo al empleo práctico del mecanismo o estructura a la que pertenece; ya veremos, por ejemplo, que si el metal soporta tensiones dinámicas sucesivas (fatiga) o estáticas a elevadas temperaturas (creep), la fractura se origina al disminuir su resistencia, en cambio en elementos sometidos a efectos exteriores instantáneos o variaciones bruscas de las cargas, su falla se produce generalmente al no aceptar deformaciones plásticas o por fragilidad, aún en aquellos metales considerados como dúctiles. En estos casos, es conveniente analizar el comportamiento del material en experiencias de choque o impacto.
Siendo las solicitaciones de choque o impacto de aplicación prácticamente instantáneas, las ondas de tensión generadas pueden no propagarse, provocando la rotura por deformaciones localizadas. Por lo expuesto, las propiedades mecánicas de los materiales sometidos a efectos dinámicos de choque se ven sensiblemente modificadas, aunque los mecanismos de deformación plástica presumiblemente no varían con el modo de aplicación de la carga.
ESTRUCTURAS CONSTRUIDAS CON MEMBRANAS:
Las membranas son estructuras (sin rigidez a flexión) que conforman una superficie en el espacio, con espesor mínimo. Se aproximan a una superficie geométrica y trabajan sólo mediante esfuerzos de membrana (de tracción) y tangentes a la superficie.
ESTRUCTURAS RETICULARES:
Una estructura reticular es una estructura formada por alineaciones perpendiculares entre sí, con separaciones repetitivas.
Por ejemplo, un edificio con losa reticular se compone de pilares (alineación vertical), y la losa reticular, que a su vez, se compone de vigas estrechas, pero separadas cada poco, en sentidos perpendiculares, de forma que forman una retícula (pequeños cuadrados).
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Bibliografia:
Enciclopedia Microsoft® Encarta® 2009.
Nueva Enciclopedia Tematica Grolier 2012
https://www.ecured.cu
www.wikipedia.org
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