Estructures: tipus, elements i estabilitat (resum)

Resum

El document explica què és una estructura, quines propietats ha de tenir (resistent, rígida, estable, lleugera i de mínim cost) i la diferència entre estructures naturals i artificials. També descriu els tipus d'estructures artificials, els elements que les formen (fonaments, verticals, bigues, tirants) i com augmentar-ne l'estabilitat.

Punts clau

Una estructura és un conjunt d'elements units entre si que serveix de suport i la seva funció bàsica és suportar forces.
Una estructura ha de ser resistent, rígida, estable, lleugera, de mínim cost i de mínim material.
Els tipus d'estructures artificials són de làmina o carcassa i d'armadura.
Els verticals (columnes, pilars i murs) suporten principalment compressió, mentre que les bigues suporten flexió i cisallament.
Els tirants i tensors són cables o barres que suporten tracció i augmenten la resistència i l'estabilitat.
El triangle és la forma geomètrica que no es deforma, per això cal triangular una estructura per fer-la rígida.
Per augmentar l'estabilitat cal fixar-la al terra, augmentar la massa i la superfície de la base, posar tirants i abaixar el centre de gravetat.

Posa't a prova

Les Estructures

Una estructura és un conjunt de peces o elements units entre si, que fan d'esquelet o de suport d'un cos. La seva funció bàsica és suportar forces.

Una estructura ha de ser:

Resistent
Rígida
Estable
Lleugera
De mínim cost
De mínim material

Ser Resistent

Ha de suportar les càrregues (el seu propi pes, el dels elements que conté, el vent, terratrèmols, etc.) a què està sotmesa.

Ser Rígida

Els esforços no han de deformar-la.

Ser Estable

No s'ha de tombar quan està sotmesa a esforços.

Estructures Naturals i Artificials

Naturals: Tronc d'un arbre, l'esquelet humà, les closques, etc.
Artificials: Edificis, piràmides, etc.

Tipus d'Estructures Artificials

De làmina o carcassa: Formades per làmines o planxes que envolten l'estructura de l'objecte.
D'armadura: Formades per un conjunt d'elements units entre si que formen l'esquelet d'objectes o construccions. Solen ser de formigó o metàl·liques.

Elements d'una Estructura

Els elements d'una estructura li donen resistència i suporten els diferents esforços.

Fonaments: Es col·loquen sota terra i sostenen els edificis. (Acer corrugat + Formigó = Formigó Armat per fer la base dels edificis).
Verticals (Columnes, Pilars i Murs): Principalment, suporten compressió.
Bigues: Elements horitzontals que suporten esforços de flexió i cisallament.
Tirants i Tensors: Són cables o barres que aguanten esforços de tracció i que augmenten l'estabilitat i la resistència de les estructures.

Les estructures metàl·liques es construeixen sovint amb perfils d'acer laminat. Això les fa més lleugeres i econòmiques.

Estructures Artificials d'Armadura

Les estructures artificials pertanyen al grup de les estructures d'armadura. Quan s'han de construir estructures grans, com ara torres o ponts, són metàl·liques i treballen a tracció i compressió.

Exemples: Torre Eiffel o Pont de San Francisco.

Triangulació per a la Rigidesa

Per convertir una estructura no rígida en una de rígida, cal triangular-la. El triangle és l'única forma geomètrica que no es deforma quan una força actua sobre ella.

Per Augmentar l'Estabilitat de les Estructures

Fixar-la al terra amb fonaments, claus, cargols, etc.
Incrementar la massa de la base.
Augmentar la superfície de la base de suport.
Col·locar tirants o tensors.
Abaixar el centre de gravetat.

Preguntes freqüents

Quina és la funció bàsica d'una estructura?

La funció bàsica d'una estructura és suportar forces. Actua com a esquelet o suport d'un cos.

Per què es triangula una estructura?

Es triangula per convertir una estructura no rígida en una de rígida. El triangle és l'única forma geomètrica que no es deforma quan actua una força sobre ella.

Quina diferència hi ha entre estructures naturals i artificials?

Les estructures naturals són les que es troben a la natura, com el tronc d'un arbre o l'esquelet humà. Les artificials són les construïdes per les persones, com els edificis o les piràmides.