Estructuras: Tipos, Elementos y Esfuerzos en la Construcción

Estructuras

Conjunto de elementos capaces de soportar fuerzas y transmitirlas a los puntos donde se apoyan, con el fin de ser resistentes y estables.

Clasificación de las Estructuras

• Fijas: El propio peso de la estructura (edificio).
• Variables: Sobrecargas debidas al uso y ocupación (nieve).
• Naturales: Esqueleto humano y de los animales, plantas en construcción por animales.
• Artificiales: Construidas por el hombre.

Cualidades de las Estructuras

• Ligereza: Las estructuras deben ser lo más ligeras posibles. Si la estructura fuese muy pesada, podría venirse abajo y, además, se derrocharían muchos materiales.
• Estabilidad: Capacidad de una estructura de mantenerse erguida y no volcar. Para ello, su centro de gravedad debe estar centrado sobre su base. Cuanto más centrado y más cercano al suelo esté el centro de gravedad, más estable será la estructura.
• Resistencia: Capacidad de la estructura de resistir las tensiones a las que está sometida sin romperse. En la resistencia de una estructura interviene la forma y el material que la constituye.

Tipos de Estructuras

• Entramadas: Forman una malla o entramado de piezas verticales y horizontales (vigas de un edificio). Resisten cargas del propio peso y de otros cuerpos colocados sobre ellas.
• Triangulares: Son resistentes y ligeras. Están compuestas por barras formando triángulos (grúas).
• Colgadas: Soportan parte del peso de la construcción mediante cables que se fijan a muros o torres muy resistentes. Resisten cargas de todo tipo y son muy elásticas. Las podemos encontrar en grandes puentes colgantes.
• Laminares: Constituidas por láminas o paneles resistentes y delgados que envuelven al objeto (botella).
• Masivas: Estructuras con una gran cantidad de material. Son muy pesadas, macizas y estables (pirámides).
• Abovedadas: Soportan grandes cargas y su peso recae sobre los muros laterales (arcos).

Elementos de las Estructuras

• Pilares o columnas: Son los apoyos verticales sobre los cuales descansan las vigas y el resto de la estructura. Sometidos a esfuerzos de compresión.
• Vigas y viguetas: Son piezas horizontales. Se apoyan sobre dos puntos, y su misión es la de soportar cargas, fundamentalmente esfuerzos de flexión.
• Tirantes o tensores: Están sometidos a esfuerzos de tracción. Son cables inextensibles cuya función es sujetar o colgar vigas o servir de elemento de sujeción de las columnas.
• Arco: Elemento arquitectónico capaz de mejorar la resistencia de ciertas estructuras horizontales.
• Escuadras o cartelas: Son triángulos rectángulos que se emplean para reforzar estructuras. Pueden ser planas en forma de L o en forma de prisma.

Función de las Estructuras

Soportar fuerzas, salvar desniveles, transportar cargas eléctricas, sujetar mecanismos, proteger o aislar espacios.

Esfuerzos en las Estructuras

Es la tensión interna que experimentan los elementos de una estructura al someterla a la acción conjunta de todas las cargas que soporta.

• Tracción: Cuando las fuerzas que actúan sobre la pieza tienden a estirarla, tal y como sucede, por ejemplo, con los cables de un puente colgante.
• Compresión: Cuando las fuerzas que soporta la pieza tienden a aplastarla, como en el caso, por ejemplo, de los pilares.
• Flexión: Cuando las fuerzas que actúan sobre la pieza tienden a doblarla, como sucede con las vigas.
• Torsión: Cuando las fuerzas que soporta la pieza tienden a retorcerla. Este es el caso de los ejes, las manivelas y las tijeras al cortar.
• Corte o cizalladura: Cuando las fuerzas que soporta la pieza tienden a cortarla. Este es el tipo de esfuerzo al que están sometidos los puntos de apoyo de las vigas.

Triangulación

Triangulación: Técnica de construcción aplicable a estructuras formadas por barras que se basa en formar estructuras divididas en triángulos resistentes a los esfuerzos. El triángulo es el único polígono que no se deforma cuando actúa sobre él una fuerza.

• SIMPLE: La barra debe trabajar a tracción y a compresión según el sentido de la fuerza.
• DOBLE (Cruz de San Andrés): Trabaja sólo una de las barras, siempre a tracción.

Estabilidad

Capacidad de una estructura de mantenerse erguida y no volcar. Para ello, su centro de gravedad debe estar centrado sobre su base. Cuanto más centrado y más cercano al suelo esté el centro de gravedad, más estable será la estructura. La forma de la estructura influye en la estabilidad.

Perfil

Se utilizan para conseguir estructuras más ligeras, aprovechando que ciertas formas logran soportar grandes pesos y esfuerzos con menos material.